Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FIRAT AKIN
Danışman: Oktay Arıkan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışması kapsamında, modern güç sistemlerinde artan arıza akımlarının, güç sistemlerinde optimal arıza akım sınırlayıcı yerleşimi ve boyutlandırmasıyla etkin biçimde sınırlandırılması ile arıza akım sınırlayıcı kritik bileşenlerinin maruz kaldığı fiziksel etkilerin detaylı biçimde analiz edilmesine yönelik kapsamlı bir çalışma yürütülmüştür. Çalışmanın ilk aşamasında, bara arıza akımı seviyelerinin devre kesici sınırlarının altına indirilmesi amacıyla, arıza akım sınırlayıcıların sayısı, konumu ve empedans değerlerini optimize eden, farklı meta-sezgisel arama algoritmalarının entegre edilebildiği bir çatı algoritma geliştirilmiştir. Algoritmaya entegre edilen hassasiyet analizi ile aday lokasyon arama uzayı daraltılmış, çözüm verimliliği artırılmıştır. Sunulan yöntem IEEE 30 ve 118 Baralı test sistemlerinde uygulanmış, literatürdeki benzer çalışmalara kıyasla daha düşük maliyet ve yüksek etkinlik ile hedeflenen akım düzeylerine ulaşılmıştır. Sonrasında, dağıtık üretim birimlerinin arıza akımları üzerindeki olumsuz etkisini dikkate almak amacıyla, güç sistemlerindeki DÜ birimlerinin optimal yerleşim ve boyutlandırmasını hedefleyen bir çatı algoritma geliştirilmiştir. Oluşturulan çatı algoritmalar ile DÜ ve AAS optimizasyonu tek amaçlı optimizasyon çerçevesinde ardışık şekilde ve çok amaçlı optimizasyon çerçevesinde eş zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. DÜ ve AAS optimizasyonu sırasında, aktif güç kaybı, AAS yatırım maliyeti ve uzun vadeli ekonomik parametreleri dikkate alan alternatif senaryolar oluşturulmuştur. Uygulanan tüm senaryolarda, aktif güç kayıpları büyük oranda azaltılmış olup, arıza akımları AAS optimizasyonu ile kontrol altında tutulmuştur. Elde edilen sonuçlar senaryo bazlı değerlendirildiğinde, sistemlerinin teknik performans çıktıları ile birlikte ekonomik parametreleri de kapsayacak şekilde planlanmasının gerekliliğini göstermiştir. Optimizasyon çalışması sırasında, çatı algoritmalara; Genetik Algoritma, Gri Kurt Optimizasyonu ve Parçacık Sürüsü Optimizasyonu algoritmalarının tek amaçlı ve çok amaçlı entegre edilmiştir. Bu sayede, literatürde sıkça kullanılan meta-sezgisel arama algoritmalarının karşılaştırmalı performans analizleri gerçekleştirilebilmiştir. Tez çalışmasının ikinci aşamasında, etkinliği kanıtlanmış bir katı-hal arıza akım sınırlayıcı topolojisinde kritik bir bileşen olan endüktans elemanı hava çekirdekli reaktör olarak simülasyon ortamında modellenmiştir. Hava çekirdekli reaktörün arıza akım sınırlayıcı dahilindeki performansının dinamik analizi için sonlu elemanlar yöntemi tabanlı çok-fizikli simülasyon altyapısı geliştirilmiştir. Öncelikle, hava çekirdekli reaktörün tasarım parametreleri, kullanılan yüksek gerilim test sistemine göre optimize edilmiştir. Elde edilen yapı üzerinde, test sisteminin normal çalışması ve şebeke arızası durumları için, elektriksel ve ısıl analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler ışığında, geleneksel bir güç sistemi ekipmanı olan hava çekirdekli reaktörlerin modern arıza akım sınırlayıcı topolojilerindeki kullanım potansiyeli ortaya konmuştur. Gerçekleştirilen tez çalışması ile dağıtık üretim ve arıza akım sınırlayıcı birimlerinin koordineli optimizasyonunu dikkate alan güç sistemi planlaması ve AAS kritik bileşenlerinin SEY tabanlı analizlerine yönelik yenilikçi yaklaşımlar sunulmuştur.