akillisebekeler.com

Yeni Nesil Akıllı Teknolojiler

Buradasınız : Ana Sayfa / Arşivleri Mehmet Tan TURAN

Mehmet Tan TURAN

Geleneksel Bir Ring Şebekenin Akıllı Şebeke Altyapısına Uygun Hata Analizi ve Röle Koordinasyonu

Okunma Süresi: 16 Dakika Yazar: Güncelleme: Yorum yapın Kategori: Makaleler Etiketler: , , , , ,

Abone ol

GELENEKSEL BİR RİNG ŞEBEKENİN AKILLI ŞEBEKE ALTYAPISINA UYGUN HATA ANALİZİ VE RÖLE KOORDİNASYONU

Mehmet Tan Turan, Yavuz Ateş, Erdin Gökalp, Mehmet Uzunoğlu, Recep Yumurtacı, Arif Karakaş1

1Elektrik Mühendisliği Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi

ÖZET

Teknolojinin gelişmesi ile birlikte her alanda olduğu gibi enerji alanında da tüketiciye daha kaliteli hizmet verebilmek adına yeni gelişmeler ortaya çıkmaktadır. Bir şebekede meydana gelmesi muhtemel arızalara karşı önceden tedbir almak, arızaya hızlı müdahale etmek, tüketiciyi enerjisiz bırakmamak büyük önem taşımaktadır. Tek taraftan beslenen geleneksel alçak gerilim şebekelerinde meydana gelen hata sonucunda arıza giderilene kadar tüketici enerjisiz kalırken akıllı şebekelerde geliştirilen sistem sayesinde hata oluşan bölge şebekeden izole edilip başka bir hat üzerinden tüketici enerjilenmeye devam etmektedir. Bu çalışmada MATLAB®, Simulink® ve SimPowerSystems® kullanılarak bir ring şebeke modellemesi yapılmış, şebekede çeşitli kısa devreler oluşturularak sistemin tepkisi ölçülmüştür. Gerekli düzenlemeler yapıldıktan sonra sistem herhangi bir hatada arıza bölgesini izole edip başka bir hattan tüketiciyi besleyerek enerjinin sürekliliğini sağlayacak hale getirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Akıllı Şebekeler, Ring Şebeke, Röle Koordinasyonu

1. Hata Analizi ve Röle Koordinasyonu GİRİŞ

       Günümüzde artmakta olan enerji ihtiyacına paralel olarak mevcut şebekelere yeni istasyonlar ve yeni tüketiciler eklenmektedir. 20.yy’dan bu yana hemen hemen aynı prensiple çalışan şebekelere 21.yy’a ait ağ ve bilgisayar teknolojileri eklenerek geleceğin şebekeleri Akıllı Şebekeler (Smart Grids) oluşturulmaktadır. Bir akıllı şebekenin bileşenleri ve teknolojileri, Amerika Enerji Departmanı(DOE) ’na göre bazı yapıları içermelidir. Bu yapılar akıllı üretim, akıllı dağıtım, akıllı sayaçlar, bütünleştirilmiş haberleşme ve ileri kontrol metotlarından oluşmaktadır [1].

Hali hazırda kullanılmakta olan geleneksel şebekelerde birçok sorunla karşılaşılmaktadır. Bu sorunlardan en başlıcaları hata tespitlerinin manuel olarak yapılıyor olması, bağımsız gerilim regülasyonu, optimize edilmemiş güç akışı ve kısmi güç yönetimidir. Akıllı şebekelerin kullanılması ile gerçek zamanlı hata tespiti ve uzaktan kumandalı anahtarlamalar, gerçek zamanlı güç yönetimi ve kayıpları azaltmak amacıyla dinamik simülasyonlar gerçekleştirmektedir [2].

      Modern şebeke altyapıları birbirine bağlı şekilde dizayn edilmiştir. Herhangi bir noktadaki değişim çok kısa sürede geniş bir alanı etkileyebilmektedir ve bu etki şebekeye çok daha fazla hasar verebilmektedir [3]. Bu sorunu çözmek için yetersiz hale gelen altyapının oluşturduğu dezavantajlar ortadan kaldırılmalı ve geliştirilmiş şebeke çözümleri sunulmalıdır [4]. Şebekede meydana gelmesi muhtemel arızaları algılama ve anında müdahale için güvenilir bir haberleşme sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Sistemin güvenilirlik, etkinlik ve verimliliğini arttırmak için haberleşme sistemi de aynı şekilde güvenilir ve etkin bir şekilde çalışmalıdır [5].

