Evirici devreli dağıtık üretim tesislerinin güç sistemlerine azami katılımı için optimal pasif harmonik filtre boyutlandırma ve yerleştirme algoritması geliştirmek
Yükleniyor...
Tarih
2019
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu araştırma projesinde ilk olarak, programlanabilir gerilim kaynağı, yük ve evirici devreli dağıtık üretim birimi (fotovoltaik dağıtık üretim birimi: FDÜB) barındıran bir test sistemi kurulmuştur. Bu sistemde elde edilen ölçüm verileri ile test sisteminde yer alan FDÜB için harmonik akım kaynağı (HAK), Norton eşdeğer devre (NED) ve çapraz frekans admittans matris (ÇFAM) modelleri oluşturulmuştur. Bu modellerin harmonik akımlarının hesabında yaptıkları hataların analizi, aynı test sisteminde elde edilen çok sayıda ölçüm sonucu referans alınarak istatistiksel şekilde değerlendirilmiştir. Yapılan analiz neticesinde, modellerin hassasiyet bakımından en iyiden en kötüye NED, ÇFAM ve HAK şeklinde sıralandığı görülmüştür. İkinci olarak, HAK ve NED modelleri, harmonik etkileşim analizi (HEA) ve tam harmonik güç akışı (THGA) algoritmalarına entegre edilerek, IEEE 33 bara test sistemi için HEA-HAK, HEA-NED, THGA-HAK ve THGA-NED algoritma-model çiftlerinin MATLAB kodları hazırlanmıştır. FDÜB?lerin yanı sıra doğrusal ve doğrusal olmayan yüklerin de bulunduğu aynı sistem için yapılan çalışmalar neticesinde, bu dört farklı algoritma-model çifti arasında, elde edilen bara gerilimi toplam harmonik bozulma (THDV) profilleri bakımından önemli farklar olduğu çıktısına ulaşılmıştır. Son olarak, baralara ait maksimum THDV değerinin minimizasyonu, bara gerilimlerinin rms sapma değerinin minimizasyonu ve sistemin FDÜB barındırma kapasitesinin maksimizasyonunu amaçlayan optimal FDÜB ve pasif filtre (PF) planlama yaklaşımı önerilmiştir. Önerilen yaklaşımda kısıt olarak; geleneksel FDÜB planlama kısıtları ile IEEE 519 standardında tanımlı gerilim harmonik sınırlamaları dikkate alınmıştır. Bununla birlikte, optimal PF planlama çalışmalarının gelenekselleşmiş bir amacı olan THDV minimizasyonu, optimal FDÜB ve PF planlama probleminin çözümünde amaç fonksiyonu olarak dikkate alınmıştır. Böylece, aynı kısıtlar için geleneksel ve önerilen yaklaşımların sonuçları IEEE 33 baralı test sisteminde karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Analizler sırasında, harmonik analiz yöntemi olarak yukarıda belirtilen algoritma-model çiftleri dikkate alınmış ve çözüm yöntemi olarak literatürde çok yeni olan Balina optimizasyon algoritması kullanılmıştır.
Firstly, a test system consisting of a programmable voltage source, a load and a distributed generation unit with inverter interface (a photovoltaic distributed generation unit: PDGU) was established. With the measurements taken from this system, harmonic current source (HCS), Norton equivalent circuit (NEC) and crossed frequency admittance matrix (CFAM) models were provided for the PDGU. The error analysis of these models for the calculation of the PDGU’s current harmonics was obtained statistically by regarding actual measurement results provided from the test system as reference values. The analysis shows that NEC, CFAM and HCS were ranked from the best to the worst in terms of their sensitivity. Secondly, HCS and NEC models are integrated into the harmonic penetration analysis (HPA) and complete harmonic power flow (CHPF) algorithms. Thus, Matlab codes of the algorithm - model pairs as HPA-HCS, HPA-NEC, CHPF-HCS and CHPF-NEC were prepared for IEEE 33 bus system. As a result of the analysis for the same system with linear and nonlinear loads besides PDGUs, it is seen that there are significant differences among the algorithm-model pairs in terms of attained total voltage harmonic distortion (THDV) profiles. Finally, optimal PDGU and passive filter (PF) planning approach is proposed for minimizing maximum THDV value of the buses, minimizing rms deviation of bus voltages, and maximizing the system’s PDGU capacity. Conventional PDGU planning constraints and voltage harmonic limitations defined in IEEE 519 standard are considered as its constraints. Besides, a traditional aim of optimal PF planning studies, THDV minimization, is chosen as objective function for the optimal planning problem. Results of both approaches for the same constraints were analyzed in IEEE 33 bus system. In the analysis, the algorithm-model pairs mentioned above were employed as harmonic analysis method, and Whale and Particle Swarm optimization algorithms were preferred as the solution method.
Firstly, a test system consisting of a programmable voltage source, a load and a distributed generation unit with inverter interface (a photovoltaic distributed generation unit: PDGU) was established. With the measurements taken from this system, harmonic current source (HCS), Norton equivalent circuit (NEC) and crossed frequency admittance matrix (CFAM) models were provided for the PDGU. The error analysis of these models for the calculation of the PDGU’s current harmonics was obtained statistically by regarding actual measurement results provided from the test system as reference values. The analysis shows that NEC, CFAM and HCS were ranked from the best to the worst in terms of their sensitivity. Secondly, HCS and NEC models are integrated into the harmonic penetration analysis (HPA) and complete harmonic power flow (CHPF) algorithms. Thus, Matlab codes of the algorithm - model pairs as HPA-HCS, HPA-NEC, CHPF-HCS and CHPF-NEC were prepared for IEEE 33 bus system. As a result of the analysis for the same system with linear and nonlinear loads besides PDGUs, it is seen that there are significant differences among the algorithm-model pairs in terms of attained total voltage harmonic distortion (THDV) profiles. Finally, optimal PDGU and passive filter (PF) planning approach is proposed for minimizing maximum THDV value of the buses, minimizing rms deviation of bus voltages, and maximizing the system’s PDGU capacity. Conventional PDGU planning constraints and voltage harmonic limitations defined in IEEE 519 standard are considered as its constraints. Besides, a traditional aim of optimal PF planning studies, THDV minimization, is chosen as objective function for the optimal planning problem. Results of both approaches for the same constraints were analyzed in IEEE 33 bus system. In the analysis, the algorithm-model pairs mentioned above were employed as harmonic analysis method, and Whale and Particle Swarm optimization algorithms were preferred as the solution method.
Açıklama
01.05.2019
Anahtar Kelimeler
Fotovoltaik Dağıtık Üretim Birimleri, Harmonik Analizi, Optimal Planlama ve Yerleştirme, Pasif Filtreler, Photovoltaic Distributed Generation Units, Harmonic Analysis, Optimal Sizing and Placement, Passive Filters
Kaynak
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
Sayı
Künye
Balcı, M. E., Kuvat, G., Hocaoğlu, M. H., Atsever, M. B., & Karadeniz, A. (2019). Evirici devreli dağıtık üretim tesislerinin güç sistemlerine azami katılımı için optimal pasif harmonik filtre boyutlandırma ve yerleştirme algoritması geliştirmek. TÜBİTAK, 1-126.
