CESA Enterkonneksiyonu için Çözümler, EMO Bilimsel Dergi, Cilt, Sayı, Syf 39-43, Haziran Bölgeler Arası Düşük Frekanslı Generatör Salınımlarını Sönümleyici Faktörler Bölgeler ve CESA Enterkonneksiyonu için Çözümler Bölgeler Aras Aras Düşük Düşük Frekansl Frekansl Generatör Generatör Sal n mlar n Sal n mlar n Sönümleyici Sönümleyici Faktörler Faktörler Damping ve ve Measures Against CESA CESA Low Enterkonneksiyonu Enterkonneksiyonu Frequency Inter Area için için Oscillations Çözümler Çözümler Solutions for Turkey CESA Interconnection Damping Damping Measures Measures against Cihangir against Low Gençoğlu Low Frequency, Osman Frequency Bülent Tör Inter Inter, Nezih Area Area Güven Oscillations Oscillations Solutions Solutions for for Turkey Turkey CESA CESA Interconnection Interconnection TÜBİTAK-UZAY, Güç Sistemleri Bölümü, ODTÜ, Ankara Cihangir Cihangir Gençoğlu Gençoğlu cihangir.gencoglu@uzay.tubitak.gov.tr, Dr. Dr. Osman Osman Bülent Bülent osman.tor@ Tör Tör uzay.tubitak.gov.tr Pr. Pr. Dr. Dr. Nezih Nezih Güven Güven TÜBİTAK UZAY, Elektrik Güç Elektronik Sistemleri Mühendisliği Bölümü, ODTÜ, Ankara TÜBİTAK UZAY, Güç Sistemleri Bölümü, ODTÜ, Ankara Orta Orta Doğu Doğu teknik teknik Üniversitesi, Üniversitesi, Elektrik Elektrik Elektronik Elektronik Mühendisliği, Mühendisliği, Ankara Ankara Orta Doğu Teknik Üniversitesi cihangir.gencoglu@uzay.tubitak.gov.tr guven@metu.edu.tr osman.tor@uzay.tubitak.gov.tr guven@metu.edu.tr cihangir.gencoglu@uzay.tubitak.gov.tr osman.tor@uzay.tubitak.gov.tr guven@metu.edu.tr Özet aşamalara gelinmiştir. Bu çal şmalarda amaç, iletim Özet aşamalara gelinmiştir. Bu çal şmalarda amaç, iletim şebekesinin frekans kontrol performans n ve elektrik şebekesinin şebekesine ( enterkonneksiyon şebekesinin frekans sonras kontrol oluşacak performans n sistemin dinamik ve CESA) senkron elektrik şebekesinin bağlant s projesi şebekesine son ( aşamalara kararl l ğ n enterkonneksiyon iyileştirmek, sonras sayede oluşacak iki sistemin sistemin güvenli dinamik CESA) gelmiştir. senkron Bilgisayar bağlant s projesi son aşamalara fizibilite kararl l ğ n şekilde senkron iyileştirmek, işletilmesini sayede mümkün iki sistemin k lmak güvenli olarak gelmiştir. analizlerine Bilgisayar göre, bağlant sonras sistemde fizibilite şekilde senkron işletilmesini mümkün k lmak olarak analizlerine göre, bağlant sonras sistemde özetlenebilir. Bu kapsamda TEİAŞ ile UCTE üye ülkelerinin ~.5 Hz frekansl bölgeler aras özetlenebilir. iletim kurumlar Bu taraf ndan kapsamda oluşturulan TEİAŞ ile UCTE ve TÜBİTAK üye ülkelerinin ~.5 Bu Hz frekansl sönümleyici bölgeler aras tedler UZAY Güç iletim Sistemleri kurumlar Bölümünün taraf ndan oluşturulan TEİAŞ ile ve likte TÜBİTAK dahil UZAY Bu şebekesinin sönümleyici tedler sisteminden olduğu Güç projelerde Sistemleri gerçekleştirilen Bölümünün bilgisayar TEİAŞ ile likte dahil olduğu kopmas na şebekesinin yol açabilecek boyutlara ulaşabilir. Bu sisteminden bildiride projelerde fizibilite analizlerine gerçekleştirilen göre, bilgisayar bağlant sonras kopmas na yol açabilecek boyutlara ulaşabilir. Bu bildiride n tehlikeli boyutlara ulaşmas n önleyici tedler fizibilite analizlerine göre, bağlant sonras bilgisayar n simulasyonlar tehlikeli boyutlara ile analiz ulaşmas n edilmiştir. önleyici Bunlar: tedler sistemde ~.5 Hz frekansl bölgeler aras ) beklenmektedir sistemde ~.5 []. Hz