Güç Sistemlerinin Zamanda Hızlı Değişen Yükleri İçin Özel Tasarlanmış Kırpışma, Harmonik Ve Araharmonik Kestirimi Ve Güç Kalitesi Olay Sınıflandırması İçin Verimli Algoritmaların Geliştirilmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: Ebrahim Balouji

Danışman: ÖZGÜL SALOR DURNA

Özet:

Bu tezin amacı, akıllı bir güç kalitesi (GK) çözümleme sistemi oluşturmak için gerekli tamamlayıcı araçları geliştirmektir. Güncel bilimsel yazın ve ticari GK ölçüm cihazları incelendiğinde şu üç gereksinim ortaya çıkmıştır: kırpışma tespiti için hafıza ve işlem açısından verimli algoritma ihtiyacı, zamanda değişen harmonik ve araharmoniklerin tespiti için gerçek-zamanlı algoritmalar ve yüksek doğrulukta GK olay tespiti. İlk olarak, kırpışmayı tahmin etmek için, gerilim dalga biçiminin yerine girdi olarak gerilim dalga biçiminin kök ortalama karesini (RMS) kullanarak IEC'nin (Uluslararası Elektroteknik Komite) kırpışma-ölçer standardında önerilen ölçüm yönteminin sayısal olarak gerçekleştirilmesi sunulmaktadır. Amaç, sadece gerilim dalga formunun RMS değerleri mevcut olduğunda, IEC kırpışma-ölçer standardı IEC 61000-4-15'e göre titreşim şiddetini hesaplamaktır. Simülasyon ve saha verilerinde ortalama %0.021 hata oranıyla önerilen yöntemle kırpışma hesaplanabileceği gösterilmiştir. Harmoniklerinin ve araharmoniklerinin gerçek zamanlı tespiti konusunda, elektrik ark ocağının (EAF) zamanla değişen harmoniklerini ve ara harmoniklerini doğru bir şekilde elde etmek için derecesi optimize edilmiş üstel yumuşatma (ES) ile birlikte kullanılan çoklu senkronize referans çerçevesi (MSRF) bazlı bir analiz yöntemi önerilmiştir. Gerçek zamanlı çalışma için, parallel işleme yapılmış ve grafik işleme birimi (GPU) ile çalışılmıştır. Saha verilerinde, uygulanan sinyalin 50. harmoniğe kadar olan tüm harmonikleri ve araharmonikleri 5 Hz çözünürlükte gerçek zamanlı olarak başarılı bir şekilde kestirilmiş ve simülasyon ortamında harmoniklerin ve araharmoniklerin aktif olarak filtrelenmesi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Son olarak, GK olaylarının sınıflandırılması için, derin öğrenme yaklaşımına dayalı yeni bir yöntem sunulmuştur. Önerilen yaklaşımın yeniliği, güç şebekesinin üç fazındaki gerilim dalga biçimlerinin görüntü dosyalarının sınıflandırılmasıdır. Bir yıl boyunca elektrik iletim sisteminin dört trafo merkezinden elde edilen PQ olayları, önerilen sınıflandırma yönteminin eğitimi ve test edilmesi için kullanılmış ve potansiyel PQ olaylarına karşı otomatik bir karşı önlem geliştirilebileceği gösterilmiştir