enerjİ İletİm ve daĞitim hatlarinin matlab ve powerworld sİmulator İle gÜÇ akiŞi analİzİ
DESCRIPTION
İzmir ili ve Çevresi İletidim ve Dağıtım hatlarının farklı senaryolar altında incelenmesi,Assesment of Izmir region of electrical power systems under different scenarios.Ali ZONTURLU,Hasan UZALTRANSCRIPT
1
ÖNSÖZ
Elektrik enerji sistemlerini verimli ve güvenli işletebilmek ve hızla artan enerji
ihtiyacını karşılayabilmek için, ekonomik çözüm ve planlamaların yapılabilmesi yönünden
güç sistemleri mühendisliğinde güç akışı analizi büyük bir önem arz etmektedir. Birden çok
enerji santrallerinin, dağıtım ve iletim sistemlerinin birbirlerine bağlanması sonucu, bilgisayar
ağları gibi, enterkonnekte şebekeler oluşmuştur. Enerji ihtiyacını karşılamak için her geçen
gün boyutları giderek büyüyen şebekeler ve gelişen yeni teknolojilerin enterkonnekte sisteme
bağlanması ile şebekelerin planlanması ve optimum işletilmesi sırasında ortaya çıkan
problemler daha karmaşık yapılar oluşturmakta ve bilgisayar kullanımını zorunlu kılmaktadır.
Projemizde İzmir ili ve çevresine ait iletim hatlarının(3.iletim tesis bölgesindeki iletim
hatlarının) güç analizini yaptık. Mevcut iletim ve dağıtım hatlarının bilgisayar ortamında
kullanılabilecek şekilde hazırlayıp, sistemin herhangi bir noktasında meydana gelebilecek
arıza, yük değişiklikleri veya yenilenebilir enerji kaynaklarının enterkonnekte sisteme
bağlanması gibi farklı muhtemel yapay senaryolar oluşturup modelledik. Ayrıca bu
durumların sistem üzerindeki etkilerini MATLAB ve PowerWorld Simulator ortamında
gözlemledik. Mevcut güç sistemlerinin en iyi şekilde işletilmesi ve gelecekte sistemlerde
meydana gelebilecek gelişmelerin planlanması yönünden yük analizleri yaparak her bara
geriliminin genliği, faz açısı, hatlardaki aktif ve reaktif güç akışı, gerilimlerdeki değişimler,
hat kapasiteleri, kararlılık gibi durumları analiz ettik.
Proje için gerekli olan verilerin elde edilmesi, analizlerin doğruluğunun incelenmesi ve
sistemi önemli ölçüde etkileyebilecek senaryoların belirlenmesi konusunda TEİAŞ’a bağlı
olan BATI ANADOLU YÜK TEVZİ MERKEZİ ile çalışmalar yaptık.
2
ENERJİ İLETİM VE DAĞITIM HATLARININ
MATLAB VE POWERWORLD SİMULATOR İLE
GÜÇ AKIŞI ANALİZİ
Hasan UZAL, Ali ZONTURLU, Engin KARATEPE
Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Ege Üniversitesi, İzmir, Türkiye
ÖZ- Bu makale enerji iletim ve dağıtım
hatlarının güç akış analizleri üzerine
hazırlanmıştır. Burada İzmir ili ve
çevresine ait iletim hatları üzerinde
analizler yapılmıştır. Mevcut iletim
hatlarının modellemesi yapıldıktan sonra
bu iletim hatları gerçek verilerle uyumlu
olacak şekilde PowerWorld Simulator
programına aktarılmıştır. Sistem güç
akışının gerçek verilerle uyumlu hali elde
edildikten sonra sistem MATLAB
ortamına aktarılıp, sonuçlar PowerWorld
Simulator verileriyle karşılaştırılmıştır.
Sistem bilgisayar ortamında
modellendikten sonra TEİAŞ[1]’la birlikte
sistemi önemli ölçüde etkileyebilecek,
meydana gelmiş/gelebilecek senaryolar
oluşturulmuştur. Bu senaryolar sonucu
sistem akışı MATLAB ve PowerWorld
Simulator ortamında analiz edilmiş ve bu
senaryoların neden olacağı sorunlara
mühendislik çözümleri getirilmiştir.
Anahtar Kelimeler- İletim hatları analiz,
PowerWorld Simulator, Güç Akışı,
MATLAB.
Abstract- This article has been prepared on
the power flow analysis of power
transmission and distribution lines.
Analysises were made on the transmission
lines that belong to Izmir and its
environment. After modelling the existing
transmission lines, these models that
compatible with real datas were transferred
to PowerWorld Simulator program. After
getting power flow results that compatible
with the real datas, the system is
transferred to Matlab domain and the
results compared with PowerWorld
Simulator datas. Following the system
modelling in computer environment, some
scenerios that occured before or may occur
and that can effect the system are created
with the help of TEIAS. In the light of
these scenerios power flows were analysed
in Matlab and PowerWorld domains and
some engineering solutions are found out
about the problems caused by these
scenerios.
Key words: analysis of transmission lines,
PowerWorld Simulator, Power flow,
MATLAB.
3
1. GİRİŞ
Elektrik enerji sistemlerini verimli
ve güvenli işletebilmek ve hızla artan
enerji ihtiyacını karşılayabilmek için,
ekonomik çözüm ve planlamaların
yapılabilmesi yönünden güç sistemleri
mühendisliğinde güç akışı analizi büyük
bir önem arz etmektedir. Yapılan
modellemeler ve analizler sonucu mevcut
güç sistemlerinin en iyi şekilde işletilmesi
ve gelecekte sistemlerde meydana
gelebilecek gelişmelerin planlanması
yönünden her bara geriliminin genliği, faz
açısı, hatlardaki aktif ve reaktif güç akışı,
gerilimlerdeki değişimler, hat kapasiteleri
gibi durumlar bilgisayar ortamında
görülebilmektedir.
Günümüzdeki şebeke yapısında,
yüksek gerilim şebekelerinde oluşan
arızalarda hatların kesilmesi ve/veya büyük
bir santralin devre dışına çıkması
sonucunda yapılan zorunlu yük atımı
nedeniyle uzun süreli elektrik kesintileri
oluşmaktadır[2]. Elektrik İletim
Sisteminde güç kalitesine etki eden
bileşenleri ve reaktif/aktif güç akışını
izlemek, problemleri tespit etmek,
problemleri değerlendirmek ve karşı
önlemleri belirleyerek hayata geçirmek
gerekir[3]. Bu durumların çözümü için
analiz ve modellemeler büyük önem arz
etmektedir.
2. İLETİM HATLARININ
MODELLENMESİ
Enerji iletim sistemlerini
modelleyebilmek için öncelikle iletim
hatlarının modelleri oluşturulmalıdır.
İletim hatlarını modellemede kısa, orta ve
uzun iletim hatları için modelleme tipleri
mevcuttur. Burada iletim hatlarının pi
eşdeğer devresi oluşturulmuştur.
Şekil-1: iletim hattı pi eşdeğer devresi.
3. İLETİM SİSTEMİNİN YAPISI
Modeli oluşturulan 3. İletim tesis
bölgesindeki iletilen gerilimler 380kV ve
150kV olmak üzere iki çeşittir. Burada
380kV’lik gerilimler Oto trafolar
yardımıyla 154kV’lik gerilimlere
düşürülür. Bu sistemde doğalgaz, rüzgar ve
kömür santralleri bulunmaktadır.
Santrallerin çıkış gerilimi gerilim
yükseltici trafolarla 380kV veya 154kV
değerine yükseltilir ve bu değerlerde
enterkonnekte sisteme bağlanır. Hatların
taşıma limitlerini aşması, kısa devre gibi
durumlarda hatlara zarar gelmemesi için
hatlarda kesiciler bulunmaktadır. Hat
akışları yön değiştirebilmektedir.
Şekil-2: İzmir ili ve çevresi iletim haritası
(1)
4
4. POWERWORLD SIMULATOR
PowerWorld Simulator(PWS) güç
analizi yapabilmek için geliştirilmiş bir
programdır. Bu program ile her bir hattaki
MW ve MVAR yük akışları, her bir hat
için aktif ve reaktif kayıplar ile toplam
kayıplar hesaplanabilir. Bu simülatörde
sisteme santral, iletim hattı, yük eklenebilir
veya çıkarılabilir. Şekil-3’te sistemin
PowerWorld Simulator’de modellenmiş
halinin bir kısmı görülmektedir.
Şekil-3: Sistemin PWS’de modellenmesi.
5. MATLAB’DA GÜÇ AKIŞ ANALİZİ
MATLAB’da sistemin güç akış
analizi için sistemi matrissel olarak ifade
etmek gerekmektedir. Güç akış çözüm
yöntemlerinden biri olan “Newton-
Raphson” yöntemi kullanılarak sistemin
matrisleri oluşturulup, güç akışları
çözümlenebilir.
Ayrıca sistemin bu yöntemle çözümü için
sistem bara matrislerini ve hat matrislerini
de oluşturmak gerekir. Bara matrisinde
bara numarası, bara kodu(0,1,2), bara
gerilimlerinin genliği/açısı, yüklerin aktif
ve reaktif değerleri, santrallerin üretim
değerleri ve santrallerin kapasite verileri
bulunmaktadır. Hat matrisinde ise her bir
hattın direnç, reaktans ve kapasitans(shunt
charging) değerleri bulunmaktadır.
Sistemin güç akışı Newton-
Raphson yöntemiyle 10.iterasyonda
çözülmüştür. MATLAB sonuçları hem
PowerWorld Simulator ile hem de gerçek
verilerle uyumludur.
6. SENARYOLAR
Enerji nakil sistemlerinde kısa
devre, aşırı yük, bazı santrallerin
üretiminin durması ve trafoların/hatların
bakıma alınması gibi durumlarda sorunlar
meydana gelebilmektedir. Sistemi önemli
ölçüde etkileyebilecek durumlar analiz
edilip, her geçen gün artan enerji
ihtiyacından dolayı sistemin kesintisiz
çalışabilmesi için mühendislik çözümleri
getirilmelidir.
TEİAŞ ile birlikte Analiz edilen 3.
İletim bölgesini önemli ölçüde
etkileyebilecek 3 adet senaryo
belirlenmiştir.
Senaryo 1: Uzundere-Germencik ve
Uzundere-Aliağa2 hatlarının açılması
durumudur. Bu iki hattın birinde bakım
varken diğer hattın aşırı yüklenme, kısa
devre gibi durumlarda açmasıdır. Bu
durumda Uzundere’de bulunan oto
trafolardan herhangi bir güç akışı
olmamaktadır. Normal koşullarda
Uzundere 154kV’lik baradan beslenen bazı
(2)
5
bölgeler senaryo sonucu Işıklar 154kV’lik
baradan beslenmeye başlamıştır. Bu
durumda Işıklar-Buca ve Işıklar
Karabağlar hatları taşıyabilecekleri
maksimum limiti aşmaktadırlar. Bundan
dolayı kesiciler bu iki hattı açacaktır ve
buradan beslenen bölgeler enerjisiz
kalacaktır.
Şekil-4: Senaryo1 bara gerilimlerindeki yüzde
değişim
Işıklar 154kV’lik baradan
Karabağlar ve Buca baralarına birer iletim
hattı daha çekildiğinde Işıklar-Buca ve
Işıklar-Karabağlar hatları taşıyabilecekleri
maksimum limiti aşmamıştır.
Senaryo 2: İzmir Doğal Gaz Kombine
Çevrim santralinin sistem dışı kalmasıdır.