Bu frekansl bölgeler sönümlendirici aras deki bilgisayar simulasyonlar büyük güçteki ile hidroelektrik analiz edilmiştir. santrallerin Bunlar: ) en az ndan beklenmektedir artmalar n []. Bu önleyen tedler sönümlendirici - en regülatörlerinin deki büyük denetleyici güçteki hidroelektrik santrallerin az ndan artmalar n şebekesinin önleyen - tedler CESA şebekesinden regülatörlerinin denetleyici ) Güç sistemi dengeleyicilerinin (Power System Stabilizer; şebekesinin CESA şebekesinden PSS) ) Güç denetleyici sistemi dengeleyicilerinin (Power System Stabilizer; kopmas na yol açabilecek boyutlara ulaşabilir [4]. kopmas na yol açabilecek boyutlara ulaşabilir [4]. Doğrudan PSS) denetleyici iletim sistemine bağl büyük güçte ark Doğrudan ocaklar ndaki iletim Statik sistemine Var Kompansatörlerin bağl büyük kontrolcülerinin güçte ark Bu bildiride, beklenen bölgeler aras düşük frekanstaki Bu bildiride, beklenen bölgeler aras düşük frekanstaki ocaklar ndaki Statik Var Kompansatörlerin kontrolcülerinin n tehlikeli boyutlara ulaşmas n önleyici tedler modifikasyonu; 4) STATCOM kullan m ; 5) n değerlendirilmiş tehlikeli ve bilgisayar boyutlara simülasyonlar ulaşmas n önleyici ile tedlerin tedler dirençleri modifikasyonu; kullan m. 4) STATCOM Çal şmada kullan m ; an lan her 5) tedin değerlendirilmiş göreceli etkileri analiz ve bilgisayar edilmiştir. simülasyonlar Bu önlemler: ile tedlerin dirençleri sönümlendirmede kullan m. Çal şmada ne seviyede an lan olumlu her katk tedin yapt ğ göreceli etkileri analiz edilmiştir. Bu önlemler: ortaya koyulmuş sönümlendirmede ve sistem ne seviyede işletimine olumlu yönelik katk öneriler yapt ğ. Büyük güçteki hidroelektrik santrallerin ortaya koyulmuş ve sistem işletimine yönelik öneriler. getirilmiştir. regülatörlerinin Büyük güçteki hidroelektrik denetleyici santrallerin getirilmiştir. regülatörlerinin denetleyici Abstract Abstract. Önemli santrallerin güç sistemi dengeleyicilerinin (Power The interconnection project between Turkish grid. System Önemli santrallerin Stabilizer; güç PSS) sistemi denetleyici dengeleyicilerinin (Power The interconnection CESA system project is between almost finished. Turkish According grid to yeniden System ayarlanmas ; Stabilizer; PSS) denetleyici CESA system is almost finished. According to feasibility analysis based on computer simulations, inter-area 3. Doğrudan yeniden ayarlanmas ; iletim sistemine bağl büyük güçte ark oscillations feasibility analysis around based ~.5 on computer Hz is simulations, expected once inter-area 3. Doğrudan iletim sistemine bağl büyük güçte ark ocaklar ndaki Statik Var Kompansatörlerin (SVC) kontrol- oscillations interconnection around is established. ~.5 Hz Unless is counter expected once are cülerinin ocaklar ndaki modifikasyonu; Statik Var Kompansatörlerin (SVC) kontrol- taken, interconnection se oscillations is established. could Unless grow to counter dangerous amounts are 4. Gerilim cülerinin kontrolü modifikasyonu; amac yla tasarlanan ± MVAR taken, se oscillations could grow to dangerous amounts which will result in disconnection Turkish grid from 4. STATCOM un, Gerilim kontrolü sistem amac yla n tasarlanan sönümlendirmek ± MVAR interconnection. which will result This in disconnection paper analyzes Turkish effect grid from such STATCOM un, sistem n sönümlendirmek amac yla denetleyici modifikasyonu; interconnection. based