Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi

GÜMÜŞ, Talha Enes; YALÇIN, MEHMET ALİ

Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi

Talha Enes GÜMÜŞ, (Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Mehmet Ali YALÇIN (Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

5 1

Yıl: 2021 Cilt: 9 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 1101 - 1112 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 31-03-2022

Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi

Öz:

Bu çalışmada, N baralı bir güç sisteminin herhangi bir yük barasından görülen Thevenin empedansı ve baradaki yükün empedansı kullanılarak gerilim kararlılığı değerlendirmesi yapılmıştır. Baradan görülen Thevenin eşdeğer empedansı optimizasyon esaslı bir yaklaşımla hesaplanmıştır. Önerilen yaklaşım için ilgili baraya ait sadece akım, gerilim ve güç faktörü ölçümleri kullanılmıştır. Önerilen yaklaşım ile hesaplanan Thevenin eşdeğer empedansı ve yükün empedansı ile baraya ait empedans kararlılık indeksi hesaplanmıştır. Hesaplanan indeks, baradaki gerilim kararlılığı durumunu gerçek zamanlı olarak takip etme imkanı sunmuştur. Önerilen yaklaşımla elde edilen Thevenin empedansı kullanılarak hesaplanan empedans kararlılık indeksine karşılık gelen kritik güç değerleri ile güç akışından elde edilen kritik güç değerlerinin birbirine çok yakın olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelime:

Real-Time Voltage Stability Limits Assessment Using Thevenin Equivalent in Power Systems

Öz:

In this study, voltage stability evaluation of an N-bus power system is made by using the Thevenin impedance observed from an any load bus and the impedance of the load in the bus. The Thevenin equivalent impedance seen from the bus is computed using an optimization-based approach. Only the current, voltage and power factor measurements of the related bus are used for the proposed approach. The impedance stability index of the bus is computed using the Thevenin equivalent impedance obtained with the proposed approach and the impedance of the load. The computed index provides an opportunity to evaluate the voltage stability status of the bus in real time. It is observed that the critical power values corresponding to the impedance stability index computed using Thevenin impedance obtained with the proposed approach and critical power values derived from power flow are very close to each other.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] S. Ravındra, V. C. V. Reddy, and S. Sıvanagaraju, “Power system security analysis under transmission line outage condition,” Ijireeice, vol. 3, no. 1, pp. 46–50, 2015, doi: 10.17148/ijireeice.2015.3109.
[2] I. Alhamrouni, M. A. Alif, B. Ismail, M. Salem, A. Jusoh, and T. Sutikno, “Load flow based voltage stability indices for voltage stability and contingency analysis for optimal location of STATCOM in distribution network with integrated distributed generation unit,” Telkomnika (Telecommunication Comput. Electron. Control., vol. 16, no. 5, pp. 2302–2315, 2018, doi: 10.12928/TELKOMNIKA.v16i5.10577.
[3] K.Döşoğlu, “Gerilim-Reaktif Güç Kontrol Modelli Kademe Değiştirici Transformatörün Gerilim Kararlılığı Üzerindeki Etkisi,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknol. Derg., vol. 9, no. 1, pp. 278–292, Jan. 2019, doi: 10.29130/dubited.521863.
[4] M. S. S. Danish, T. Senjyu, S. M. S. Danish, N. R. Sabory, N. K, and P. Mandal, “A Recap of Voltage Stability Indices in the Past Three Decades,” Energies, vol. 12, no. 8, p. 1544, Apr. 2019, doi: 10.3390/en12081544.
[5] S. L. Ramírez-P, C. A. Lozano-M, and N. G. Caicedo-D, “Review and classification of indices for voltage stability monitoring using PMU measurements,” J. Eng. Sci. Technol. Rev., vol. 11, no. 4, pp. 180–198, 2018, doi: 10.25103/jestr.114.23.
[6] B. Bozali and A. Öztürk, “Türkiye 400 KV’luk Güç Sistemi İçin Optimal Fazör Ölçüm Birimlerinin Yerleşim Yerlerinin Belirlenmesi,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknol. Derg., vol. 8, no. 2, pp. 1319–1336, Apr. 2020, doi: 10.29130/dubited.659075.
[7] Y. Lee and S. Han, “Real-time voltage stability assessment method for the Korean power system based on estimation of Thévenin equivalent impedance,” Appl. Sci., vol. 9, no. 8, 2019, doi: 10.3390/app9081671.
[8] B. Brusilowicz, W. Rebizant, and J. Szafran, “A new method of voltage stability margin estimation based on local measurements,” in 2011 International Conference on Advanced Power System Automation and Protection, Oct. 2011, pp. 2443–2447, doi: 10.1109/APAP.2011.6180655.
[9] B. Shakerighadi, F. Aminifar, and S. Afsharnia, “A real-time voltage stability index based on local measurements,” in 2015 23rd Iranian Conference on Electrical Engineering, May 2015, pp. 1492–1497, doi: 10.1109/IranianCEE.2015.7146456.
[10] K. Vu, M. M. Begovic, D. Novosel, and M. M. Saha, “Use of local measurements to estimate voltage-stability margin,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 14, no. 3, pp. 1029– 1035, 1999, doi: 10.1109/59.780916.
[11] J. E. Tobón V., R. E. C. Gutiérrez, and J. M. Ramirez, “27-Voltage collapse detection based on local measurements,” Electr. Power Syst. Res., vol. 107, pp. 77–84, 2014, doi: 10.1016/j.epsr.2013.09.013.
[12] Z. Yun, X. Cui, and K. Ma, “Online Thevenin Equivalent Parameter Identification Method of Large Power Grids Using LU Factorization,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 34, no. 6, pp. 4464–4475, Nov. 2019, doi: 10.1109/TPWRS.2019.2920994.
[13] I. Smon, G. Verbic, and F. Gubina, “Local Voltage-Stability Index Using Tellegen’s Theorem,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 21, no. 3, pp. 1267–1275, Aug. 2006, doi: 10.1109/TPWRS.2006.876702.
[14] R. Maharjan and S. Kamalasadan, “Voltage stability index for online voltage stability assessment,” in 2015 North American Power Symposium (NAPS), Oct. 2015, pp. 1–6, doi: 10.1109/NAPS.2015.7335245.
[15] Y. Wang, W. Li, and J. Lu, “A new node voltage stability index based on local voltage phasors,” Electr. Power Syst. Res., vol. 79, no. 1, pp. 265–271, 2009, doi: 10.1016/j.epsr.2008.06.010.
[16] M.H.Haque, “25-On-line monitoring of maximum permissible loading of a power system within voltage stability limits,” IEE Proc. Gener. Transm. Distrib., vol. 150, no. 1, 2003, doi: 10.1093/oxfordjournals.ndt.a091183.
[17] A. Birchfield et al., “A Metric-Based Validation Process to Assess the Realism of Synthetic Power Grids,” Energies, vol. 10, no. 8, p. 1233, Aug. 2017, doi: 10.3390/en10081233.
[18] A. Wiszniewski, “45-New criteria of voltage stability margin for the purpose of load shedding,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 22, no. 3, pp. 1367–1371, 2007, doi: 10.1109/TPWRD.2006.886772.
[19] D. W. Marquardt, “An Algorithm for Least-Squares Estimation of Nonlinear Parameters,” J. Soc. Ind. Appl. Math., vol. 11, no. 2, pp. 431–441, Jun. 1963, doi: 10.1137/0111030.
[20] C. Kanzow, N. Yamashita, and M. Fukushima, “Levenberg-Marquardt methods with strong local convergence properties for solving nonlinear equations with convex constraints,” J. Comput. Appl. Math., vol. 172, no. 2, pp. 375–397, 2004, doi: 10.1016/j.cam.2004.02.013.
[21] S. Polster, H. Renner, D. T. Duong, and K. Uhlen, “Voltage stability monitoring using a modified thevenin impedance,” 2017 IEEE Manchester PowerTech, Powertech 2017, pp. 2–7, 2017, doi: 10.1109/PTC.2017.7980864.
[22] R. Kaur and D. Kumar, “Transient Stability Improvement of IEEE 9 Bus System Using Power World Simulator,” MATEC Web Conf., vol. 57, 2016, doi: 10.1051/matecconf/20165701026.
[23] N. A. M. Ismail, A. A. M. Zin, A. Khairuddin, and S. Khokhar, “A comparison of voltage stability indices,” Proc. 2014 IEEE 8th Int. Power Eng. Optim. Conf. PEOCO 2014, pp. 30–34, 2014, doi: 10.1109/PEOCO.2014.6814394.
[24] Electronics Hub, Maximum Power Transfer Theorem (MPTT),(04 Mart 2021),[Çevrimiçi], Erişim: https://www.electronicshub.org/maximum-power-transfer-theorem/