Bu senaryonun gerçekleşmesi halinde bazı
oto trafolar aşırı yüklenmeden dolayı
açacaktır. Bu trafoların açmasıyla
sistemdeki toplam üretim toplam tüketimi
karşılayamayacaktır ve bundan dolayı
sistem çökecektir. (Blackout).
Şekil-5: Sistemin Blackout olduğu durum
Rüzgar bakımından verimli olan
Çeşme-Urla çevrelerindeki ve Balıkesir’in
Soma’ya yakın bölgelerindeki rüzgar
santrallerinin sayısı arttırılırsa gerekli
enerjinin bir kısmı karşılanmış olacaktır.
Senaryo 3: Aliağa-2’de bulunan trafoların
servis dışı olmasıdır. Sistemde bulunan
hatların birçoğunda akışlar yön değiştirmiş
ve bazı hatlar maksimum kapasitelerine
yaklaşmıştır.
Şekil-6: Senaryo-3, bazı hatlardaki yük akış
grafiği
Morsan’da bulunan oto trafonun
yükünü hafifletmek için buraya yeni bir
oto trafo eklenirse trafoların yükü
hafifleyecektir.
6
7. SONUÇLAR
TEİAŞ işbirliği ile İzmir ve Manisa
illerine ait iletim sisteminin MATLAB ve
PowerWorld Simulator programları
yardımıyla gerçek verilerle uyumlu
modelleri oluşturulmuştur. Sistemi önemli
ölçüde etkileyebilecek bazı arıza durumlar
ele alınmış ve sonuçlar normal durumla
karşılaştırılmıştır. Arıza durumlarında
sistemin kesintisiz çalışması, sistem
elemanlarına zarar gelmemesi için
mühendislik çözümleri getirilmiştir.
8. REFERANSLAR
[1] TEİAŞ, Batı Anadolu Yük Tevzi
Merkezi, Bornova-İzmir.
[2] Güç Kalitesi Milli Projesi, 2006-2010
[3] Belgin TÜRKAY, “Dağıtılmış Enerji
kaynakları İçeren Şebeke Tasarım Önerisi“
İTÜ
[4] www.powerworld.com
[5] Power System Analysis, Hadi Saadat
7
ÖZ
Enerji nakil sistemleri günümüzde her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. Bu
yüzden enerji nakil sistemlerinde oluşabilecek sorunların önceden belirlenmesi ve çözüm
arayışları büyük önem arz etmektedir. Enerjinin daha kaliteli iletilmesi ve iletilirken
kayıpların en az olacak şekilde tasarlanması modern mühendisliğin çalışma alanlarını
oluşturmuştur. Proje kapsamında İzmir-Manisa (3. İLETİM BÖLGESİ) illerine ait iletim
hatlarının PowerWorld Simulator ve MATLAB ortamlarında güç akışları analiz edildi. Bu
programlar yardımıyla gerçeğe yakın veriler elde edildikten sonra karşılaşılan ve
karşılaşılabilecek problemler üzerinde sistem akışının kesintisiz, verimli ve en ideal bir
şekilde devam edebilmesi için mühendislik çözümleri getirildi.
Anahtar sözcükler: İletim hatları, güç akışı, PowerWorld Simulator, mühendislik çözümler.
8
ABSTRACT
Power transmission systems are now becoming more and more important with each passing
day. Therefore, determination the problems in power transmission systems and search for
solutions are very crucial. Transmitting the power in a more quality manner and designs that
have less losses in transmission form study fields of modern engineering. Within the context
of the project power flows of transmission lines in Izmir and Manisa (3. Transmission Area)
are analysed via PowerWorld Simulator and Matlab. After obtaining the data close to reality,
for uninterrupted, efficent and ideal continuation of system power flow, some engineering
solutions are found out about the problems encountered or may encounter.
keywords: Transmission lines, Power Flow, PowerWorld Simulator, engineering solutions. .
9
TEŞEKKÜR
Projenin her adımında bizi yönlendiren, yaptığımız çalışmaları titizlikle takip eden, bu
çalışmada bizim sıkılmadan, zevkle çalışmamızda büyük emeği olan tez danışmanımız Yrd.
Doç. Dr. Engin KARATEPE’ ye teşekkür ederiz.
TEİAŞ ile ortak bir çalışma yapmamızı sağlayan 3.İletim Tesis Grup Müdürü Ajlan
KURAL’ a teşekkür ederiz.
Proje için gerekli verileri elde etmemizde bize yardımcı olan, iletim hatlarının analizi
konusunda bizi bilgilerini aktaran Batı Anadolu Yük Tevzi Müdür Yrd. Kürşat BÜLBÜL’ e
teşekkür ederiz.
Projede zorlandığımız noktalarda bize yardımcı olan, İzmir ili ve çevresindeki
enterkonnekte sistemin yapısını, işleyiş mekanizmasını anlamamızı sağlayan Batı Anadolu
Yük Tevzi Merkezi Mühendislerinden Bilal KALAYCI’ ya teşekkür ederiz.
Aynı zamanda tez çalışmalarımız süresince bize maddi ve manevi desteklerini
esirgemeyen ailelerimize, arkadaşlarımıza, Elektrik Mühendisleri Odası İzmir Şubesi’ne ve
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyelerine teşekkür ederiz.
10
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖNSÖZ ................................................................................................................................ 1
ÖZET MAKALE ................................................................................................................. 2
ÖZ ........................................................................................................................................ 7
ABSTRACT ........................................................................................................................ 8
TEŞEKKÜR ........................................................................................................................ 9
İçindekiler .......................................................................................................................... 10
Şekiller dizini .................................................................................................................... 12
ÇİZELGE ve tablolar DİZİNİ ........................................................................................... 14
BÖLÜM 1
1. GİRİŞ ........................................................................................................................... 15
BÖLÜM 2
POWER WORLD SIMULATOR 17
2.1. Power World Ortamına Aktarılması .......................................................................... 17
2.1.1. Medium Line(Orta Uzunluktaki İletim Hattı Modeli) ............................................ 18
2.2. Power World(15) Ortamına Geçiş .............................................................................. 19
2.2.1. 3. İletim Bölge Haritası ........................................................................................... 23
2.3. 3.İletim Bölgesinin Power World Programında Tamamlanmış Hali ......................... 24
BÖLÜM 3
SİSTEMİN MATLAB ORTAMINA AKTARILMASI ................................................... 28
BÖLÜM 4
PWS İLE MATLAB ORTAMINDAKİ SONUÇLARIN KIYASLANMASI VE
UYUMLULUK TESTİ ..................................................................................................... 45
4.1. PWS Ortamındaki Seçilen İzmir DGKÇ(ENKA)(380kV)-ALİAĞA-2(380kV) Hattının
Uyumluluk Testi ................................................................................................................ 45
4.1.1. PWS Sonuçları-Gerçek Verilerdeki Sonuçların Testi ............................................. 46
4.1.2. PWS Sonuçları-Matlab Sonuçlarının Testi ............................................................. 47
4.1.3. Matlab Sonuçları-Gerçek Verilerdeki Sonuçların Testi .......................................... 49
11
BÖLÜM 5
SENARYOLAR ................................................................................................................ 50
5.1. SENARYO 1 .............................................................................................................. 50
5.1.1. Senaryo 1'in PWS Ortamında İncelenmesi ............................................................. 51
5.1.2. Senaryo 1'in Matlab Ortamında İncelenmesi .......................................................... 52
5.1.3. Senaryo 1 İçin Mühendislik Çözümü ...................................................................... 54
5.2. SENARYO 2 .............................................................................................................. 55
5.2.1 Senaryo 2 PWS Sonuçları ....................................................................................... 56
5.2.2 Senaryo 2'nin Matlab Ortamındaki Sonuçları .......................................................... 57
5.2.3. Senaryo 2 İçin Mühendislik Çözümü ...................................................................... 60
5.3. SENARYO 3 .............................................................................................................. 60
5.3.1. Senaryo 3 PWS Sonuçları ....................................................................................... 61
5.3.2. Senaryo 3 Matlab Sonuçları .................................................................................... 61
5.3.3 Senaryo 3 İçin Mühendislik Çözümü ....................................................................... 62
6. Sonuçlar ......................................................................................................................... 63
7. Referanslar .................................................................................................................... 64
8. Ekler .............................................................................................................................. 65
8.1. STANDARTLAR VE KISITLAR ............................................................................. 65
8.2 Ek-2 ............................................................................................................................. 66
8.3 Ek-3 BİLGİ FORMU .................................................................................................. 67
12
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa
Şekil-1: PWS programında bara ekleme .......................................................................... 19
Şekil-2: PWS de bara bilgilerinin girilmesi ...................................................................... 20
Şekil-3: PWS de baraya generatör eklenmesi ................................................................... 21
Şekil-4: İletim hattının eklenmesi ..................................................................................... 22
Şekil-5: PWS programındaki model ................................................................................. 24
Şekil-6: PWS programındaki MW yük akışı ..................................................................... 25
Şekil-7: PWS programındaki MVAR yük akışı ................................................................ 26
Şekil-8:Sistemin MW akış değerlerine göre kontur grafiği .............................................. 27
Şekil-9: PWS programında İZMİR DGKÇ-ALİĞA-2 hattının yük akışı ......................... 46
Şekil-10:PWS programında İZMİR DGKÇ-ALİAĞA-2 hattının yük akışı ..................... 47
Şekil-11:PWS ortamındaki akış simulasyonu ................................................................... 51
Şekil-12:UZUNDERE GERMENCİK-UZUNDERE ALİAĞA-2 hattının aynı anda açık
olmas ................................................................................................................................. 52
Şekil-13: Senaryo 1 durumunda baralardaki gerilimin yüzde değişimi ............................ 52
Şekil-14:. Senaryo 1 durumunda baralardaki gerilimin seviyeleri .................................... 53
Şekil-15: Senaryo 1 durumunda hat akışlarının yüzde değişimi. ...................................... 53
Şekil-16: Senaryo 1 durumunda hat akışları. .................................................................... 54
Şekil-17:Senaryo1 için mühendislik çözümünden sonraki sistemin durumu ................... 55
Şekil-18:Normal durumda sistemin PWS de akışı ............................................................ 56
Şekil-19:Senaryo2 de sistemin PWS de akışı ................................................................... 56
Şeki-20: Senaryo2 de sistemin black-out olması .............................................................. 57
Şekil-21: Senaryo 1 durumunda baralardaki gerilimin seviyeleri ..................................... 58
Şekil-22: Senaryo 2 durumunda bara geriliminlerinde yüzde değişimler ......................... 58
Şekil-23: Senaryo 2 durumunda hatlardaki akış değişimleri ............................................ 59
Şekil-24: Senaryo 2 durumunda hatlardaki akışların yüzde değişimleri ........................... 59
Şekil-25: Senaryo 2 için mühendislik çözümü sonrasında sistemin durumu .................... 60
Şekil-26: Senaryo 3 durumunda sistemin PWS ortamındaki durumu ............................... 61
Şekil-27:Senaryo 3 durumunda sistemdeki hat akışları .................................................... 61
13
Şekil-28: Senaryo 3 durumunda bara gerilimlerin yüzde değişimleri ............................... 62
Şekil-29: Senaryo 3 için mühendislik çözümünden sonra sistemin durumu..................... 62
14
ÇİZELGE VE TABLOLAR DİZİNİ
Sayfa
Resim-1: 3.iletim bölge haritası ........................................................................................ 23
Resim-2:UZUNDERE GERMENCİK-UZUNDERE ALİAĞA2 hattının yakın görünümü
........................................................................................................................................... 50
Tablo-1: İZMİR DGKÇ-ALİAĞA2 hattına ait Yük Tevzi merkezinden alınan yük akışı
tablosu ............................................................................................................................... 47
Tablo-2: İZMİR DGKÇ-ALİAĞA2 hattına ait Yük Tevzi merkezinden alınan yük akışı ...