Akıllı şebekelerin en önemli alt başlıklarından birisi olan haberleşmenin güç sistemlerine dahil edilmesi sonucunda arzu edilen güvenilir şebekeler elde edilecektir. Akıllı şebekelerin bize sunduğu diğer bir avantaj ise sayaç okuma sistemleridir. 2008 yılında Amerika Birleşik Devletleri’ndeki ev tüketicileri için %6 oranında olan akıllı sayaçların 2012 yılında %89 seviyesinde olması öngörülmektedir [6]. Akıllı sayaçların yaygınlaşması ile birlikte tüketicilerin talep ettiği enerji daha detaylı bir şekilde analiz edilebilecek ve akıllı fiyatlandırma yapılabilecektir. Akıllı şebekelerin en önemli getirilerinden birisi ise sistemde meydana gelebilecek hatalar esnasında ortaya çıkmaktadır. Tepki süresi çok hızlı olan sistemlerin kullanımı ile birlikte bir noktadaki hatanın şebekenin kalan kısmını etkilemesinin önüne geçilecektir. Yüksek hızlı koruma ve uzaktan kontrol ile istenilen güvenilir sonuçlar elde edilecektir [7]. Akıllı şebekelerde hata yeri tespiti yapıldıktan sonra enerjinin sürekliliğini sağlama ve tüketiciyi enerjisiz bırakmama amacı ile çeşitli çözümler sunulmaktadır [8].

      Bu çalışmada bir ring şebeke için herhangi bir noktada oluşan kısa devre sonrası şebekedeki tüketiciler için  enerjinin sürekliliğini sağlayan bir sistem kurulmuş ve simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Sistemde oluşan kısa devre sonrası tüm şebekenin enerjisinin kesilmesi yerine sadece ilgili kesicilere açma sinyali gönderilmiş ve hatadan önce açık olan kesicilerin kapatılması yoluyla enerjinin sürekliliği sağlanmıştır. Şebekeye bağlı tüketicilerin asenkron motor ve çeşitli empedans yüklerine sahip olduğu kabul edilmiştir. Yapılan çalışmada oluşturulan sistem akıllı şebeke altyapısına uygun olarak modellenmiştir. Gelecek çalışmalarda dağıtık üretim tesislerinin sisteme bağlı olma durumu ile ilgili analizler de gerçeklenecektir. Bu çalışmada kısa devre oluşan noktanın transformatöre olan mesafesi ile hata akım değerlerinin sistemde başka bir kesicinin açılmasına neden olmasını önlemek amacıyla koruma stratejisine seçicilik faktörü de eklenmiştir.

      Yapılan çalışmanın kısaca tanıtıldığı giriş bölümünü takiben 2. kısımda sistem tanıtımı ve geliştirilen sisteme ait simülasyon çalışması, 3. kısımda kurulan sisteminin kısa devre anında verdiği tepkileri gösteren akım ve gerilim sonuçları ile bu sonuçların yorumlanması yer alırken, 4. kısımda çalışmaya ait genel sonuçlar verilmiştir.

Hata Analizi ve Röle Koordinasyonu

2.  SİSTEM TANITIMI VE METODOLOJİ

      Oluşturulan ring şebekeye ait kontrol, kumanda, haberleşme ve güç sistemi elemanlarını içeren sistemin genel şeması Şekil 1’de görüldüğü gibidir. Sistem bir ring şebeke olup A ve B generatörleri tarafından beslenmektedir.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir

Şekil 1: Genel sistem konfigürasyonu.

Sistemde herhangi bir arıza meydana gelmesi durumunda ilgili bölgede kesiciler aracılığı ile hata devre dışı bırakılarak sistem diğer generatör tarafından beslenmeye devam edecektir. Sistemde bulunan tüketiciler generatörlerin çıkışlarında bulunan transformatörler üzerinden beslenmektedir. Modelde hatanın bulunmadığı normal işletme durumu için tüketicileri besleyen generatörlere ait faz-nötr gerilim değişimleri Şekil 2 ve Şekil 3’de görülmektedir. Şekillerden görüldüğü üzere iki generatör de aynı gerilim seviyesine sahiptir.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 2: A transformatörü çıkış gerilimi-zaman değişimine ait grafik.
ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 3: B transformatörü çıkış gerilimi-zaman değişimine ait grafik.

       Şebekede bulunan güç sistemi elemanlarını herhangi bir noktada meydana gelecek hataya karşı koruma amacıyla gerçekleştirilen simülasyonda empedans yükleri ve asenkron motor tüketici olarak modellenmiştir. Koruma yapısı için röle ve kesici modelleri kullanılmıştır. Sistemde oluşabilecek bir hataya en kısa sürede müdahale etmek son derece önemlidir [9]. Kısa devrenin oluştuğu bölgenin tespiti sonrasında diğer noktalardaki kesiciler ile hata noktasındaki kesicinin kumanda çözümleri farklı olmalıdır. Bu nedenle geliştirilen yazılım ile kesici kumandasının istenilen şekilde çalışması sağlanmıştır.