on This computer paper analyzes simulations. These effect such 5. amac yla İletim şebekesinde denetleyici sönümleme modifikasyonu; dirençlerinin kullan m. are: ) based Parameter on computer optimization simulations. These governors 5. İletim şebekesinde sönümleme dirençlerinin kullan m. are: ) Parameter optimization governors II. considerable size hydroelectric units in Turkey; ) Parameter. Bölgeler Arası Aras Düşük Frekans Salınımlar Sal n mlar II. Bölgeler Aras Düşük Frekans Sal n mlar optimization considerable size power hydroelectric system stabilizers units in Turkey; (PSS), ) Parameter Controller sistemi CESA sisteminden izole iken böyle optimization power static system VAR compensators stabilizers (PSS), (SVC) existing Controller sistemi CESA sisteminden izole iken böyle in problem görülmese de, senkron bağlant sonras steel melting arc static furnaces VAR that compensators are supplied (SVC) directly existing from in şebeke problem frekans nda görülmese ~7 sn de, periyotlu senkron (~.5 Hz) bağlant n sonras steel melting arc furnaces that are supplied directly from şebeke transmission system, 4) Controller ± MVAR gözlenmesi frekans nda ~7 sn periyotlu Bahsedilen (~.5 n Hz) n frekans STATCOM transmission system, designed 4) Controller for voltage regulation, ± MVAR 5) ve gözlenmesi genliği, sistem işletme şartlar na Bahsedilen (yük ak ş n senaryosu) frekans bağl Application STATCOM designed breaking for resistors voltage The regulation, results illustrate 5) ve genliği, sistem işletme şartlar na (yük ak ş senaryosu) bağl olmakla beraber, bilgisayar positive Application contrition breaking resistors each measure The results to illustrate damping analizlerde olmakla beraber, gözlemlenen bilgisayar en düşük sal n m frekans ve positive contrition each measure to damping analizlerde performance system. The study includes conclusive frekansa karş l k gözlemlenen gelen mod en düşük şekli (mode sal n m shape) frekans Şekil ve de recommendations. performance system. The study includes conclusive frekansa gösterilmiştir karş l k []. gelen Mod mod şekli şekli grafiği, (mode shape) Şekil sisteme de recommendations. gösterilmiştir []. Mod şekli grafiği, sisteme bağl generatörlerin rotor aç s ve rotor lar için yap lan bağl. I. Giriş doğrusal generatörlerin (lineer) özdeğer rotor aç s (eigenvalue) ve rotor analizleri lar için sonucunda, yap lan I. Giriş doğrusal sistemdeki (lineer) herhangi özdeğer mod a (eigenvalue) ait özvektörün analizleri (eigenvector) sonucunda, iletim sisteminin iletim şebekesine (ENTSO- iletim sisteminin iletim şebekesine (ENTSO- ilgili sistemdeki girdisinin herhangi (entry) fazör mod a gösterimidir ait özvektörün ve karş l k (eigenvector) geldiği CESA, eski ad yla UCTE) senkron bağlant s nda son ilgili girdisinin (entry) fazör gösterimidir ve karş l k geldiği E CESA, eski ad yla UCTE) senkron bağlant s nda son 39