........................................................................................................................................... 48
Tablo-3: İZMİR DGKÇ-ALİAĞA2 hattına ait Yük Tevzi merkezinden alınan yük akışı
tablosu tablosu ................................................................................................................... 49
15
BÖLÜM 1.
1.) GİRİŞ
Elektrik iletim hattı elektrik üretim santrallerinde belirli bir sisteme göre bir plan ve kontrol
ile üretilen elektrik enerjisinin,üretim santrallerinden dağıtım hatlarına kadar iletilmesini
sağlayan hatlardır. Santraller ile enerji tüketim yerleri yakınlarındaki transformatör
istasyonları;transformatör istasyonları ile son tüketici arasındaki elektrik enerji akışını
sağlayan sistemdir. Elektrik iletim hatlarının güvenli ve minumum kayıplarla iletilmesi çok
önemlidir.
Elektrik iletim hatları yüksek ve düşük gerilim olmak üzere ikiye ayrılır.Yüksek gerilim
hatları genellikle santral ile yerleşke arasına döşenir. Düşük gerilim hatları ise şehir içi
elektrik dağıtımını yapmak üzere döşenir. İletim hatları üzerinde taşıdığı enerjinin
gerilimi(voltaj)ne göre adlandırılır. Elektrik enerji yükü ve gerilimine bağlı olarak
boyutlandırılır. Günümüzde açık arazide uzun enerji ENH’ları havai hat;yerleşkelerde ise yer
altı ENH ‘ları olarak döşenirler. Yer altı hatları yüksek izolasyon gerektirir bu yüzden havai
hattına göre oldukça pahalıdır ama güvenilirlik ve görsel açıdan tercih edilirler. Havai hat
ENH ;bakır yada alüminyum iletken kablo taşıyıcı direk,direk ile iletken arasındaki bağlantıyı
sağlayan yalıtkan izolatörden oluşur. Türkiye enterkonnekte sistemi Türkiye Elektrik İletim
A.Ş (TEİAŞ) tarafından tesis edilip aynı kurum tarafından denetlenip ve kontrolü
yapılmaktadır.
Türkiye enterkonnekte sisteminin gün geçtikçe karmaşık bir yapıya bürünmesi enerji
ihtiyacının her geçen zamanda daha fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Sürekli kurulan
yeni üretim santralleri ve yenilebilir enerji kaynaklarının da bu sisteme dahil edilmesiyle
enerji iletim hatlarına ihtiyaç duyulmuştur. Yeni kurulan enerji iletim hatlarıyla mevcut iletim
hatlarının modellenmesi ve olabilecek arıza,kopma ya da sistemden çıkması
durumunda;enterkonnekte sistemin göreceği zararları,alınması gereken önlemleri ve en
önemlisi tüketici enerjisini en kısa sürede yeniden alması günümüz enerji sektörünün en
önemli konuları arasında yerini almıştır.Gelişen teknoloji ile beraber bilgisayar programları ve
simülasyon programlarının bu konulara duyarlılığının arttığını görmekteyiz ve artık sistemde
olabilecek/olmuş bir arıza(senaryo) durumunda önceden nelerin oluşabileceğine dair fikirler
edinilip bunlara karşı ne tür tedbirlerin alınabileceği ise günümüz mühendisliğin önemli
konuları arasına girmiştir.
Projede bahsi geçilen konular birer birer ele alınmıştır ve enterkonnekte sistem yapısı
modellenip en ince ayrıntılarına kadar incelenmiştir.Çalışmalar Türkiye enterkonnekte
sistemine bağlı olan 3. İletim Tesis ve İşletme Grup Müdürlüğüne ait bölgeyi
kapsamaktadır.Modellenen sistem İzmir ve Manisa illerinin sınırları içinde kalan enerji iletim
hatları ve üretim santralleridir.Proje ana temasını oluşturan senaryolar bölgede meydana
gelmiş/gelebilecek durumlarda bara gerilimleri,hat akışları,iletim hatlarındaki kayıplar,iletim
16
hatlarındaki yüklenmeler ve bu durumlar karşısında alınacak tedbirlerden
oluşmaktadır.Çalışmalar bilgisayar ortamında yapılmış olup gerçek verilere çok yakın
sonuçlar elde edilmiştir ve senaryolar karşısında alınan tedbirlerin ve sisteme dahil edilen
rüzgar türbinlerinin sistemi rahatlattığı görülmüştür.
Yapılan bu çalışmaların gerçekliğini ölçmek amacıyla 3. İletim Tesis ve İşletme Grup
Müdürlüğünden alınan bilgiler kullanılmıştır.Alınan sonuçlar yine bahsi geçen kurumdaki
verilerle karşılaştırılmıştır sonuçların tutarlılığı sağlandıktan sonra alınabilecek tedbirler ve
sisteme dahil edilmesi uygun görülen stratejik rüzgar türbinleri yerleştirilmiştir.
Proje kapsamında alınan bu bilgiler;
3.İletim Tesis Bölge haritası
5 Ocak 2009 tarihli yük akış bilgileri
Santrallerin 5 Ocak 2009 tarihli üretimleri
Trafo verileri
Proje çalışmalarını sıralanması;
Proje verilerinin POWER WORLD SIMULATOR (15)programına
aktarılması
Aynı verilerin MATLAB 7.5 ortamına aktarılması
TEİAŞ ile muhtemel olmuş/olabilecek senaryoların belirlenmesi
Oluşturulan senaryolara karşı alınması gerekilen tedbirlerin alınması
ve rüzgar türbinlerinin sisteme dahil edilmesinde sistemin
rahatlatılması
Sistemimiz 5 Ocak 2009 saat 11:00 tarihindeki yük akışını temsil etmektedir.Matematiksel
hesaplamaların ardından bilgisayar ortamına aktarılan bu tarihteki bilgiler 5 Ocak 2009 saat
11:00 deki yük akışını birebir karşılamıştır.Bilgisayar programlarını kullanırken günümüzdeki
en iyi modelleme ve simulasyon yapabilen programlardan biri olan POWERWORLD
SIMULATOR bu konuda bize çok kolaylıklar sunup görsellik bakımından kullanıcıya
anlaşılır grafikler ve sonuçlar sunmaktadır.
17
BÖLÜM 2.
POWER WORLD SIMULATOR
2.1. POWER WORLD ORTAMINA AKTARILMASI
PowerWorld(versiyon 15) güç sistemlerinde önemli analizler yapabilen bir görsel simülasyon
programıdır.Bu programla belirli bir bölgeye ait enterkonnekte sistemin modellemesi,güç
akışları,hat kapasitelerindeki yüklenme durumlarından kısa devre analizleri,Newton-Raphson
ve Gauss Seidel yöntemine kadar bir çok yöntemle çözüm yapabilen gelişmiş bir bilgisayar
simülasyon programıdır.
Power World simülasyon ortamına aktarmak bir çok ortama aktarmak gibi zordur. Bunun için
aktarılacak ortamın gerçek verilerinin tamamen elde edilmesinden sonra hat uzunluklarına
göre pi-modeliyle hatların kapasitansları,reaktansları,shunt-charging değerleri ve hatların
kapasitleri hesaplanması gerekiyor.
Genel olarak PowerWorld Simulator;
Power World Simulator,(PWS) güç analizi yapabilmek için geliştirilmiş bir
programdır.
Her bir hattaki MW ve MVAr yük akışlarını hesaplar.
İstenirse generatörlerin reaktif MVAr gücü sınırlandırılabilir.
İstenilen bara slack bara olarak alınabilir.
Her bir hat için aktif ve reaktif kayıplar ile sistemdeki toplam kayıplar hesaplanır.
Kısa devre analizleri yaparak sistemdeki kısa devre akımları ve bara gerilimlerini
hesaplar
18
2.1.1 MEDİUM-LINE(ORTA UZUNLUKTAKİ İLETİM HATTTI) MODELİ
Genellikle 80 km üzeri hatlarda bu model kullanılır. Bu modelde empedans ve
kapasitans değerleri yer almaktadır. Burada hattın empedans değeri Z, kablonun cinsi
ve kesiti belli olduğu durumlarda hesaplanabilmektedir.
3 Şekil-x: orta iletim hattı pi modeli
Burada Vs gönderilen gerilim, Vr yük gerilimi(alınan gerilim), Z hat empedansı ve YC
kapasitans değeridir. Gönderilen gerilim değeri hat üzerindeki gerilim düşümü ile yüke
aktarılan gerilimin toplamıdır. Akım ve gerilim değerlerinin matrissel gösterimi şu
şekildedir:
Sistemin ABCD parametreleri:
19
2.2. POWERWORLD (15) ORTAMINA GEÇİŞ
PWS ortamına aktarırken birinci yapılması gerekilen işlem bara(bus) eklemektir.
Baralar yüklerin ya da üretim santrallerin sisteme dahil oldukları yerler diyebiliriz.
Şekil-1 : PWS programında bara ekleme
Sisteme bara eklemek için; DRAW Network Bus
Bara eklendikten sonra yapılacak olan işlem ya o baraya yük bağlanabilir ya da
generatör. Sistemimizde bulunan tüm yükleri ve üretim santrallerini bu şekilde
modelledik.
20
Şekil-2: PWS de bara bilgilerinin girilmesi
Baraya ekleme işleminde;
Bara ismi
Bara gerilimi
Bara ölçeklemesi
Slack bara seçimi
Bu işlemler girilen baraya göre ayrı ayrı yapılıp sisteme dahil ettik. Elimizde bulunan 5 Ocak
2009 saat 11:00 (am) tarihindeki verilerin hepsini enterkonnekte sistemimize dahil ederek
modelimizi oluşturmaya devam ettik.
21
Şekil-3: PSW baraya generatör eklenmesi
PWS de sisteme generatör(üretim santrali) girerken ;
DRAW NETWORK GENERATOR
Generator ekleme işleminde;
Santralin(generatorün) kurulu gücü(MW)
Santralin MVAR değeri
Santralin maksimum üretim değeri
Santral tipi(Rüzgar, Hidroelektrik,Termik,Doğal Gaz)
Sistemde bulunan santral tiplerine göre modellememizi yaptık. Bu bölgede (3.iletim bölgesi)
var olan tüm üretim santralleri aşağıdaki gibidir.
22
ÜRETİM SANTRAL İSMİ GenMWMax GenMVRMin GenMVRMax
İZMİR DGKÇ 1591 -608 608
ALİAĞA-1 180 -50 50
BERGAMA+ALOSBİ+VİKİNG 10 0 0
BERGAMA+ALOSBİ+VİKİNG 10 -4 4
SOMA-B 380 kV 990 -310 310
SOMA-A 44 -14 14
AKHİSAR+SARUHANLI 5 0 0
KEMALPAŞA 127 -50 50
MOSB 20 -5 5
MORSAN 154 kV 115 -46 46
HABAŞ DGKÇ+HABAŞ 240 -88 88
ALAÇATI+URLA 39 0 0
SOMA B 154 kV 3 -1 1
SOMA B 154 kV 22 -4 4
3.iletim bölgesine ait üretim santralleri
Şekil-4 : İletim hattının eklenmesi
23
İletim hattı eklenmesi PWS ortamında en dikkat edilmesi gerekilen yerdir belki de çünkü
hattın tüm parametreleri doğru bir şekilde hesaplanıp kullanılan kablo tipine göre hat
kapasiteleri belirlenip sisteme dahil edilmesi gerekir.
