Dağıtım sistemleri için yeni bir güç akışı algoritmasının geliştirilmesi

Abstract

Dağıtım sistemlerinin iletim sistemlerinden farklı yapıya sahip olması sebebiyle iletim sistemleri için kullanılan geleneksel Newton-Raphson, Gauss-Seidel gibi güç akışı algoritmaları dağıtım sistemlerinin güç akışı hesabında yetersiz kalabilmektedir. Bu problem dağıtım sistemleri için yeni güç akışı algoritmalarının geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Bu çalışmada dengeli ve dengesiz dağıtım sistemleri için yeni bir güç akışı algoritması geliştirilmiştir. Ayrıca Yerel Enerji Üretim (YEÜ) birimleri, üç-fazlı transformatörler, ve gerilim regülatörleri gibi dağıtım sistemleri elemanları için yeni modeller geliştirilerek güç akışı analizlerine dahil edilmiştir. Algoritma, geniş olarak kullanılan diğer güç akışı algoritmaları ile birlikte farklı dağıtım sistemlerine uygulanarak performansı ve güvenirliği sınanmıştır. Sonuçlar, geliştirilen algoritmanın hızlı yakınsama özelliğine sahip olduğunu, performansının farklı yüklenme durumu, hatların farklı R/X oranı ve farklı yük modelleri gibi sistem parametrelerinden çok az etkilendiğini göstermektedir. Tezde son olarak, geliştirilen güç akışı algoritmasında gerilim hesabı için kullanılan ifadeden yararlanarak dağıtım sistemlerinde gerilim kararlılığı açısından kritik baranın belirlenmesi amacıyla yeni bir kararlılık indeksi geliştirilmiştir. Geliştirilen kararlılık indeksi farklı sistemler üzerinde test edilerek elde edilen sonuçlar diğer indekslerle elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Yapılan analizler sonucunda geliştirilen kararlılık indeksinin güvenilir, dağıtım sistemlerine kolaylıkla uygulanabilir olduğu ve güç akışı analizi dışında ekstra uygulamalara ihtiyaç duymadığı görülmüştür. Bunun dışında sistemin yüklenme durumundan, farklı yük modellerinden, farklı güç faktörü ve farklı gerilim seviyesinden etkilenmediği görülmüştür.Due to different characteristics features of the distribution systems from the transmission systems, the conventional power flow algorithms such as; Newton Raphson and Gauss Seidel may become inefficient in the load flow solution of distribution systems. This problem required to develop new power flow algorithms for distribution systems. In this paper, a new power flow algorithm has been developed for balanced and unbalanced distribution systems. In addition, new modeling methods for distribution systems? components namely; Local Energy Generation Units, three-phase distribution transformers and Voltage Redulators have been developed and included to the load flow analysis. The performance and reliability of the developed load flow algorithm are evaluated on different distribution systems by comparing with other load flow algorithms which are widely used for load flow analysis. Results show that the developed algorithm has fast convergence ability and its performance is less affected by system?s parameters such as; different loading condition, line R/X ratios and load models. In the thesis, finally, to obtain the critical bus of the system to the voltage collapse a new voltage stability index is developed for radial distribution system by making use of the formulation which is used for the voltage calculation in the developed load flow algorithm. Developed stability index is tested on the different test systems and the obtained results are compared with the result of other stability indices. It is seen from the analyses that the developed stability index is robust and it can easily be implemented to the radial distribution systems, and does not require an extra work on the systems except load flow analysis, and can easily be applied to the radial networks. It is also seen that the proposed index is not affected from the different loading condition, load models, load power factor and voltage levels of the systems