EMO Bilimsel Dergi, Cilt, Sayı, Haziran TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası mod un gözlenebilirliğinin (observability) göstergesidir. Şekil de de görüldüğü gibi, enterkonneksiyon sonras nda iletim sistemi ve Doğu daki generatörlerin k sm n n toplu halde (coherent) CESA Sistemi nin geri kalan ile yaklaş k olarak z t fazda sal nmas Ayr ca, özvektör büyüklükleri k yasl ğ nda, a olas en fazla positif (ve negatif) sönümleme etkisi, şebekenin uç noktas nda lunan deki santraller taraf ndan sağlanabilir. Şekil. Enterkonneksiyon sonras oluşmas beklenen ~.5 Hz bölgeler aras sal n m n mod şekli dağ l m []. Gerekli sönümleme önlemleri al nmad ğ takdirde, durumun iki sistemin inden ayr lmas yla sonuçlanacak yük ak ş dalgalanmalar na sebep olabileceği aç kt r. Bu durumun önüne geçilmesi için tak m önlemlerin al nmas gerekmektedir. Bu önlemler, Şekil de öncelik s ras na göre verilmiştir. Bir başka deyişle Şekil, enterkonneksiyon sonras şebekenin dinamik kararl l ğ n iyileştirmek amac yla yap lmas gereken çal şmalar ve takip edilen yol haritas n özetlemektedir. Şekilde de görüldüğü gibi, ilk önlem büyük ve uzun cebri borulu hidrolik santrallerin regülatörü kontrol sistemlerinin rehabilitasyonu ve denetleyici optimizasyonudur [3]. Bir sonraki konvansiyonel çözüm; düşük frekans n n güç sistemi dengeleyicisi (power system stabilizer; PSS) ile, ikaz sisteminin otomatik gerilim regülatörü (Automatic Voltage Regulator, AVR) üzerinden, sönümlendirilmesidir [5], [6]. Bunlar daha yeni çözümler olan SVC, STATCOM ve sönümlendirici direnç uygulamalar izler [5]. eşdeğer generatörler ile indirgenmiş sistem modeli) ile TÜBİTAK UZAY Güç Sistemleri Bölümü ve TEİAŞ taraf ndan geliştirilen iletim sistemi eşdeğer dinamik sistem modeli DIgSILENT PowerFactory yaz l mda leştirilmiştir [7]. Yap lan analizlerde, sistemin dinamik kararl l k aç s ndan en zay f senaryosu olarak aşağ da belirtilen yüklenme koşullar ele al nm şt r. Minimum Yüklenme Koşullar (bahar dönemi): CESA Sistemi yükü: 35 GW, iletim sistemi yükü: 9 GW, den CESA Sistemi ne 9 MW ihraç (küçük sistemden büyük sisteme ihraç) Bu koşullarda, sistemde yap lan doğrusal (linear) özdeğer (eigenvalue) analizlerinin sonucu olarak, en az sönümlenme katsay s na (damping factor) sahip olan mod lar Tablo de listelenmektedir. Tablo den görüleceği üzere, sistemdeki karars z modun frekans ~. Hz olarak hesaplanm ş olup, değer.5 Hz e çok yak nd r. Tablo. En kötü sistem konfigürasyonunda rotor aç s na ait özdeğerler. Reel Değer İmajiner Değer Frekans (Hz) Oran Mod -,87,8,9,7 Mod,55,767, -,35 Mod 3 -,58,793,6,39 Mod 4 -,,6,95,36... Doğrusal olmayan nümerik simulasyonlar sonucunda ise, Minimum yüklenme koşullar nda CESA sisteminde MW üretim kayb sonras nda (Baz Senaryo), sistem frekans Şekil 3 te gösterildiği gibidir.. Frequency Turkey Spain After a MW Outage Frequency Turkey Frequency Spain 4 6 8 4 6 8 Şekil. ENTSO/E CESA sisteminin enterkonneksiyonu sonras sistemin dinamik kararl l ğ n artt rmak için takip edilen yöntem. III. 3. Simülasyon Çalışmaları Çal şmalar 3.. Modelleme ve Baz Senaryo iletim sistemi ve CESA sistemlerinin enterkonneksiyon projesi kapsam nda kullan lan CESA sisteminin dinamik modeli (75 bara, 33 iletim hatt ve Şekil 3. Baz Senaryo => Şebeke frekans [5]. (Mavi: şebeke frekans, K rm z : İspanya şebeke frekans.) Şekil 3 te gösterilen simulasyon sonuçlar, doğrusal özdeğer analizlerini destekler nitelikte olup, (n-) k s tl l k durumunda dinamik kararl l k bak m ndan sak ncal durumlara işaret etmektedir. 3.. Konvansiyonel Çözümler 3... Hidrolik Santrallerin H z Regülatörlerinin Denetleyici Parametrelerinin Optimizasyonu elektrik sisteminde puant (maksimum) yüklenme koşullar nda anl k talebin ~%3 u hidroelektrik santrallerden karş lanmaktad r. Dolay s yla, iletim sisteminin dinamik davran ş hidroelektrik santrallerin dinamik davran ş ile kuvvetle ilişkilidir. Özellikle su zaman sabiti yüksek hidroelektrik ünitelerin regülatörlerinin bahsedilen düşük 4