İletim hattının eklenmesi sırasında;
Rezistans değeri
Reaktans değeri
Shunt-charging değeri
Hat kapasitesi değeri(MVA)
2.2.1. 3.İLETİM BÖLGE HARİTASI
Resim-1 : 3.İletim bölge haritası (TEİAŞ’a ait harita)
Harita 2009 yılına ait bir harita olup bölgedeki üretim santrallerinin,yüklerin ve iletim
hatlarının olduğu bir haritadır. Kırmızı ile gösterilen hatlar 380kV gerilimdeki,Siyah ile
gösterilen hatlar ise 154kV gerilimdeki hatlardır. Kesikli iletim hatları ise yapım
aşamasındaki hatlardır.
24
2.3. 3.İLETİM BÖLGESİNİN PWS PROGRAMINDA TAMAMLANMIŞ HALİ
Şekil-5: PWS programındaki model
Sistemin PWS programında tamamen bittikten sonra sistemin doğru çalışıp çalışmadığından
emin olmak için Yük Tevzi Merkezinden aldığımız gerçek yük akışları,bara gerilimleriyle
kıyasladık. Kıyas sonucunda MW değerlerimiz gerçek verilere çok yakın değerler olmasına
karşın MVAR değerlerimiz bunun kadar eşleşmedi fakat yine de mantıklı ve tutarlı bir akışın
25
olduğu görüldü. Bu durumu Yük Tevzi merkezindeki mühendislerle ele aldık ve onların
söylemlerine göre zaten MVAR yük akışını yakalamanın çok zor olduğu asıl önemli olan MW
değerleriyle bara gerilimlerinin tutarlılığı. Bunun üzerine yapılan çalışmada önemli ölçüde yol
alındı.
Şekil-6: PWS programındaki MW yük akışı
Yeşil ok ile gösterilen akışlar MW akışlarıdır. Sistem gerçek verilere uyumlu bir şekilde
akışını sürdürmektedir.
26
Şekil-7: PWS programındaki MVAR yük akışı
Yük akışındaki bir diğer parametre ise MVAR akışıdır.Sistem bara gerilimlerine göre MVAR
gerilimlerini belirler Şekil-8’de görüldüğü gibi MVAR yük akışı değerleri bazı yerlerde
generatörden sisteme doğru bazı yerlerde ise sistemden generatöre doğrudur.
PWS bize görsel açıdan sistemi anlamaya yönelik önemli kolaylıklar sunmaktadır. Bunlardan
en önemlileri Kontur Grafikleridir. Steady-State durumundaki kontur grafikleri bize daha
akılda kalıcı ve daha açıklayıcı görsellikler sunmaktadır.
27
Kontur grafikleri çeşitli sonuçlar için çizdirilebilir.
Sistemdeki MW akışlar
Hatlardaki yüklenme durumları
Sistemdeki MVAR akışlar
Toplam kayıplar
Sistemdeki bara gerilimleri
Aşağıda MW akışları kontur grafiği görülmektedir.
Şekil-8: Sistemin MW akış değerlerine göre Kontur grafiği
Yukarıdaki kontur grafiğinde ölçeklenmiş bölgeler görülmektedir. Kırmızıdan koyu maviye
kadar olan ölçekleme MW akış değerlerinin büyükten küçüğe doğru sıralanışını temsil
etmektedir. Görüldüğü gibi en fazla yük akışı 1521MW değerinde olan İZMİR DGKÇ-
ALİAĞA-2 hattında olmuştur.
28
BÖLÜM 3
SİSTEMİN MATLAB ORTAMINA AKTARILMASI
Sistemin güç akışını çözümlemek için bazı çözüm yöntemleri mevcuttur. Newton-Raphson
yöntemi bunlardan biridir.
Newton-Raphson Yöntemi:
Bu yöntemle çözümler için öncelikle başlangıç değerleri verilmedir. Bu değerden ∆x kadar bir
değişim sonucunda 1.iterasyon yapılmış olur ve başlangıç noktasından çözüme ∆x kadar
yaklaşılmış olur.
Bu metodu güç sistemlerine uyguladığımızda denklemler şu şekilde olmaktadır:
Burada ∆x[0]
başlangıç noktasından ne kadar
ilerlendiğini gösterir. Bulunan x[1]
değeri
1.iterasyon sonucu gelinen noktadır. 2.iterasyon
için x[1]
değeri başlangıç değer gibi kabul edilip
aynı işlemler tekrar edildiğinde 2.iterasyon
değerleri elde edilmiş olur. ∆x sıfırdan çok çok
küçük olduğunda iterasyon sonlandırılır.
29
Sistemdeki aktif ve
reaktif güçlerin
gösterimi
Güçlerin iterasyon
formunda ifade
edilmesi
İterasyon eşitliği
30
Sistemi MATLAB ortamında çözümlemek için sistemin bara ve hat matrislerinin
oluşturulması gerekmektedir. Oluşturduğumuz bara matrisinde bara numarası, bara kodu, bara
gerilimlerinin genliği/açısı, yüklerin aktif ve reaktif değerleri, santrallerin üretim değerleri ve
santrallerin kapasite verileri yer almaktadır. Hat matrisinde her bir hattın direnç, reaktans ve
kapasitans değerleri per unit(pu) olarak yer almaktadır. Aşağıda bara matrisi görülmektedir:
BUS NO
BUS CODE
VOL. MAG.
ANG. DEG.
LOAD GENERATOR INJ. Mvar MW Mvar MW Mvar Qmin Qmax
1 2 1.03 0 0 0 1572 -38 -600 600 0
2 2 1.03 0 0 0 125 13 -50 50 0
3 2 1 0 9 2 0 0 0 0 0
4 0 1.05 0 0 0 0 0 0 0 0
5 0 1.01 0 52 3 0 0 0 0 0
6 2 1.06 0 0 0 775 -102 -150 150 0
7 2 1.01 0 39 15 35 14 -15 15 0
8 2 1.03 0 55 11 1 0 0 0 0
9 0 1.01 0 37 8 0 0 0 0 0
10 0 1.03 0 132 9 0 0 0 0 0
11 2 1.01 0 35 6 120 0 -50 50 0
12 0 1.04 0 0 0 0 0 0 0 0
13 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
14 0 1 0 107 33 0 0 0 0 0
15 0 1 0 188 33 0 0 0 0 0
16 0 1 0 73 8 0 0 0 0 0
17 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
18 0 1 0 58 4 0 0 0 0 0
19 0 1.01 0 85 6 0 0 0 0 0
20 2 1 0 31 2 52 3 -20 20 0
31
21 0 1.01 0 141 34 0 0 0 0 0
22 0 1.01 0 106 18 0 0 0 0 0
23 2 1 0 231 34 221 88 -100 100 0
24 0 1 0 96 10 0 0 0 0 0
25 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
26 0 1 0 167 23 0 0 0 0 0
27 0 1 0 122 18 0 0 0 0 0
28 0 1 0 96 21 0 0 0 0 0
29 0 1.01 0 0 0 0 0 0 0 0
30 2 1.01 0 50 6 0 0 0 0 0
31 0 1.01 0 0 0 0 0 0 0 0
32 2 1 0 93 -11 3 0 0 0 0
33 0 1.1 0 535 -85 0 0 0 0 0
34 2 0.99 0 98 -7 26 0 0 0 0
35 0 0.99 0 155 -12 0 0 0 0 0
36 0 1 0 31 2 0 0 0 0 0
37 0 1 0 -28 -8 0 0 0 0 0
38 0 0.98 0 -27 -1 0 0 0 0 0
39 0 1.17 0 35 -80 0 0 0 0 0
40 0 1.04 0 24 -70 0 0 0 0 0
41 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Bara matrisinde yer alan bara kodlarından 1 slack barayı, 2 gerilim kontrol barasını ve 0 yük
barasını temsil etmektedir.
Sistemin hat matrisi şu şekildedir:
LINE DATA BUS NO BUS NO R χ β LCODE
1 4 0.000029 0.00068 0.012503 1
1 4 0.000029 0.00068 0.012503 1
2 25 0.0033378 0.010848 0.003738 1
2 25 0.0033378 0.010848 0.003738 1
3 25 0.005067 0.016272 0.005607 1
3 32 0.03265 0.10486 0.03613 1
3 41 0.021957 0.070512 0.024297 1
4 6 0.001788 0.018285 0.426302 1
4 12 0.000418 0.006921 0.241340 1
4 17 0.001025 0.010481 0.244344 1
4 25 0.00000 0.11000 0.00000 1
4 25 0.00000 0.11000 0.00000 1
4 25 0.00000 0.11000 0.00000 1
4 25 0.00000 0.11000 0.00000 1
4 29 0.000998 0.012710 0.431337 1
32
5 23 0.000339 0.001616 0.000696 1
5 23 0.000339 0.001616 0.000696 1
5 25 0.001356 0.006464 0.002784 1
5 25 0.001356 0.006464 0.002784 1
6 33 0.00142 0.01449 0.33792 1
6 41 0.00000 0.11000 0.00000 1
6 41 0.00000 0.11000 0.00000 1
7 8 0.019142 0.061472 0.021182 1
7 41 0.000563 0.001808 0.000623 1
8 9 0.009571 0.030736 0.010591 1
9 10 0.023083 0.074128 0.025543 1
9 11 0.011187 0.053328 0.022968 1
9 20 0.003390 0.016160 0.006960 1
9 25 0.027024 0.086784 0.029904 1
10 37 0.03491 0.11210 0.03863 1
11 16 0.005085 0.024240 0.010440 1
12 17 0.000391 0.004974 0.168784 1
12 20 0.00000 0.11000 0.00000 1
12 20 0.00000 0.11000 0.00000 1
13 20 0.000354 0.002169 0.000984 1
13 20 0.000354 0.002169 0.000984 1
14 25 0.000398 0.003138 0.001496 1
14 25 0.000398 0.003138 0.001496 1
15 16 0.001695 0.008080 0.003480 1
15 16 0.001695 0.008080 0.003480 1
15 17 0.00000 0.11000 0.00000 1
15 17 0.00000 0.11000 0.00000 1
15 17 0.00000 0.11000 0.00000 1
15 17 0.00000 0.11000 0.00000 1
15 19 0.020268 0.065088 0.022428 1
15 21 0.001194 0.009414 0.004488 1
15 22 0.003184 0.025104 0.011969 1
15 22 0.003184 0.025104 0.011969 1
15 26 0.003378 0.010848 0.003738 1
15 26 0.003378 0.010848 0.003738 1
16 21 0.003729 0.017776 0.007656 1
17 35 0.00630 0.06444 1.50245 1
17 39 0.00211 0.02689 0.91268 1
17 39 0.00211 0.02689 0.91268 1
18 19 0.018579 0.059664 0.020559 1
18 38 0.02871 0.09221 0.03177 1
19 31 0.02477 0.07955 0.02741 1
20 21 0.008475 0.040400 0.017400 1
22 24 0.002985 0.023535 0.011220 1
23 25 0.000678 0.003232 0.001392 1
23 25 0.000678 0.003232 0.001392 1
33
24 25 0.008136 0.038784 0.016704 1
24 25 0.008136 0.038784 0.016704 1
26 27 0.001126 0.003616 0.001246 1
26 36 0.000597 0.004707 0.002244 1
26 36 0.000597 0.004707 0.002244 1
27 28 0.000366 0.001644 0.035079 1
28 36 0.002388 0.018828 0.008976 1
28 36 0.002388 0.018828 0.008976 1
29 36 0.00000 0.11000 0.00000 1
29 36 0.00000 0.11000 0.00000 1
29 36 0.00000 0.11000 0.00000 1
29 36 0.00000 0.11000 0.00000 1
29 40 0.00122 0.01547 0.52511 1
30 36 0.017453 0.056048 0.019313 1
31 40 0.00000 0.11000 0.00000 1
31 40 0.00000 0.11000 0.00000 1
34 41 0.03040 0.09763 0.03364 1
34 41 0.03040 0.09763 0.03364 1
MATLAB’ da hat ve bar matrislerini oluşturduktan sonra lfybus, lfnewton, busout, lineflow
komutları işletildiğinde yük akışları elde edilmektedir:
Power Flow Solution by Newton-Raphson Method
Maximum Power Mismatch = 0.000235646
No. of Iterations = 10
Bus Voltage Angle ------Load------ ---Generation--- Injected
No. Mag. Degree MW Mvar MW Mvar Mvar
1 1.080 8.704 0.000 0.000 1572.000 -701.519 0.000
2 1.082 8.437 0.000 0.000 125.000 990.573 0.000
3 1.001 0.496 9.000 2.000 0.000 -146.165 0.000
4 1.091 7.608 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
5 1.021 1.987 52.000 3.000 0.000 0.000 0.000
6 1.102 7.469 0.000 0.000 775.000 -179.221 0.000
34
7 1.020 1.761 39.000 15.000 35.000 60.626 0.000
8 1.030 6.180 55.000 11.000 1.000 -384.328 0.000
9 1.007 0.473 37.000 8.000 0.000 0.000 0.000
10 1.059 5.494 132.000 9.000 0.000 0.000 0.000
11 1.010 2.597 35.000 6.000 120.000 -219.311 0.000
12 1.051 4.364 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