       Sistemin güvenilirliğini test etmek amacıyla çeşitli bölgelerde kısa devreler oluşturularak sistemin verdiği cevaplar incelenmiştir. Öngörülen kısa devre akımlarının en yüksek değerde olacağı bölgeler transformatör çıkış noktalarıdır [10]. Gerçekleştirilen bu çalışmada transformatör çıkışları da dahil olmak üzere 4 farklı hata senaryosu uygulanmıştır. Gerçekleştirilen simülasyon çalışmasında kullanılan kesiciler harici sinyal ile kumanda edilmişlerdir. Harici giriş noktalarına kesicinin açık veya kapalı olma durumuna göre ‘1’  veya ‘0’ sinyalleri gönderilmiştir. Kesicilerin açık konumda olması istendiği durumda ‘0’, kapalı olması istendiği durumda ise ‘1’ sinyali uygulanması gerekmektedir [11].

Hata Analizi ve Röle Koordinasyonu

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 4: Kontrol Algoritması

      Oluşturulan kontrol algoritmasına ait akış diagramı Şekil 4’de görüldüğü üzere çıkış sinyali kesiciye kumanda ederken, giriş sinyali ise dağıtım hattı üzerinde bulunan akım transformatörü üzerinden alınmaktadır. Giriş sinyali, kontrol algoritmasında bulunan kodlara göre ilgili çıkış noktasına ‘1’ veya ‘0’ sinyali göndermektedir. Kontrol algoritmasında istenilen sinyal elde edildikten sonra sistemin sonsuz döngüye girmesini önlemek için çıkış sinyalleri zaman gecikmesi üzerinden başlangıç şartı olarak tanımlanmıştır. Zaman gecikmesini sağlayan bloklarda ise başlangıç koşulları sistemde istenildiği şekilde ‘1’ veya ‘0’ olarak işlenmiştir.

      Gerçekleştirilen çalışmaya ait simülasyon modelinde tüketicileri temsil eden 7 farklı empedans yükü ve bir adet asenkron motor kullanılmıştır. Empedans yükleri transformatör çıkışlarından başlanılarak şebekedeki çeşitli noktalara yerleştirilmiştir. Şebeke modelinde kullanılan elemanlara ait veriler Tablo-1’de görüldüğü üzeredir.

Tablo 1: Şebeke Modelinde Kullanılan Elemanlara Ait Veriler

Aktif Güç (P) Reaktif Güç (QL)
Yük 1 10kW 1000VAr
Yük 2 10kW 1000VAr
Yük 3 10kW 1000VAr
Yük 4 10kW 1000VAr
Yük 5 10kW 1000VAr
Yük 6 10kW 1000VAr
Hat Parametreleri Rezistans (ohm) Endüktans (mH)
Hat-1 0.01237 0.9337
Hat-2 0.01237 0.9337
Transformatörler Primer Gerilim(V) Sekonder Gerilim (V)
TR-A 13800 V(faz-faz) 400 V (faz-faz)
TR-B 13800 V(faz-faz) 400 V (faz-faz)

      Asenkron motor simülasyonu için sincap kafesli motor kullanılmıştır. Kullanılan motorun gücü 20 HP olarak seçilmiştir. Motora ait yol alma akımının sistemdeki röle ve kesicileri etkilemeyeceği şekilde gerekli değerler kontrol algoritmasına uygulanmıştır. Asenkron motor giriş referans değerleri Tm giriş noktasından verilmektedir. Tm değeri birim basamak bloğu ile sağlanmıştır.

3. Hata Analizi ve Röle Koordinasyonu – TEST VE SONUÇLAR

      Gerçekleştirilen ring şebeke modeli ile elde edilen simülasyon sonuçları sistemi oluşturan bileşenlerin matematiksel ve elektriksel modellerinin MATLAB, Simulink ve SimPowerSystems yazılımlarında oluşturulması ile elde edilmektedir. Oluşturulan ring şebekede  kullanılan generatörler 13.8kV gerilim üretmektedir. Transformatörlerin dönüştürme oranları ise 13.8kV/0.4kV değerindedir.

      Simülasyonda kullanılan hata blokları sisteme transformatör çıkışı ve transformatörden uzakta olmak üzere 2 farklı nokta için bağlanmıştır. Simülasyon sonuçlarının zamana bağlı olarak değişimi aşağıdaki şekillerde sırasıyla verilmiştir.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 5: A Transformatörünün çıkışında meydana gelen kısa devre sonucu akım-zaman değişimi.

