Faz Kaydırıcı Transformatörlerin Dinamik Gerilim Kararlılığına Etkileri

Günümüzde elektrik enerjisine olan talebin sürekli artması ve gelişen teknoloji ile birlikte güç sisteminde yapısal değişiklikler olmaktadır. Ayrıca güç sistemleri üzerinde sürekli değişiklikler olmaktadır. Bu değişiklikler, ilave sistemler olduğu gibi ek cihazlar bakımından da olmaktadır. Bu durumda sistemin yapısı değiştiği için kararlılık değerleri de değişebilmektedir. Oysa güç sisteminin dengeli bir çalışma durumunda olması ve bozucu bir etki sonrası tekrar eski haline dönmesi istenir. Bunun sonucunda, gerilim kararlılığı ve gerilim çökmesi olayları güç sistemlerinin kararlı ve güvenilir bir şekilde işletilmesi konusunu ortaya çıkarmıştır. Güç sisteminin kararlılık sınırlarının tespiti açısından bu analizler önemlidir. Bu çalışmada, Faz Kaydırıcı Transformatör (FKT), IEEE’nin 6 baralı güç sistemine ilave edilerek analizler yapılmıştır. İlk olarak sistemde yük akışı yapılarak FKT’ün etkileri incelenmiştir. Daha sonra sürekli yük akışı yapılarak sistemin kararlılık sınırları belirlenmiştir. Son olarak ise güç sistemlerinde istenmeyen bir durum olan kısa devre oluşturularak FKT’nin çeşitli faz açılarındaki etkileri araştırılmıştır. Analizler, Güç Sistemleri Analizi Programı (PSAT) ile gerçekleştirilmiştir. Yük akışı sonucunda, FKT’ün faz değeri değiştirilerek hattan akan gücün değeri ve yönü kontrol edilebileceği bu sistem üzerinde gözlemlenmiştir. Ayrıca FKT’ün kayıplar üzerinde de etkili olduğu görülmüştür. Sürekli yük akışında sonucunda sistemden yük baralarından çekilebilecek maksimum gücün ve baraların kritik gerilim değerlerinin de benzer şekilde değiştiği gözlemlenmiştir. Son olarak FKT’nin bağlandığı barada arıza oluşturulup bu arıza belli bir zaman sonra temizlenmiştir. Arıza sonrası bara gerilimleri yaklaşık olarak kendi değerlerine dönmelerine rağmen tüm bara gerilimlerinde dalgalanmalar gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Güç Sistemi, Yük Akışı, Gerilim Kararlılığı

Title of the Paper Effects of Phase Shifting Transformers on Dynamic Voltage Stability

Today, there is constant increase in demand for electricity and structural changes in the power system with developing technology. There are constant changes in power systems. These changes are in the form of additional systems as well as additional devices. In this case, the stability values can change as the structure of the system changes. However, it is desired that the power system be in a balanced operating state and return to its original state after a disruptive effect. As a result, the stability of voltage and the phenomenon of voltage collapse have led to the steady and reliable operation of power systems. These analyzes are important for determining the stability limits of the power system. In this study, the Phase Shifting Transformer (PST) was analyzed by adding to IEEE 6-bus power system. Firstly, the effects of PST were investigated by performing a load flow in the system. The stability limits of the system were determined by continuous load flow. Finally, unwanted short circuits are created in the power systems and the effects of various phases of the PST are investigated. Analizler, Güç Sistemleri Analizi Programı (PSAT) ile gerçekleştirilmiştir. It has been observed on this system that the value and direction of the flowing power can be controlled by changing the phase value of the PST as a result of the load flow. It has also been shown that PST is also effective on losses. It has been observed that the maximum power that can be withdrawn from the load bus from the system as a result of continuous load flow and the critical voltage values of the buses change in a similar way. Finally, a fault was created in the bus that the PST was connected to and this device was cleaned after a certain time. After the fault, the bus voltages have returned to their respective values, but fluctuations in all bus voltages have been observed.