13 1.000 0.000 0.000 0.000 -47.315 -106.593 0.000
14 0.997 0.194 107.000 33.000 0.000 0.000 0.000
15 0.842 -14.590 188.000 33.000 0.000 0.000 0.000
16 0.978 -1.448 73.000 8.000 0.000 0.000 0.000
17 1.001 0.496 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
18 1.021 1.953 58.000 4.000 0.000 0.000 0.000
19 1.006 0.380 85.000 6.000 0.000 0.000 0.000
20 1.010 1.809 31.000 2.000 52.000 -20.396 0.000
21 1.016 1.318 141.000 34.000 0.000 0.000 0.000
22 1.017 1.530 106.000 18.000 0.000 0.000 0.000
23 1.002 1.677 231.000 34.000 221.000 -122.642 0.000
24 0.995 0.140 96.000 10.000 0.000 0.000 0.000
25 1.000 0.411 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
26 1.000 0.389 167.000 23.000 0.000 0.000 0.000
27 1.002 -0.160 122.000 18.000 0.000 0.000 0.000
28 1.011 0.672 96.000 21.000 0.000 0.000 0.000
29 1.007 2.449 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
30 1.006 2.427 50.000 6.000 0.000 -171.925 0.000
31 1.011 2.377 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
32 1.000 -0.391 93.000 -11.000 3.000 -0.298 0.000
35
33 1.133 4.011 535.000 -85.000 0.000 0.000 0.000
34 0.993 -4.753 98.000 -7.000 26.000 39.024 0.000
35 0.960 -11.636 155.000 -12.000 0.000 0.000 0.000
36 0.951 -13.446 31.000 2.000 0.000 0.000 0.000
37 1.050 5.130 -28.000 -8.000 0.000 0.000 0.000
38 1.027 3.689 -27.000 -1.000 0.000 0.000 0.000
39 1.263 5.711 35.000 -80.000 0.000 0.000 0.000
40 1.044 5.914 24.000 -70.000 0.000 0.000 0.000
41 1.010 0.414 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
Total 2826.000 32.000 2882.685 -962.175 0.000
Line Flow and Losses
--Line-- Power at bus & line flow --Line loss-- Transformer
from to MW Mvar MVA MW Mvar tap
1 1572.000 -701.519 1721.428
2 786.000 -350.760 860.714 0.184 1.391
2 786.000 -350.760 860.714 0.184 1.391
2 125.000 990.573 998.429
1 -785.816 352.151 861.114 0.184 1.391
1 -785.816 352.151 861.114 0.184 1.391
3 136.021 89.115 162.614 0.000 24.846
36
3 136.021 89.115 162.614 0.000 24.846
3 136.021 89.115 162.614 0.000 24.846
3 136.021 89.115 162.614 0.000 24.846
4 237.705 -176.371 295.990 0.280 -52.326
6 170.591 -250.133 302.767 0.684 -51.280
8 267.964 236.321 357.285 2.348 -71.124
10 476.286 120.008 491.173 2.182 -71.085
3 -9.000 -148.165 148.438
2 -136.021 -64.269 150.441 0.000 24.846
2 -136.021 -64.269 150.441 0.000 24.846
2 -136.021 -64.269 150.441 0.000 24.846
2 -136.021 -64.269 150.441 0.000 24.846
14 53.605 16.094 55.969 0.105 -0.406
14 53.605 16.094 55.969 0.105 -0.406
16 226.962 72.593 238.289 2.876 8.136
17 0.000 -0.300 0.300 0.000 -0.300
17 0.000 -0.300 0.300 0.000 -0.300
23 -21.970 2.937 22.165 0.140 -5.550
25 23.867 2.845 24.036 0.008 -0.520
25 23.867 2.845 24.036 0.008 -0.520
26 59.667 7.843 60.181 0.025 -0.162
26 59.667 7.843 60.181 0.025 -0.162
27 27.908 -9.791 29.575 0.069 -3.024
27 27.908 -9.791 29.575 0.069 -3.024
37
4 0.000 0.000 0.000
2 -237.425 124.045 267.876 0.280 -52.326
5 99.183 73.734 123.588 0.000 14.124
5 99.183 73.734 123.588 0.000 14.124
6 39.059 -271.513 274.308 0.213 -37.868
5 -52.000 -3.000 52.086
4 -99.183 -59.610 115.718 0.000 14.124
4 -99.183 -59.610 115.718 0.000 14.124
18 29.003 1.812 29.059 0.003 -0.188
18 29.003 1.812 29.059 0.003 -0.188
21 31.163 3.792 31.393 0.081 -3.224
23 57.196 108.804 122.921 0.496 0.941
6 775.000 -179.221 795.453
2 -169.907 198.853 261.554 0.684 -51.280
4 -38.847 233.645 236.852 0.213 -37.868
7 101.620 87.215 133.914 0.000 16.244
7 101.620 87.215 133.914 0.000 16.244
7 101.620 87.215 133.914 0.000 16.244
7 101.620 87.215 133.914 0.000 16.244
33 269.095 -250.145 367.403 1.595 -207.645
33 269.095 -250.145 367.403 1.595 -207.645
39 39.084 -460.287 461.944 4.084 -380.287
7 -4.000 45.626 45.801
38
6 -101.620 -70.971 123.949 0.000 16.244
6 -101.620 -70.971 123.949 0.000 16.244
6 -101.620 -70.971 123.949 0.000 16.244
6 -101.620 -70.971 123.949 0.000 16.244
21 88.649 26.743 92.594 0.099 -0.153
22 56.898 23.791 61.671 0.062 -0.425
22 56.898 23.791 61.671 0.062 -0.425
28 81.464 25.053 85.230 0.224 -0.701
28 81.464 25.053 85.230 0.224 -0.701
31 -69.355 104.900 125.754 0.516 0.886
31 -69.355 104.900 125.754 0.516 0.886
34 175.817 -4.721 175.881 6.023 14.797
8 -54.000 -395.328 398.999
2 -265.616 -307.445 406.293 2.348 -71.124
9 93.730 26.619 97.437 0.000 9.844
9 93.730 26.619 97.437 0.000 9.844
40 24.156 -141.122 143.175 0.156 -71.122
9 -37.000 -8.000 37.855
8 -93.730 -16.776 95.220 0.000 9.844
8 -93.730 -16.776 95.220 0.000 9.844
16 54.398 21.894 58.639 0.770 -2.314
19 96.055 17.313 97.603 0.053 0.044
41 0.004 -6.828 6.828 0.004 -6.828
41 0.004 -6.828 6.828 0.004 -6.828
39
10 -132.000 -9.000 132.306
2 -474.105 -191.093 511.167 2.182 -71.085
11 49.130 48.390 68.959 -0.000 4.664
11 49.130 48.390 68.959 -0.000 4.664
11 49.130 48.390 68.959 -0.000 4.664
11 49.130 48.390 68.959 -0.000 4.664
12 145.586 -11.468 146.037 0.255 -113.610
11 85.000 -225.311 240.812
10 -49.130 -43.726 65.770 -0.000 4.664
10 -49.130 -43.726 65.770 -0.000 4.664
10 -49.130 -43.726 65.770 -0.000 4.664
10 -49.130 -43.726 65.770 -0.000 4.664
29 15.936 14.723 21.696 0.012 -1.733
29 15.936 14.723 21.696 0.012 -1.733
31 79.103 -34.937 86.475 0.044 -0.114
31 79.103 -34.937 86.475 0.044 -0.114
32 91.442 -9.974 91.984 1.442 0.728
12 0.000 0.000 0.000
10 -145.331 -102.142 177.634 0.255 -113.610
13 72.665 51.071 88.817 0.000 7.862
13 72.665 51.071 88.817 0.000 7.862
13 -47.315 -106.593 116.622
40
12 -72.665 -43.209 84.541 0.000 7.862
12 -72.665 -43.209 84.541 0.000 7.862
34 98.017 -20.168 100.070 2.455 2.440
14 -107.000 -33.000 111.973
3 -53.500 -16.500 55.987 0.105 -0.406
3 -53.500 -16.500 55.987 0.105 -0.406
15 -188.000 -33.000 190.874
16 -188.000 -33.000 190.874 16.715 47.665
16 -73.000 -8.000 73.437
3 -224.086 -64.457 233.173 2.876 8.136
9 -53.629 -24.208 58.839 0.770 -2.314
15 204.715 80.665 220.034 16.715 47.665
17 0.000 0.000 0.000
3 0.000 -0.000 0.000 0.000 -0.300
3 0.000 -0.000 0.000 0.000 -0.300
18 -58.000 -4.000 58.138
5 -29.000 -2.000 29.069 0.003 -0.188
5 -29.000 -2.000 29.069 0.003 -0.188
19 -85.000 -6.000 85.212
9 -96.002 -17.269 97.543 0.053 0.044
41
24 11.002 11.269 15.749 0.057 -4.058
20 21.000 -22.396 30.702
22 13.777 -33.695 36.402 0.063 -1.847
23 7.223 11.298 13.410 0.026 -4.524
21 -141.000 -34.000 145.041
5 -31.082 -7.016 31.864 0.081 -3.224
7 -88.550 -26.895 92.544 0.099 -0.153
22 -21.369 -0.089 21.369 0.016 -1.504
22 -106.000 -18.000 107.517
7 -56.835 -24.216 61.779 0.062 -0.425
7 -56.835 -24.216 61.779 0.062 -0.425
20 -13.714 31.848 34.675 0.063 -1.847
21 21.385 -1.416 21.432 0.016 -1.504
23 -10.000 -156.642 156.961
3 22.109 -8.487 23.682 0.140 -5.550
5 -56.700 -107.862 121.857 0.496 0.941
20 -7.197 -15.823 17.383 0.026 -4.524
24 85.758 -5.183 85.914 0.703 0.144
38 -53.970 -19.286 57.312 0.734 -2.904
24 -96.000 -10.000 96.519
19 -10.945 -15.327 18.834 0.057 -4.058
42
23 -85.055 5.327 85.222 0.703 0.144
25 0.000 0.000 0.000
3 -23.859 -3.365 24.095 0.008 -0.520
3 -23.859 -3.365 24.095 0.008 -0.520
26 23.859 3.365 24.095 0.002 -0.130
26 23.859 3.365 24.095 0.002 -0.130
26 -167.000 -23.000 168.576
3 -59.643 -8.005 60.178 0.025 -0.162
3 -59.643 -8.005 60.178 0.025 -0.162
25 -23.857 -3.495 24.112 0.002 -0.130
25 -23.857 -3.495 24.112 0.002 -0.130
27 -122.000 -18.000 123.321
3 -27.839 6.767 28.650 0.069 -3.024
3 -27.839 6.767 28.650 0.069 -3.024
28 -66.322 -31.534 73.437 0.158 -1.026
28 -96.000 -21.000 98.270
7 -81.240 -25.754 85.225 0.224 -0.701
7 -81.240 -25.754 85.225 0.224 -0.701
27 66.480 30.509 73.146 0.158 -1.026
29 0.000 0.000 0.000
11 -15.924 -16.457 22.900 0.012 -1.733
43
11 -15.924 -16.457 22.900 0.012 -1.733
30 31.848 32.913 45.799 0.008 -7.067
30 -50.000 -177.925 184.817
29 -31.839 -39.980 51.109 0.008 -7.067
31 -18.161 -137.945 139.135 0.215 0.437
31 0.000 0.000 0.000
7 69.871 -104.014 125.303 0.516 0.886
7 69.871 -104.014 125.303 0.516 0.886
11 -79.059 34.823 86.389 0.044 -0.114
11 -79.059 34.823 86.389 0.044 -0.114
30 18.376 138.381 139.596 0.215 0.437
32 -90.000 10.702 90.634
11 -90.000 10.702 90.634 1.442 0.728
33 -535.000 85.000 541.710
6 -267.500 42.500 270.855 1.595 -207.645
6 -267.500 42.500 270.855 1.595 -207.645
34 -72.000 46.024 85.453
7 -169.794 19.518 170.913 6.023 14.797
13 -95.562 22.609 98.200 2.455 2.440
35 193.356 3.897 193.395 7.051 18.721
44
35 -155.000 12.000 155.464
34 -186.305 14.823 186.894 7.051 18.721
36 31.305 -2.823 31.432 0.305 -4.823
36 -31.000 -2.000 31.064
35 -31.000 -2.000 31.064 0.305 -4.823
37 28.000 8.000 29.120
38 28.000 8.000 29.120 0.296 -7.382
38 27.000 1.000 27.019
23 54.704 16.382 57.104 0.734 -2.904
37 -27.704 -15.382 31.688 0.296 -7.382
39 -35.000 80.000 87.321
6 -35.000 80.000 87.321 4.084 -380.287
40 -24.000 70.000 74.000
8 -24.000 70.000 74.000 0.156 -71.122
41 0.000 0.000 0.000
9 0.000 -0.000 0.000 0.004 -6.828
9 0.000 -0.000 0.000 0.004 -6.828
Total loss 56.686 -994.147
45
BÖLÜM 4
PWS İLE MATLAB ORTAMINDAKİ SONUÇLARIN KIYASLANMASI VE
UYUMLULUK TESTİ
Projemizin bu kısmında yapılan bu çalışmaların ne denli tutarlı olduğunu görmek ve doğru bir
çalışma yapıldığını ispatlamak için kıyaslama ile örnek birkaç akış incelenmiştir.