CESA Enterkonneksiyonu için Çözümler, EMO Bilimsel Dergi, Cilt, Sayı, Syf 39-43, Haziran frekansl (~.5 Hz) bölgeler aras a olumsuz yönde (frekans yükselirken ünitenin ç k ş gücünün de artmas, frekans düşerken ünitenin ç k ş gücünün de azalmas ) tepki vermesinin, n genliğinin artmas na ve iki sistemin inden ayr lmas yla sonuçlanacak yük ak ş dalgalanmalar na sebep olacağ, başka deyişle sistemin sönümleme performans n olumsuz etkileyeceği [4] de detaylar ile aç klanm şt r. Bu olumsuz tepkinin minimize edilmesi için deki tüm büyük hidroelektrik santrallerin regülatörü ayarlar değerlendirilmiş ve gerekli optimizasyon çal şmalar yap lm şt r. Böylece, hidrolik santrallerin regülatörinin ayar değerleri hem bölgeler aras a pozitif sönümlendirme sağlayacak hem de izole besleme koşullar nda kararl çal şacak şekilde revize edilmiştir [3],[5]. Yap lan çal şman n pozitif etkisinin bilgisayar simülasyonlar ile gösterimi Şekil 4 te verilmiştir... The Frequency Turkey After a MW Outage No Retuned HPPs 4 MW HPPs Retuned All Priority List HPPs Retuned Bölgeler aras artt r c tepki verilmemesi. Bölgesel Sal n mlar n Sönümlendirilmesi Güç sistemine bağl her generatör sistemin geri kalan na göre sal nmaktad r. Bu n sebebi hat açmas, gerilim ayar değeri değişiklikleri, yüksek gerilim transformatör kademe değiştirmesi gibi olağan güç sistemi olaylar d r [9]. Genellikle, generatörlerin sönümlendirme performans n analiz etmek amac yla, AVR çevriminin girişine gerilim ayar değerinin % sine karş l k gelen ad m değişiklik uygulan r (step-response test). Bu test PSS in aktif olmad ğ ve aktif olduğu durumlar için tekrarlan r ve iletim sistemine bağl makine için lokal sal n m frekans etraf nda aktif güç n n PSS devrede iken daha iyi sönümlenmesi beklenir. Bu kapsamda Temelli DGKÇS de gerçekleştirilen testlerin sonuçlar Şekil 5 te gösterilmiştir. Output Voltage Field Voltage (V) Active Power.5 Step Test Results - PSS Off.95 4 3.76.74.7.7 Reactive Power.4. Time (sec) 3 4 6 7 8 9 Şekil 4. Senaryo => Sebeke frekans [3].(Hidroelektrik santrallerin regülatörü ayarlar n n optimizasyonunun etkisi.) Maksimum Yüklenme Koşullar : CESA Sistemi yükü: 39 GW, iletim sistemi yükü: 3 GW, den MW ihraç, CESA sisteminde MW üretim kayb (Senaryo ). Şekil 4 te: Mavi trend: hidroelektrik santrallerin tümünün mevcut regülatörü (revizyon öncesi) ayarlar yla çal şt klar senaryo, K rm z trend: sadece Atatürk ve Karakaya Hidroelektrik Santralleri nindeki ünitelerin (toplam 4 MW kurulu güç; deki anl k puant n ~%4 ü) regülatörü ayarlar n n yeniden yap ld ğ senaryo, Siyah trend: deki bütün büyük güçteki hidroelektrik santrallerin regülatörü ayarlar n n revize edildiği senaryo. 3... Güç Sistemi Dengeleyicilerinin (Power System Stabilizer; PSS) Parametrelerinin Optimizasyonu Şimdiye kadar de bölgeler aras sal n m problemi söz konusu olmad ğ ndan, mevcut santrallerin kal testleri s ras nda PSS ayarlar yap l rken sadece türbin-generatörlerin şebeke ile lokal n ( Hz) sönümleyici ayar çal şmalar yap lm şt r. Diğer yan, CESA sistemi ile enterkonneksiyon projesi kapsam nda gerçekleştirilen PSS ayar çal şmalar nda esas olarak iki performans kriteri göz önüne al nm şt r: Bölgesel n sönümlendirilmesi, Output Voltage Field Voltage (V) Active