APA	GÜMÜŞ T, YALÇIN M (2021). Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. , 1101 - 1112.
Chicago	GÜMÜŞ Talha Enes,YALÇIN MEHMET ALİ Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. (2021): 1101 - 1112.
MLA	GÜMÜŞ Talha Enes,YALÇIN MEHMET ALİ Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. , 2021, ss.1101 - 1112.
AMA	GÜMÜŞ T,YALÇIN M Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. . 2021; 1101 - 1112.
Vancouver	GÜMÜŞ T,YALÇIN M Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. . 2021; 1101 - 1112.
IEEE	GÜMÜŞ T,YALÇIN M "Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi." , ss.1101 - 1112, 2021.
ISNAD	GÜMÜŞ, Talha Enes - YALÇIN, MEHMET ALİ. "Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi". (2021), 1101-1112.

APA	GÜMÜŞ T, YALÇIN M (2021). Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9(4), 1101 - 1112.
Chicago	GÜMÜŞ Talha Enes,YALÇIN MEHMET ALİ Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 9, no.4 (2021): 1101 - 1112.
MLA	GÜMÜŞ Talha Enes,YALÇIN MEHMET ALİ Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.9, no.4, 2021, ss.1101 - 1112.
AMA	GÜMÜŞ T,YALÇIN M Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2021; 9(4): 1101 - 1112.
Vancouver	GÜMÜŞ T,YALÇIN M Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2021; 9(4): 1101 - 1112.
IEEE	GÜMÜŞ T,YALÇIN M "Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi." Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9, ss.1101 - 1112, 2021.
ISNAD	GÜMÜŞ, Talha Enes - YALÇIN, MEHMET ALİ. "Güç Sistemlerinde Thevenin Eşdeğer Devresi Kullanarak Gerilim Kararlılığı Sınırlarının Gerçek Zamanlı Değerlendirilmesi". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 9/4 (2021), 1101-1112.