4.1. PWS ORTAMINDAKİ SEÇİLEN İZMİR DGKÇ(ENKA) /(380kV) -
ALİAĞA-2(380kV) HATTIN UYUMLULUK TESTİ
Bu bölgede 5 Ocak tarihindeki kıyaslamalar şu şekildedir.
PWS SONUÇLARI GERÇEK VERİLERDEKİ SONUÇLAR
PWS SONUÇLARI MATLAB SONUÇLARI
MATLAB SONUÇLARI GERÇEK VERİLERDEKİ SONUÇLAR
Bu kıyaslama ile sağlam bir sonuçlara gittik ve yaptığımız testler başarıyla sonuçlandı.
Pilot hat olarak seçtiğimiz İZMİR DGKÇ(ENKA) /(380kV) -ALİAĞA-2(380kV) hattı
arasındaki MW, MVAR ve seçilen bu baralardaki gerilimlerdir. İnceleyeceğimiz hat 380kV
luk gerilim seviyesindeki yüksek gerilim hatları olup sistemin mihenk taşı sayılabilecek bir
hattır.
46
Şimdi sırasıyla bahsi geçen kıyaslamaları yaptığımız testleri inceleyelim.
4.1.1. PWS SONUÇLARI-GERÇEK VERİLERDEKİ SONUÇLARIN TESTİ
Aşağıda görülen diyagramda örnek bir akış incelenmiştir. İncelenen bu hat İZMİR
DGKÇ olarak bilinen ENKA üretim santrali ile Aliağa bölgesinde bulunan 380kV
gerilimdeki ALİAĞA-2 ismindeki baraya kadar uzanan hattır.
Şekil-9: PWS programında İZMİR DGKÇ(ENKA) -ALİAĞA-2 hattının yük akışı
Yukardaki PWS diyagramında görüldüğü gibi İZMİR DGKÇ(ENKA) /(380kV) -
ALİAĞA-2(380kV) hattında İZMİR DGKÇ(ENKA) üretim santralinden ALİAĞA-2
barasına 1521,402MW değerinde bir yük akışı olmaktadır. ALİAĞA-2 barasının gerilimi ise
382,99kV değerindedir. Bu değerler Steady-State durumundaki değerlerdir.
BARA GERİLİMİ
BARA İSMİ
BARADAN AKAN MW VE MVAR DEĞERİ
47
Bu sonuçlardan sonra aşağıda TEİAŞ ‘a bağlı YÜK TEVZİ merkezinden aldığımız
veriler aşağıdadır. Görüldüğü gibi bahsi geçen hat üzerinden 1521MW değerinde bir yük akışı
olmaktadır.ALİAĞA-2 bara geriliminin ise 391kV olduğu görülmektedir.Sonuçlar gerçekle
birebirdir.
Tablo-1 : İZMİR DGKÇ - ALİĞA-2 hattına ait YÜK TEVZİ MERKEZİ’ nden alınan yük akışı tablosu
4.1.2. PWS SONUÇLARI-MATLAB SONUÇLARININ TESTİ
İZMİR DGKÇ(ENKA) -ALİAĞA-2 hattının PWS sonuçlarını yine aşağıdaki gibi
koyarsak
Şekil-10: PWS programında İZMİR DGKÇ(ENKA) -ALİAĞA-2 hattının yük akışı
ALİAĞA II
İZMİR DGKÇS IŞIKLAR SOMA B UZUNDERE MANİSA
(MORSAN)
OTOTRAFO ALİAĞA I (1)-(2)
PETKİM (1)-(2)
VİKİNG HABAŞ (1)-(2)
ALMAK (1)-(2)
ULUCAK (1)-(2)
MANİSA EREGE METAL
SAAT 380 BANK-A BANK-B 154
kV MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW kV MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW
1 389 420 -1460 -70 390 -80 10 -80 340 -90 380 -25 105 0 140 159 -10 -110 -10 34 -20 30 20 130 10 100 0 120 -5 50 0 5
5 389 440 -1360 -70 370 -40 50 -130 270 -100 360 -30 80 10 260 160 -20 -100 -10 30 -20 45 20 90 10 80 0 200 -5 50 0 5
8 390 440 -1360 -80 410 -50 30 -100 340 -100 400 -25 80 0 40 160 -20 -100 -10 -26 -20 55 20 40 10 20 0 130 -10 65 0 5
11 391 200 -1520 -30 380 20 -30 -90 450 -50 390 5 110 30 170 161 -10 -100 -10 -14 -15 45 30 50 10 70 20 160 0 65 0 5
16 390 200 -1440 -40 380 30 0 -80 400 -70 370 5 90 20 80 161 -10 -110 -40 -24 -15 55 30 40 10 60 10 150 -5 60 0 5
18 398 60 -1380 -20 390 50 -90 -50 500 -40 380 30 105 30 20 164 -10 -100 -36 -24 -5 75 40 0 10 20 20 170 0 60 0 5
ALİAĞA-2 BARA
GERİLİMİ MVAR AKIŞ DEĞERİ
BARA İSMİ
MW AKIŞ DEĞERİ
BARADAN AKAN MW VE MVAR DEĞERİ
48
Şimdide MATLAB sonuçlarımıza bir göz atalım
Power Flow Solution by Newton-Raphson Method
Maximum Power Mismatch = 0.000235646
No. of Iterations = 10
Bus Voltage Angle ------Load------ ---Generation--- Injected
No. Mag. Degree MW Mvar MW Mvar Mvar
İZMİR DGKÇ 1 1.080 8.704 0.000 0.000 1572.000 -701.519 0.000
ALİĞA-2 2 1.082 8.437 0.000 0.000 125.000 990.573 0.000
Yukarıdaki Matlab sonuçlarında İZMİR DGKÇ - ALİĞA-2 hattında 1572MW değerinde bir yük akışı
olduğu görülmektedir. Bu çözüm Newton-Raphson yöntemiyle alınan bir sonuçtur Newton-Raphson
yöntemi güç akışı analizlerinde en iyi yaklaşım yapabilen bir yöntem olduğu için bu yöntem
kullanılmıştır.
Aşağıdaki sonuçlar ise Gerçek verilerdeki değerlerdir.
Tablo-2 : İZMİR DGKÇ - ALİĞA-2 hattına ait YÜK TEVZİ MERKEZİ’ nden alınan yük akışı tablosu
Alınan sonuç hem PWS hem de Gerçek değere çok yakın bir değerdir
ALİAĞA II
İZMİR DGKÇS IŞIKLAR SOMA B UZUNDERE MANİSA
(MORSAN)
OTOTRAFO ALİAĞA I (1)-(2)
PETKİM (1)-(2)
VİKİNG HABAŞ (1)-(2)
ALMAK (1)-(2)
ULUCAK (1)-(2)
MANİSA EREGE METAL
SAAT 380 BANK-A BANK-B 154
kV MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW kV MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW
1 389 420 -1460 -70 390 -80 10 -80 340 -90 380 -25 105 0 140 159 -10 -110 -10 34 -20 30 20 130 10 100 0 120 -5 50 0 5
5 389 440 -1360 -70 370 -40 50 -130 270 -100 360 -30 80 10 260 160 -20 -100 -10 30 -20 45 20 90 10 80 0 200 -5 50 0 5
8 390 440 -1360 -80 410 -50 30 -100 340 -100 400 -25 80 0 40 160 -20 -100 -10 -26 -20 55 20 40 10 20 0 130 -10 65 0 5
11 391 200 -1520 -30 380 20 -30 -90 450 -50 390 5 110 30 170 161 -10 -100 -10 -14 -15 45 30 50 10 70 20 160 0 65 0 5
16 390 200 -1440 -40 380 30 0 -80 400 -70 370 5 90 20 80 161 -10 -110 -40 -24 -15 55 30 40 10 60 10 150 -5 60 0 5
18 398 60 -1380 -20 390 50 -90 -50 500 -40 380 30 105 30 20 164 -10 -100 -36 -24 -5 75 40 0 10 20 20 170 0 60 0 5
ALİAĞA-2 BARA
GERİLİMİ MW AKIŞ DEĞERİ
49
4.1.3. MATLAB SONUÇLARI-GERÇEK VERİLERDEKİ SONUÇLARIN TESTİ
Matlab sonuçlarının gerçek verilerle testinde ise Newton-Raphson metoduyla çözülen
sistemin gerçek verilerle kıyaslanma yapıldı. Aşağıdaki sonuçlar Matlab sonuçlarıdır.