Power Reactive Power.5 Step Test Results - PSS On.95 4 3.74.7.7.68.4. Time (sec) Şekil 5. PSS in lokal sönümleyici etkisi [4]. Bölgeler Aras Sal n mlara Artt r c Tepki Verilmemesi Yukar da da belirtildiği gibi, CESA sistemi ile senkronizasyon sonras, frekans ~. Hz e kadar düşebilen bölgeler aras sal n m problemi muhtemeldir. Elektrik makinelerinin sönümleme karakteristiğinin damper sarg lar n zaman sabitleriyle s k ilişkili olduğu düşünüldüğünde ve ~. Hz lik n zaman sabitlerine göre göreceli uzun olduklar göz önüne al nd ğ nda, PSS lerin denli düşük frekanslarda, bölgesel da olduklar kadar aktif olmalar söz konusu değildir [6]. Ancak noktada temel beklenti, en az ndan PSS in ikaz sistemi arac l ğ yla, makinenin doğal sönümleme karakteristiğini olumsuz etkilememesidir. Bu durumun test edilmesi amac yla, AVR çevriminin girişine ç k ş gerilimini % civar nda değiştirecek şiddette sinusoidal değişiklik uygulan r (frequency response test). Test sonuçlar değerlendirilirken,. Hz ile Hz aras ndaki frekans spektrumundaki analiz edilir ve.5 Hz in üstündeki için aktif güç sinyalindeki n,.5hz in alt ndaki için de terminal 4
EMO Bilimsel Dergi, Cilt, Sayı, Haziran TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası gerilimi sinyalindeki n PSS devrede iken daha iyi sönümlenmiş olmas Böylece, bölgeler aras için PSS de yap lan parametre değişikliğinin, PSS nin lokal daki olumlu etkisine zarar vermediği gözlemlenir. Temelli DGKÇS de gerçekleştirilen testlerin sonuçlar Şekil 6 da gösterilmektedir. Şekilde de görüldüğü gibi, Fast Fourier Transform (FFT) analizi sonucunda geniş frekans b nda (. Hz 5 Hz) PSS in olumlu etkisi görülmektedir. Amplitude Delta Power.5.5 3 x -3 Amplitude Spectrum Electrical Power PSS OFF PSS ON Baz Senaryoda Sincan 38 kv baras na (k sa devre gücü minimum yük koşullar nda 97 MVA) transformatör ile bağl ± MVAR kapasitesindeki STATCOM un denetleyici modifikasyonunun ard ndan yap lan simulasyonlar sonucunda, CESA sisteminde MW üretim kayb sonras nda, sistem frekans Şekil 8 de gösterildiği gibi hesaplanm şt r (Senaryo. Şekil 8 de gösterilen durumdaki sistem frekans Baz Senaryonun sonucu ile k yasl ğ nda, gerilim kontrollü STATCOM gibi statik güç sistemi elemanlar n n sönümlendirme amac yla kullan lmas n n da sistem dinamik kararl l ğ n önemli ölçüde iyileştirdiği gözlenmektedir.. Time Domain Simulation Interconnected System Frequency Turkey Frequency Central Europe.5.5.5.5 3 3.5 4 4.5 5 Şekil 6. Tipik PSS performans test sonuçlar FFT analiz [4] Baz Senaryoda yaln zca güç sistemi dengeleyicilerinin mevcut parametre değerlerinin [9]-[5] te önerilen değerlerle değiştirilmesinin ard ndan yap lan simulasyonlar sonucunda, maksimum yüklenme koşullar nda sistem frekans Şekil 7 de gösterildiği gibi lunmuştur (Senaryo ). Şekil 7 de gösterilen durumdaki sistem frekans Şekil 3 (Baz Senaryo) ve Şekil 4 de (Senaryo ) gösterilenler ile k yasl ğ nda, parametre optimi-zasyonu sonras güç sistemi dengeleyicilerinin bölgeler aras aç s ndan çok önemli iyileştirme sağlad ğ gözlenmektedir..5 5 5 5 5 The Time Domain Simulation Interconnected System 5 3 4 6 7 8 9 Şekil 7. Senaryo => Sebeke frekans [5]. (PSS ayarlar n n optimizas-yonunun sistem dinamik performans na olumlu etkisi.) 