Harmonik kaynağı tespit metotlarının karşılaştırmalı performans analizi

Abstract

Doğrusal olmayan (harmonik üreten) yüklerin güç sistemlerinde yaygın şekilde yer alması neticesinde gerilim ve akım dalga şekillerinde meydana gelen harmonik bozulma, günümüz güç sistemlerinde birçok probleme sebep olmaktadır. Bu problemlerden en önemlileri tüketici ve servis sağlayıcısına ait elemanlarda kayıp artışı ve ömür azalmasıdır. Dolayısıyla harmonik kirliliğin sınırlandırılması, harmoniklere bağlı kayıpların azaltılması bakımından elzem hale gelmiştir. Bu amaçla çeşitli kılavuz, tavsiye edilmiş çalışma ve standartlar mühendislik organizasyonları ve enstitüler tarafından hazırlanmıştır. Ancak, bu standartlarda güç sistemlerine dağılmış harmonik üreten yüklerin tespiti ve harmonik sorumluluğun paylaştırılması için herhangi bir metot veya indis sunulmamıştır. Böylece, harmonik üreten yüklerin tespit edilmesi ve harmonik sorumluluğun paylaştırılması üzerine yapılan çeşitli çalışmalarla, standartların bıraktığı boşluk doldurulmaya çalışılmıştır. Literatürde harmonik üreten yüklerin tespiti ve harmonik bozulma sorumluluğu paylaştırma metotları ölçüm stratejisine göre; "tek noktadan eş zamanlı olmayan"(TNEO) ve "çok noktadan eş zamanlı"(ÇNE) ölçüm temelli olmak üzere iki gruba ayrılabilir. ÇNE ölçümlere dayalı metotlar, TNEO ölçümlere dayalı metotlara göre daha güvenilir sonuçlar vermelerine rağmen birçok noktaya yerleştirilmiş eş zamanlı çalışabilen ölçüm aletleri gerektirdikleri için maliyetleri daha yüksektir. Bu tez çalışmasında, öncelikle harmonik kaynağı tespiti için literatürde var olan TNEO ölçüm temelli indis/metotlar taranmıştır Bu tarama neticesinde bulunan metotların/indislerin başarım sınırları simüslasyon ve ölçüm temelli analizlerle çok çeşitli yük tipleri ve sistem durumları için karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Ayrıca TNEO ölçüm temelli metotların/indislerin gerçek zamanlı uygulaması için Labview tabanlı prototip bir ölçüm cihazı geliştirilmiştir. Böylece Gebze Teknik Üniversitesi kampüsü dağıtım sisteminde gerçek zamanlı ve uzun süreli ölçümler alınmış, bu ölçüm sonuçları yorumlanmıştır.

Harmonic distortion on the voltage and current waveforms, which are caused by the large proliferation of the nonlinear (harmonic producing) loads, result in several problems in present day's power systems. The most significant effects of the harmonic distortion are the increased losses and decreased life time of the customer and utility equipment. Therefore, harmonic pollution must be limited to decrease the failures depending on harmonic distortion. Accordingly, guidelines, recommended practices and standards have been prepared by several organizations and institutes. However, in these standards, there is no method and/or index defined for the detection of dominant harmonic sources embedded in the system. Thus, these standards are accompanied by the research leading to the methods and indices for the detection of the harmonic producing loads and the sharing harmonic responsibility between utility and consumer. The harmonic source detection and sharing harmonic responsibility methods/ indices can be classified into two groups according to their measurement strategies, which are single-point asynchronous(SPA) and multi-point synchronous(MPS) measurements. The harmonic source detection methods based on MPS measurement strategy are more reliable than those based on SPA measurements; however, they have higher costs and also are hindered by the requirement of precise synchronization. In this thesis, firstly, the literature about the SPA based methods/indices were investigated. And than, for several load types and system cases, the validity of methods/indices existent in the literature are tested by simulation and experimental analysis. Furthermore, for real-time implementation of the SPA based methods/indices, a prototype measurement device is developed by Labview program. Real-time measurements have been taken for long periods in GTU campus distribution system and these results are discussed comparatively.