Power Flow Solution by Newton-Raphson Method
Maximum Power Mismatch = 0.000235646
No. of Iterations = 10
Bus Voltage Angle ------Load------ ---Generation--- Injected
No. Mag. Degree MW Mvar MW Mvar Mvar
İZMİR DGKÇ 1 1.080 8.704 0.000 0.000 1572.000 -701.519 0.000
ALİĞA-2 2 1.082 8.437 0.000 0.000 125.000 990.573 0.000
Aşağıda gerçek verilerin sonuçları görülmektedir. Görüldüğü gibi sonuçlar gerçekle birebir
yakın değerlerdir ve bu test de diğerleri gibi başarıyla sonuçlandı.
Tablo-3 : İZMİR DGKÇ - ALİĞA-2 hattına ait YÜK TEVZİ MERKEZİ’ nden alınan yük akışı tablosu
ALİAĞA II
İZMİR DGKÇS IŞIKLAR SOMA B UZUNDERE MANİSA
(MORSAN)
OTOTRAFO ALİAĞA I (1)-(2)
PETKİM (1)-(2)
VİKİNG HABAŞ (1)-(2)
ALMAK (1)-(2)
ULUCAK (1)-(2)
MANİSA EREGE METAL
SAAT 380 BANK-A BANK-B 154
kV MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW kV MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW MVar MW
1 389 420 -1460 -70 390 -80 10 -80 340 -90 380 -25 105 0 140 159 -10 -110 -10 34 -20 30 20 130 10 100 0 120 -5 50 0 5
5 389 440 -1360 -70 370 -40 50 -130 270 -100 360 -30 80 10 260 160 -20 -100 -10 30 -20 45 20 90 10 80 0 200 -5 50 0 5
8 390 440 -1360 -80 410 -50 30 -100 340 -100 400 -25 80 0 40 160 -20 -100 -10 -26 -20 55 20 40 10 20 0 130 -10 65 0 5
11 391 200 -1520 -30 380 20 -30 -90 450 -50 390 5 110 30 170 161 -10 -100 -10 -14 -15 45 30 50 10 70 20 160 0 65 0 5
16 390 200 -1440 -40 380 30 0 -80 400 -70 370 5 90 20 80 161 -10 -110 -40 -24 -15 55 30 40 10 60 10 150 -5 60 0 5
18 398 60 -1380 -20 390 50 -90 -50 500 -40 380 30 105 30 20 164 -10 -100 -36 -24 -5 75 40 0 10 20 20 170 0 60 0 5
ALİAĞA-2 BARA
GERİLİMİ MW AKIŞ DEĞERİ
50
BÖLÜM 5
SENARYOLAR
Projemizin bu kısmında BATI ANADOLU YÜK TEVZİ MERKEZİ ile beraber
oluşturduğumuz muhtemel olmuş/olabilecek senaryolar belirledik. Bu senaryolar durumunda
sistemde ne tür sonuçların olduğunu,en kısa sürede nasıl müdahale edilebileceğini ve
olabilecek senaryo durumunda ise ne tür tedbirlerin alınması gerektiğine dair mühendislik
çözümleri getirdik.
Senaryolar
Senaryo1:Uzundere-Germencik ve Uzundere-Aliağa-2 hatlarının açık olması.
Senaryo2:İzmir DGKÇ (ENKA) santralinde üretimin durması.
Senaryo3:Aliağa-2 ‘de bulunan trafoların servis dışı olması.
5.1. SENARYO 1: UZUNDERE-GERMENCİK VE UZUNDERE-ALİAĞA-2
HATLARININ AÇIK OLMASI.
Bu senaryomuzda ele aldığımız durum bölgeyi önemli derecede etkileyebilecek bir durumdur.
Çünkü 380kV gerilim seviyesindeki iki hattın açık olmasından dolayı bölge enerji konusunda
sıkıntıya girecektir.2006 yılında yaşanmış bir durumdur ve o tarihte bölge büyük bir süre
enerjisiz kalmıştır.
51
Resim-2: Uzundere-Germencik ve Uzundere-Aliağa-2 hattının yakın görünümü
Yukarıdaki resimde hatların yakın görünümü görülmektedir. Uzundere-Aliağa-2 hattı
genelde açan bir hat olduğu bilgisine erişildikten sonra bu senaryo oluşturulmuştur. Buradaki
senaryo bu iki hattın birinde bakım varken diğer hattın aşırı yüklenme, kısa devre gibi
durumlarda açmasıdır. Sık açan bu hat durumunda bu hattın devamı sayılabilecek Uzundere-
Germencik hattının açması durumunda olabilecek sonuçları inceledik.
Bu durumda Uzundere’de bulunan oto trafolardan herhangi bir güç akışı olmayacaktır. İdeal
koşullarda Uzundere 154kV’lik baradan beslenen Karabağlar, Buca, Tahtalı, İzmir-3,
Güzelyalı, Hatay, Ilıca, Alaçatı ve Urla bölgeleri bu senaryo sonucu Işıklar 154kV’lik
baradan güç çekmeye başlamıştır. Bu durumda Işıklar-Buca ve Işıklar Karabağlar hatları
taşıyabilecekleri maksimum limiti aşmaktadır. Maksimum limitin üzerinde bir güç akışı
olduğunda hatta bulunan kesiciler hattı açacaktır ve bu nedenle bu hatlardan beslenen bölgeler
enerjisiz kalacaktır. Bu bölgelerde bulunan kurumlar açısından bakarsak önemli bir bölge
olduğunu görebiliriz çünkü VALİLİK,HASTANE VE ASKERİ kurumlarının yoğun olduğu
bir bölge olması nedeniyle çok uzun süre enerjisiz kalması istenmez.
5.1.1 SENARYO 1 ‘in PWS PROGRAMINDA İNCELENMESİ
Sistem Steady-State durumunda 5 0CAK 2009 verilerine uygun bir şekilde akışını
gerçekleştiriyor.
52
Şekil-11: PWS ortamındaki akış simülasyonu
Görüldüğü gibi hatlarda %130 lara kadar yüklenmeler olmuştur. Bu durumda kesiciler belirli
bir süre sonra hattı açacaktır ve o hattın beslediği bölgeler enerjisiz kalacaktır.
Şekil-12: Uzundere-Germencik ve Uzundere-Aliağa-2 hattının aynı anda açık olması
5.1.2 SENARYO 1 ‘in MATLAB PROGRAMINDA İNCELENMESİ
Matlab ortamına senaryo 1 durumu incelendiğinde baralardaki gerilim
değişimlerinin,hatlardaki yüklenme yüzdelerinin,hat akışları ve bara gerilimlerinin grafiklerini
inceledik.
53
Şekil-13: Senaryo 1 durumunda baralardaki gerilimin yüzde değişimi
Şekil-14: Senaryo 1 durumunda baralardaki gerilim seviyeleri
Şekil 14 ‘te görüldüğü gibi bara gerilimlerinin seviyeleri verilmektedir. En fazla değişim
Uzundere barasında olmuştur. Bu değişim %7 kadar büyük bir değişimdir yani senaryo 1
durumunda bara gerilimi 390 kV seviyesinden 360kV seviyelerine kadar inmiştir. Teorikte
istenemeyen bir durumdur ve derhal müdahale edilmesi gerekilen bir baradır.
54
Şekil-15: Senaryo 1 durumunda hat akışlarının yüzde değişimi
Şekil 15’te görüldüğü gibi hat akışlarında da büyük oranda değişim olmaktadır.Bu hat akışları
sistemin kararlığından çıktığı anlamına gelmektedir ve bu da istenmeyen bir durum olup
derhal müdahale isteyen bir durumdur.
Şekil-16: Senaryo 1 durumunda hat akışları
55
5.1.3. SENARYO 1 İÇİN MÜHENDİSLİK ÇÖZÜMÜ
Işıklar 154kV’lik baradan Karabağlar ve Buca baralarına birer iletim hattı daha
çekildiğinde Işıklar-Buca ve Işıklar-Karabağlar hatlarının taşıyabilecekleri maksimum
limiti aşmadıkları görülmüştür. Hat çekilmeden önce %130 yüklenen hatlar yeni hatların
çekilmesiyle %86 yüklenmiştir. Hatların çekildikten sonraki görüntüsü aşağıdaki gibi
olmuştur.
Şekil-17: Senaryo 1 için mühendislik çözümünden sonraki sistemin durumu
Önerilen bu mühendislik çözümü sadece bir tane değildir fakat pratikte uygulanması
bakımından en akla uygun ve kesin çözümlerden bir tanesidir.
5.2. SENARYO 2: İZMİR DGKÇ (ENKA) SANTRALİNDE ÜRETİMİN
DURMASI
İzmir Doğal Gaz Kombine Çevrim (DGKÇ) santralinin Doğalgaz kesintisi veya kısa devre,
aşırı yük, yıldırım düşmesi gibi durumlarda burada üretilen enerjiyi ileten hatlarının
açılmasından dolayı sistem dışı kalmasıdır. Bu santralin maksimum üretim gücü 1590MW’tır.
Bu santral 3.İletim Tesisi’nin (İzmir-Manisa bölgesinin) en büyük üretim santralidir. Bu
56
senaryonun gerçekleşmesi halinde Morsan-Manisa, Morsan-Bornova hatları ve Morsan’ da
bulunan oto trafolar aşırı yüklenmeden dolayı açacaktır. Bu hatların ve trafoların açmasıyla
sistemdeki toplam üretim toplam tüketimi karşılayamayacaktır ve bundan dolayı sistem
çökecektir (Blackout).
5.2.1. SENARYO 2 POWERWORLD SİMULATOR SONUÇLARI
Şekil-18: Normal durumda sistemin PWS’de akışı
Şekil 19’te Senaryo 2 durumunda sistemde olan değişimler görülmektedir. Bazı hatlar
%225 kadar çıkarken çoğu hatlar %100 e kadar yüklendiği görülmektedir. %225 e kadar
yüklenen hattaki kesiciler belirli bir süre sonra hattı açacakları için ardından gelecek hatlar
sırayla teker teker açacaklardır bu durumda sistem black-out olacaktır.
57
Şekil-19: Senaryo 2’de sistemin PWS’de akışı
Senaryo 2 durumunda kesiciler ard arda açıp sistemin tamamen enerjisiz kalmasına neden
olacaktır. Bu durum mühendislik dilinde Black-Out olarak tabir edilir. Bu durum aşağıdaki
gibidir.
Şekil-20: Senaryo 2’de sistemin Black-Out olması
58
5.2.2. SENARYO 2’in MATLAB ORTAMINDAKİ SONUÇLARI
Bahsi geçen senaryo2 nin ne kadar büyük bir felaketi doğuracağını PWS ortamında
inceledikten sonra Matlab ortamında ne tür sonuçlar doğurmuş ve bara gerilimlerin hat
akışlarına kadar her türlü parametredeki değişimlerin grafiklerini inceledik.
Şekil-21: Senaryo 2 durumunda bara gerilimleri
Şekil-22: Senaryo 2 durumunda bara gerilimlerindeki yüzde değişimler
59
Şekil-23: Senaryo 2 durumunda hatlardaki akış değişimleri
Şekil-24: Senaryo 2 durumunda hatlardaki akışların yüzde değişimleri
Şekillerde görüldüğü gibi sistemdeki önemli değişimler meydana getiren bir senaryo
durumudur. Şekil 24’te hatların yüzde değişimleri %5000 lere kadar çıkmaktadır. Bunun
sebebi kısa devre akımlarının çok yüksek olmasıdır. Kısa devre akımları Black-Out
durumunda her hatta oluşan bir akım olacağından her hattaki akışlardaki yüklenme durumları
da kısa devre akımlarının büyüklüğü ve hat reaktanslarına göre çok yüksek olacaktır.