3.3. Yenilikçi Önlemler 3.3.. STATCOM Denetleyici Modifikasyonu STATCOM un çok l reaktif güç verme/çekme özelliği dolay s yla iletim şebekelerinde çok l şekilde gerilim/reaktif güç regülasyonu sağlad ğ bilinmektedir [9]. Bu analizde iletim şebekesi için TÜBİTAK UZAY Güç Elektroniği Bölümü taraf ndan gerilim regülasyonu amac yla modüler olarak geliştirilen ± MVAR STATCOM un kontrolcüsünde yap lacak modifikasyonlar n bölgeler aras a etkisi analiz edilmiştir. 3 4 6 7 8 9 Şekil 8. Senaryo 3 => Sebeke frekans [5] (± MVAR STATCOM un denetleyici modifikasyonu sonras sistem dinamik performans na etkisi). 3.3.. Statik VAR Kompansator (Static Var Compansator, SVC) Denetleyici Modifikasyonu Şebekeye iletim seviyesinden bağl olan darbeli yüklerin (ark ocaklar ) reaktif güç kompanzasyonu için SVC kull klar bilinmektedir. Bu analizde SVC lerin kontrolcülerinin bölgeler aras sönümleyici biçimde revize edilmesinin etkisi analiz edilmiştir. Baz Senaryoda enterkonneksiyon projesi kapsam nda SVC modifikasyonu yap lmas öngörülen deki 4 büyük ark ocağ ndan herhangi a aşağ da özellikleri verilen 3 tanesinin aktif olduğu varsay lm şt r: SVC - 3 MVAR kapasite - 393 MVA sbar, SVC - 3 MVAR kapasite - 494 MVA sbar, SVC 3-33 MVAR kapasite - 763 MVA sbar. Yap lan simulasyonlar sonucunda, CESA sisteminde MW üretim kayb sonras nda, sistem frekans Şekil 9 da gösterildiği gibi lunmuştur (Senaryo 4). Şekil 9 da gösterilen durumdaki sistem frekans Şekil 3 ile k yasl ğ nda, SVC gibi statik güç sistemi elemanlar n n sönümlendirme amac yla kullan lmas n n sistem dinamik kararl l ğ n önemli ölçüde iyileştirdiği gözlenmektedir. 3.3.3. Direnci Uygulanmas Son olarak, bölgeler aras sönümlendirmek için sadece sal n m zaman devreye girecek sönümleme dirençlerinin etkisi analiz edilmiştir. dirençleri Baz Senaryoda, Sincan baras na bağl 5 MW kapasitesindeki sönümleme direncinin, sistem n sönümlendirmeyi amaçlayan denetleyici taraf ndan, sal n m esnas nda frekans n yükseldiği anlarda devreye al n p frekans n düştüğü anlarda devreden ç kart lmas şeklinde modellenmiştir. Simulasyonlar sonucunda, CESA sisteminde MW üretim kayb sonras nda, sistem frekans ve sönümleme 4
CESA Enterkonneksiyonu için Çözümler, EMO Bilimsel Dergi, Cilt, Sayı, Syf 39-43, Haziran direnci taraf ndan çekilen güç Şekil de gösterildiği gibi simüle edilmiştir (Senaryo 5). Şekil da gösterilen durumdaki sistem frekans Şekil 3 ile k yasl ğ nda, genelde topraklama ya da deşarj amac yla kullan lan direncin sistem n sönümlendirme amac yla kullan lmas n n, beklendiği gibi sistem dinamik kararl l ğ n önemli ölçüde iyileştirdiği gözlenmektedir. Şekil da, ayn olay için, sistem frekans ile likte sönümleme direnci taraf ndan harcanan enerjinin zaman ekseninde değişimi görülmektedir. direncinin tipik olay baş na yaklaş k olarak,56 MWhr enerji harcad ğ hesaplanm şt r. Şekilde de görüldüğü üzere, sönümleme direnci sadece bölgeler aras sal n m nedeniyle frekans n yükseldiği anlarda devreye girmek suretiyle sistemdeki generatörlerin ivmelenmelerini engellemektedir.. Time Domain Simulation Interconnected System 3 4 6 Şekil 9. Senaryo 4 => Sebeke frekans [5] (SVC lerin denetleyici modifikasyonlar n n sistem dinamik performans na olumlu etkisi). Energy (MWxseconds). Time Domain Simulation Interconnected System 4 6 8 Power (MW) 6 5 4 3 4 6 8 4 6 8 Time (Seconds) Şekil. Senaryo 5 => direnci taraf ndan çekilen güç ve enerji [5]( direncinin sistem dinamik performans na olumlu etkisi). IV. 4. Sonuç Sonuç ve ve Öneriler Öneriler Bilgisayar