      Şekil 5’de transformatör çıkışında kısa devre oluşması sonucunda akım değerinin değişimi gösterilmiştir. Kısa devre anından önce tüketicinin çektiği akım değeri 20A’dır. 0.8.saniyede kısadevre meydana gelmesi sonucu 140A değerinde kısadevre akımı meydana gelmiş ve  kesiciler devreyi açarak akımı kesmişlerdir. Kısa devrenin meydana geldiği bu kol arıza giderilene kadar devredışı kalacaktır.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 6: A Transformatörünün çıkışında meydana gelen kısa devre sonucu devreye giren hatta ait akım-zaman değişimi.

       Şekil 6’da transformatör çıkışındaki kısadevre sonucunda kesicilerin kısa devre oluşan bölgeyi izole etmesi ve ardından kısa devreden önce akım geçmeyen hattan tüketicinin beslenmesine ait akım grafiği gösterilmektedir. Akım değeri kısa devreden önce sıfır iken hatadan sonra kullanılmaya başlanılan hattan 20A çekilmektedir. Kısa devre oluşan bölgede bulunan tüketicinin beslenmesi diğer generatör tarafından sağlanmaya başlanarak daha güvenilir bir sistem elde edilmiştir.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 7: A Transformatörünün çıkışında meydana gelen kısa devre sonucunda gerilim-zaman değişimi.

      Şekil 7’de görüldüğü üzere kısa devre anından önceki gerilim dalga şekli, 0.8. saniyedeki kısa devrenin etkisiyle bozulmuştur. Kesicilerin hata bölgesini izole etmesi ve diğer generatör üzerinden tüketicinin beslenmeye başlanması sonucunda gerilim kısa devreden önceki değerine ulaşmıştır.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 8: Asenkron motora ait akım-zaman değişimi.

     Şekil 8’de sistemde meydana gelen kısa devre ile asenkron motora ait akım-zaman değişim grafiği verilmiştir. Grafikte görüldüğü üzere motorun yol alma akımı 240A değerine kadar çıkmasına rağmen kesicilere açma sinyali gönderilmemiştir. 0.8.saniyede meydana gelen kısa devre sonucunda 0.01 saniye akım değerinde bozulma olmuş ve bu bozulma diğer hattan yapılan besleme ile hemen düzeltilmiştir. Şekil 9’da görüldüğü üzere asenkron motorun yol alması esnasında 240A akım çekilmesine rağmen sistemdeki kesicilere açma sinyali gönderilmemiştir. Kısa devre anında ise Şekil 8’den farklı olarak akım değeri 190A seviyesine kadar yükselmiştir. Fakat yine de sistemdeki kesiciler ilgili bölgeyi devre dışı bırakıp diğer generatörden besleme sağladığı anda asenkron motora ait stator akım grafiği düzelmiştir.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 9: Asenkron motoru besleyen hatta kısadevre olması sonucunda akım-zaman değişimi.

     Şekil 10’da görüldüğü üzere kısa devre meydana geldiği ana kadar faz nötr gerilimin tepe değeri 320V seviyesinde iken kesicilere açma sinyali gönderilmesi sonucunda bu değer 0V’a inmiştir.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 10: Kısa devre meydana gelen noktaya ait gerilim-zaman değişimi.

      Gerilimin 0V olduğu bu bölge arızanın meydana geldiği bölgedir ve arıza giderilene kadar sistemden izole bir şekilde kalacaktır. Şekil 1 de verilen genel sistem konfigürasyonunda görüldüğü üzere sistemde bulunan 2 generatörden herhangi biri ile arıza bulunmayan hatlar üzerinden iletim gerçekleştirilecektir. İzole edilen bölgede iletim gerçekleşmeyeceğinden dolayı tüketicinin enerjisiz kalmaması için başka bir noktadan besleme yapılmalıdır. Gerçekleştirilen çalışmada bu özellik Şekil 11 ve Şekil 12’de görüldüğü üzere sağlanmıştır.

      Şekil 11’de tüketiciyi beslemeye başlayan hatta ait gerilim grafiği verilmiştir. Şekil 1’deki genel sistem konfigürasyonunu göz önüne aldığımızda,  kısa devre anından önce Şekil 9’ da görüldüğü üzere A generatörü ile beslenilen tüketici kısa devre anından sonra B generatöründen beslenmeye başlanmış ve A generatöründen gelen hat sistemden izole edilmiştir.

ring şebeke gerilim düşümü hesabı ring şebeke sorunu çözümü ring şebeke nasıl yapılır halka şebeke halka şebekesi açık ring şebeke ring halka şebeke ring şebeke nedir
Şekil 11: Kısa devre sonrasında tüketiciyi beslemeye başlayan hatta ait gerilim-zaman değişimi.