Keywords:

Power System, Load Flow, Voltage Stability,

PDF

___

[1] G. Verbič, M. Pantoš, and F. Gubina, “On voltage collapse and apparent-power losses,” Electric power systems research, vol. 76, no. 9, pp. 760-767, 2006.
[2] J. Verboomen, D. Van Hertem, P.H. Schavemaker, W.L. Kling and R. Belmans, “Phase shifting transformers: principles and applications,” In Future Power Systems, 2005 International Conference on IEEE, pp. 6.
[3] IEEE Power Engineering Society, “IEEE Guide for the Application, Specification, and Testing of Phase-Shifting Transformers,” C57.135, 2002.
[4] R. Tirupathi, et al., "Application of Phase Shifting Transformer in Indian Power System," International Journal of Computer and Electrical Engineering, vol. 4, no. 2, pp. 242, 2012.
[5] R.M. Castro, F.M. Batista and J.M. Pinto, “Application of FACTS in the Portuguese transmission system: investigation on the use of phase-shift transformers,” In Power Tech Proceedings, 2001 IEEE Porto, vol. 4, pp. 4, IEEE.
[6] J.K. Bladow and A.H.Montoya, “Experiences with parallel EHV phase shifting transformers,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 6, no.3, pp. 1096-1100, 1991.
[7] P. Moore and P. Ashmole, “Flexible AC transmission systems. Part 4: Advanced FACTS controllers,” Power Engineering Journal, vol. 12, no. 2, pp. 95-100, 1998.
[8] H. Saadat, Power System Analysis. McGraw-Hill, Singapore, 2004.
[9] A. El Hraiech, K. Ben-Kilani, and M. Elleuch, “Control of parallel EHV interconnection lines using Phase Shifting Transformers,” In Systems, Signals and Devices (SSD), 2014 11th International Multi-Conference on IEEE, pp. 1-7.
[10] L. Flavio GM, et al. "Phase shifter placement in large-scale systems via mixed integer linear programming," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 18, no. 3, pp. 1029-1034, 2003.
[11] J.A. Momoh, J.Z. Zhu, G.D. Boswell and S. Hoffman, “Power system security enhancement by OPF with phase shifter,” IEEE transactions on power systems, vol. 16, no. 2, pp. 287-293, 2001.
[12] D. Van Hertem, J. Rimez and R. Belmans, “Power flow controlling devices as a smart and independent grid investment for flexible grid operations: Belgian case study,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 4, no.3, pp. 1656-1664, 2013.
[13] L. Contreras-Aguilar, N. García, M.A. Islas-Martínez and R. Adame-Ortiz, “Implementation of a VFT model in PSS/E suitable for power flow and transient stability simulations,” In Power and Energy Society General Meeting, 2012 IEEE, pp. 1-8.
[14] S. Sithole, N. Mbuli and J.H.C. Pretorius, “Improvement of the Ulco network voltage regulation using a phase shifting transformer,” In AFRICON, 2011, IEEE pp. 1-6.
[15] M. Tümay T. Demirdelen S. Bal, B. Doğru, A. Cicibaş, A.K. Köseoğlu, ve M. Aksoy, “Faz Kaydırıcı Transformatörlerin Dünyadaki Durumu ve Uygulama Alanlarının Literatür İncelemesi,” Güç Sistemleri Konferansı, CIGRE Türkiye, Kasım2016. [16] C.W. Taylor, Power System Voltage Stability, Mc Graw-Hill, Inc., 1994.
[17] S. Johansson, “Long-term Voltage Stability in Power Systems-Alleviating the Impact of Generator Current Limiters,” Doctor of Philosophy, School of Electrical and Computer Engineering CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Göteborg, Sweden, 1998
[18] M.K. Pal, “Voltage stability: analysis needs, modelling requirement, and modelling adequacy,” In IEE Proceedings C-Generation, Transmission and Distribution, vol. 140, no. 4, pp. 279-286, 1993.
[19] C.A. Canizares and F.L. Alvarado, “Point of collapse and continuation methods for large AC/DC systems,” IEEE transactions on Power Systems, vol. 8, no. 1, pp. 1-8, 1993
[20] F. Milano, Documentation for PSAT version 1.3. 4. Power System Analysis Toolbox, 2005.
[21] Anonim, (4 Ekim 2017). [Online]. Erişim: 10.04.2017, http://faraday1.ucd.ie/psat.html.