simulasyonlar na analizlere göre, CESA Sistemi ve iletim sistemlerinin enterkonneksiyonu sonras beklenen düşük fekansl bölgeler aras sönümlendirmek için en etkili önlemin, santrallerin PSS parametre ayarlar n n yeniden optimize edilmesi olduğu anlaş lm şt r. Diğer yan, uzun cebri borulu hidrolik santrallerin art r c etkilerinin olabilmesi ve de tür hidrolik santrallerin ağ rl ğ n n görece fazla olmas, hidrolik santrallerin regülatörü denetleyici optimize edilmesinin önemini göstermektedir. Bu konvansiyonel önlemlerin yan s ra, STATCOM, SVC ve sönümleme direnci gibi statik güç sistemi elemanlar n n sistem n n sönümlendirilmesi amac yla kullan lmalar n n, beklendiği üzere sistem sönümlendirme performans n iyileştireceği, dolay s yla gerek sistem kararl l ğ n ve bağlant n n sürekliliğini sağlamak, gerekse de iletim sistemleri aras ndaki net transfer kapasitesini (başka deyişle elektrik ticaret hacmini) artt rmak için alternatif yöntemler olarak değerlendirilebileceği öngörülmüştür. TEİAŞ ve TÜBİTAK UZAY Güç Sistemleri Bölümü önderliğinde büyük santrallerin hemen hepsi için her iki konvansiyonel yöntemin uygulanmas tamamlanm şt r. Ayr ca, TÜBİTAK UZAY Güç Elektroniği Bölümünün geliştirdiği STATCOM un kontrolcüsü amaca yönelik modifiye edilmiştir. SVC denetleyici modifikasyonu çal şmalar devam etmekte olup, sönümlendirici direnç uygulamas için ilk önce enterkonneksiyon sonras deneme sürecindeki n gözlenmesi önerilmektedir. V. 5. Kaynaklar Referanslar [] Preventive Measures for Effective Damping Inter-area Oscillations after Synchronous Interconnection Turkish Power System with UCTE Power System, UCTE, Mayıs 9. [] H. Breulmann, E. Grebe, M. Lösing, et. al., Analysis Damping Inter-Area Oscillations in UCTE/CENTREL Power system, in CIGRE session,, paper 38-3. [3] C. Gencoglu, Assessment Effect Hydroelectric Power Plants Governor Settings on Low Frequency Inter Area Oscillations, Ms Thesis, Middle East Technical University, Tem.. [4] Complementary Studies for Synchronization Turkish Power System with UCTE Power System, UCTE, Mayıs 7. [5] O. B. Tor, C. Gencoglu, O. Yilmaz, E. Cebeci, A.N. Guven, Damping Measures against Prospective Inter Area Oscillations between Turkish Grid CESA System, (IEEE PowerCON konferansında basılmak üzere kal edilmi tir) [6] IEEE Tutorial Course, Power System Stabilization via Excitation Control, in IEEE Power Engineering Society General Meeting, 7. [7] DIgSILENT Company, http://www.digsilent.de/, [Erişim: 3 Eylül ]. [8] P. Kundur, Power System Stability Control, New York: McGraw-Hill, 994. [9] J. Taborda, Elbistan B AVR & PSS Settings Analysis, JT Systems, Nussbaumen, Switzerl, Aralık 8. [] J. Taborda, Proposal for AVR PSS Settings: Karakaya HPS, ABB, Zurich, Switzerl, Temmuz 8. [] F. Riegger, Ataturk Unit PSS Test Results, ABB, Zurich, Switzerl, Kasım 8. [] J. Taborda, PSS Tuning Testing Report: Oymapinar HPP, JT Systems, Nussbaumen, Switzerl, Ocak. [3] J. Taborda, PSS Testing Report: ENKA CCPP UN TS X (GT) A (ST), JT Systems, Nussbaumen, Switzerl, Nisan. [4] C. Gencoglu, O. B. Tor, PSS Retuning Site Tests for Gas Turbines Ankara (Baymina) NGCCPP: Observer Report, TUBITAK UZAY Güç Sistemleri Bölümü, Ankara,, Nisan. [5] C. Gencoglu, O. B. Tor, PSS Retuning Site Tests for Gas & Steam Turbines Izmir (Aliaga) NGCCPP: Observer Report, TUBITAK UZAY Güç Sistemleri Bölümü, Ankara,, Mayıs. 43