60
5.2.3. SENARYO 2 İÇİN MÜHENDİSLİK ÇÖZÜMÜ
İZMİR DGKÇ(ENKA) üretim santralinin devre dışı kalması durumunda Aliağa-2 380kV’ik
barasının Uzundere, Soma-B ve Işıklar 380kV’lik baralarından beslenmesi gerekir. Rüzgar
bakımından verimli olan Çeşme-Urla çevrelerindeki ve Balıkesir’in Soma’ya yakın
bölgelerindeki rüzgar santrallerinin sayısı arttırılarak gerekli enerjinin bir kısmı karşılanabilir.
Geriye kalan kısmı ise bölgeyi besleyen mevcut santrallerin maksimum kapasitede
çalıştırılmasıyla karşılanmış olur.
Bu mühendislik çözümü yalnızca uygulanabilecek çözümler arasından bir tanesidir.
Şekil-25: Senaryo 2 için mühendislik çözümü sonrasında sistemin durumu
5.3. SENARYO3:ALİAĞA-2 ‘DE BULUNAN TRAFOLARIN SERVİS DIŞI OLMASI
Aliağa-2’de bulunan trafoların servis dışı olmasıdır. Bu senaryoda sistemde bulunan baraların
gerilimlerindeki değişim sistemin çalışmasını etkilemeyecek kadar azdır. Sistemde bulunan
hatların birçoğunda akışlar yön değiştirmiş ve bazı hatlar maksimum kapasitelerine
yaklaşmıştır. Aliağa-2’deki trafolar bank-a ve bank-b olmak üzere iki bank’tan oluşmaktadır.
Her bankta 2 adet trafo bulunmaktadır. Bu banklardan birinin bakımda olduğu bir durumda
diğer bankın devre dışı olması durumunda trafoların tamamı sistemden çıkacaktır.
61
5.3.1. SENARYO 3 PWS SONUÇLARI
Şekil -26: Senaryo 3 durumunda sistemin PWS ortamındaki durumu
Şekil 26’da görüldüğü gibi hat kapasitelerinin %82 lere kadar çıktığı bir durumdur. Bu durum
belki sisteme en az zarar verecek bir senaryodur. Fakat bu durum da senaryo1 gibi yaşanmış
bir durumdur ve en çok karşılaşılan bir durumdur
5.3.2. SENARYO 3 MATLAB SONUÇLARI
Şekil- 27:Senaryo 3 durumunda sistemdeki hat akışları
62
Şekil-28: Senaryo 3 durumunda bara gerilimlerin yüzde değişimleri
5.3.3. SENARYO 3 İÇİN MÜHENDİSLİK ÇÖZÜMÜ
Bu senaryo sonucunda Morsan’da bulunan oto trafonun maksimum limit değerine yaklaştığı
görülmektedir. Bu trafonun yükünü hafifletmek için buraya yeni bir oto trafo eklenirse
trafoların yükü hafifleyecektir. Morsan-Manisa bölgesinde olup bu trafolar üzerindeki yükü
hafifletmek için birer tane daha trafo sistemi rahatlatacaktır böylece hem ucuz hem de kalıcı
bir mühendislik çözümü getirmiş olduk.
Şekil-29: Senaryo 3 için mühendislik çözümünden sonra sistemin durumu
63
SONUÇLAR
TEİAŞ işbirliği ile İzmir ve Manisa illerine ait iletim sisteminin MATLAB ve
PowerWorld Simulator programları yardımıyla gerçek verilerle uyumlu modelleri
oluşturulmuştur. Sistemi önemli ölçüde etkileyebilecek bazı arıza durumlar ele alınmış ve
sonuçlar normal durumla karşılaştırılmıştır. Arıza durumlarında sistemin kesintisiz çalışması,
sistem elemanlarına zarar gelmemesi için mühendislik çözümleri getirilmiştir.
64
REFERANSLAR
Power System Analysis [Hadi Saadat]
Batı Anadolu Yük Tevzi Merkezi
http://www.powerworld.com
http://www.teias.gov.tr
GÜÇ KALİTESİ MİLLİ PROJESİ ,Türkiye elektrik sisteminde güç kalitesine etki
eden değişkenleri ve güç akışını izleme, problemlerin tespiti, değerlendirilmesi ve
karşı önlemlerin hayata geçirilmesi,2006-2010
Veysi DOGRUER ,Elektrik güç sistemlerinde matlab simulink ile kısa devre arıza
analizi ve bir örnek olarak van enerji nakli hattının incelenmesi,YÜKSEK
LİSANS TEZİ, YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ,2007
Gheorghe CÂROINI, Gheorghe GRIGORA2, Elena-Crenguta BOBRIC POWER
SYSTEM ANALYSIS USING MATLAB TOOLBOXES, Technical University
“Gh. Asachi” of Iasi, Romania; University “Stefan cel Mare” of SuceavaRomania
Belgin TÜRKAY, “Dağıtılmış Enerji kaynakları İçeren Şebeke Tasarım Önerisi“
İTÜ ,Ekim-2009
65
EKLER
EK1: Standartlar ve Kısıtlar
1. Projenizde sizce tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.
Projemizde yapılan çalışmaların tamamı bilgisayar tabanlıdır. Matlab ve PowerWorld
Simulator programıyla eş zamanlı çalışmaları yapılmıştır.Bu yüzden herhangi bir tasarım
boyutu gibi bir durum söz konusu değildir.
2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?
Projemizin başından sonuna kadar hep bir mühendislik çalışmalarını sürdürdük. Sistemin
PWS ve Matlab ortamlarında modellenmesi tamamen özgür bir tasarım modelidir.Projenin en
önemli noktalarından olan senaryolar kısmında oluşan arızalar durumunda getirilen
mühendislik çözümleri ise yapılan mühendislik çözümlerine verilebilecek bir diğer örnektir.
3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız:
Projede FİZİK 1,FİZİK 2,GÜÇ SİSTEMLERİ ANALİZİ 1, GÜÇ SİSTEMLERİ ANALİZİ 2,
BİLGİSAYAR, ELEKTRİK MAKİNALARI-1, PROJE PLANLAMA VE YÖNETİMİ,
POWER ELECTRONICS, ELEKTRİK TESİSLERİNDE DAĞITIM VE KORUMA,
ELECTROMECHANICAL ENERGY CONVERSION – 2
4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları:
Herhangi bir standart uygulanmamıştır.
5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar;
a) Ekonomi:
Ekonomi olarak yaşanan tek sıkıntı; PWS programının lisanslı olmayışından dolayı bara
41 baralı sistemlere kadar çizimlere izin veriliyordu bu konuda Yük Tevzi Merkezi ile
görüşülüp bara birleştirmesine gidildi.
b) Çevre sorunları:
Ciddi boyutta herhangi çevresel bir sorunla karşılaşılmamıştır.
c) Sürdürülebilirlik:
Proje belki de gelecek nesillere İleti hatları modellemesi ve oluşabilecek arızlara ne tür
mühendislik çözümleri getirilebileceği açısından ışık tutacak niteliktedir.Proje tamamen
çalışmakta olup her türlü geliştirilebilmeye müsait bir projedir.
d) Üretilebilirlik:
Sistem modelinden herhangi bir çalışma yapılabilir.Örneğin kısa devre arızaları veya kısa
devre olduğu durumlardaki bara gerilimleri,hat akımları vs..Bunlar bizim projemizde
yapılmayan ama yapılmaya müsait bir modellememiz bulunmaktadır.
e) Etik:
Etik kurallara uyulmuştur. Özellikle PWS ve Matlab geliştirme aşamasında ticari hakları
korunan ürünlerin lisansları dikkate alınmıştır. Ayrıca gerekli görülen yerlerde kullanılan
kaynaklar belirtilmişlerdir.
f) Sağlık:
Sağlık açısından hiçbir tehlike içermemektedir.
g) Güvenlik:
Güvenlik açısından hiçbir tehlike içermemektedir..
h) Sosyal ve politik sorunlar:
Ciddi boyutta herhangi sosyal ve politik bir sorunla karşılaşılmamıştır.
66
EK2: Bitirme Projesi Değerlendirme Formu
Değerlendirme Kriterleri
Ağılık
%
Verilen
not %
1
Tasarım
20
2
Sunu ve Poster
15
3
Proje Raporu ve Özet Makale
15
4
Önceki derslerde edinilen bilgi ve becerileri kullanma
15
5
Kullanılan veya dikkate alınan gerçekçi kısıtlar;
Ekonomi, çevre sorunları, sürdürülebilirlik, üretilebilirlik, etik, sağlık,
güvenlik, sosyal ve politik sorunlar
15
6
Kullanılan veya dikkate alınan mühendislik standartları
10
7 Zamanlama;
Proje öneri, proje gelişme raporu, sunu ve rapor teslimi 10
8 Toplam 100
67
EK3: Bilgi Formu
E.Ü. ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
LİSANS BİTİRME PROJESİ BİLGİ FORMU
1- Projenin Yapıldığı Dönem: 2010-2011 2- Rapor Tarihi: 13.06.2011
3- Projenin Başlangıç ve Bitiş Tarihleri: Ekim 2011-Mayıs 2011
4- Projenin Adı: Enerji İletim ve Dağıtım Hatlarının Matlab ve PowerWorld Simülatör ile Güç
Akışı Analizi
Projenin Toplam Maliyeti: 0TL.
5- Proje Yürütücüsü Öğrenciler ve iletişim bilgileri (adres, e-posta, tel.)
Ali ZONTURLU [email protected] 0532-691-72-19 Hasan UZAL [email protected] 0531-997-23-77
6- Projenin Yürütüldüğü Kuruluş: Ege Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği ve Batı ANADOLU YÜK TEVZİ MERKEZİ.
7- Destekleyen Kuruluş(ların ) Adı: TEİAŞ,BATI ANADOLU YÜK TEVZİ MERKEZİ
8- ÖZ- Bu makale enerji iletim ve dağıtım hatlarının güç akış analizleri üzerine
hazırlanmıştır. Burada İzmir ili ve çevresine ait iletim hatları üzerinde analizler yapılmıştır.
Mevcut iletim hatlarının modellemesi yapıldıktan sonra bu iletim hatları gerçek verilerle
uyumlu olacak şekilde PowerWorld Simulator programına aktarılmıştır. Sistem güç
akışının gerçek verilerle uyumlu hali elde edildikten sonra sistem MATLAB ortamına
aktarılıp, sonuçlar PowerWorld Simulator verileriyle karşılaştırılmıştır. Sistem bilgisayar
ortamında modellendikten sonra TEİAŞ[1]’la birlikte sistemi önemli ölçüde
etkileyebilecek, meydana gelmiş/gelebilecek senaryolar oluşturulmuştur. Bu senaryolar
sonucu sistem akışı MATLAB ve PowerWorld Simulator ortamında analiz edilmiş ve bu
senaryoların neden olacağı sorunlara mühendislik çözümleri getirilmiştir.
Anahtar Kelimeler- İletim hatları analiz,
9- Danışmanının Öğretim Üyesi Adı/Soyadı ve Görüşü: Yrd. Doç. Dr. Engin KARATEPE
10- Bölüm Kurulu Görüşü:
11- Projenin Başarı Durumu: Projenin Aldığı Not:
68