     Şekil 12’de görüldüğü üzere kısa devre anından önce üzerinden geçen akım 0 A olan hat kısa devre anından sonra 20 A değerinde akım taşımaya başlamıştır.

Şekil 12: Kısa devre sonrasında tüketiciyi beslemeye başlayan hatta ait akım-zaman değişimi.
Şekil 12: Kısa devre sonrasında tüketiciyi beslemeye başlayan hatta ait akım-zaman değişimi.

      Buradan açıkça görülmektedir ki kısa devre anında tüketiciyi besleyen hat devre dışı bırakılıp başka bir hat üzerinden besleme yapılarak tüketiciye enerji verilmeye devam edilmiştir.

4. Hata Analizi ve Röle Koordinasyonu SONUÇLAR

      Gerçekleştirilen çalışmada akıllı şebeke altyapısına uygun bir ring şebeke dizayn edilip gerekli simülasyonlar yapılarak hata analizleri gerçekleştirilmiştir. Geleneksel şebekelerde bir kısa devre meydana geldiğinde ortaya çıkan sonuç enerji kesintisidir. Oluşan enerji kesintileri sistemin verimliliğini ve güvenilirliğini olumsuz yönde etkilemektedir. Sistemde oluşan olumsuzlukları en aza indirmek ve verimliliği arttırmak amacıyla kontrol algoritması tasarlanmıştır. Böylece röle koordinasyonu sağlanarak arızalar en kısa sürede giderilmiş ve sistem kararlılığı sağlanmıştır.

      Kurulan ring şebeke sistemi ile yapılan simülasyon ve analizler sonucunda, kısa devre anı ve sonrasına ait senaryolar oluşturularak sistem geliştirilmiştir. Sistemde meydana gelecek herhangi bir kısa devre sonrasında tüketiciye başka bir noktadan enerji verilip, hata oluşan bölge izole edilmiştir. Oluşturulan kontrol algoritması ile istenilen kesicinin çalışması sağlanarak yanlış bölgenin izole edilmesinin önüne geçilmiştir. Bu sayede kısa devre bölgesi onarılırken tüketicinin enerjisiz kalma durumu ortadan kaldırılmıştır. Gelecek çalışmada sisteme dağıtık üretim tesisleri adapte edilerek röle koordinasyonunun sağlanması hedeflenmektedir. Böylece akıllı şebekelerde koruma koordinasyon çalışmalarında önemli bir aşama katedilmiş olacaktır.

5. KAYNAKLAR

[1] ‘‘The Smart Grid: An Introduction’’ www.oe.energy.gov/ SmartGridIntroduction.htm

[2] Slootweg, H.: ‘‘Smart Grids – the future or fantasy?’’ Smart Metering – Making It Happen, 2009 IET 19-19 Feb. 2009

[3] Massoud Amin, S.  Wollenberg, B.F.: ‘‘Toward a smart grid: power delivery for the 21st century’’:  Power and Energy Magazine, IEEE  Issue Date:  Sept.-Oct. 2005

[4] Ipakchi, A.  Albuyeh, F.: ‘‘ Grid of the future’’ Open Access Technology International, (OATI) ; Power and Energy Magazine, IEEE ; March-April 2009

[5] Hauser, C.H.; Bakken, D.E.; Bose, A. ‘‘A failure to communicate: next generation communication requirements, technologies, and architecture for the electric power grid’’  Sch. of Electr. Eng. & Comput. Sci., Washington State Univ., DC, USA; Power and Energy Magazine, IEEE;  March-April 2005

[6] Vojdani, A ‘‘Smart Integration’’ Utility Integration Solutions Inc., Lafayette, CA;  Power and Energy Magazine, IEEE; November-December 2008

[7] Garrity, T.F.;  ‘‘Getting Smart’’;  Power and Energy Magazine,  IEEE ; March-April 2008

[8] Santacana, E.; Rackliffe, G.; Le Tang; Xiaoming Feng;  ‘‘Getting Smart’’; Power and Energy Magazine, IEEE; March-April 2010

[9]  Brown, R.E.;  Power and Energy Society General Meeting – Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008 IEEE ; 2008 , Page(s): 1 – 4

[10] Umer A. Khan, J. K. Seong, S. H. Lee, S. H. Lim, and B. W. Lee; ‘‘Feasibility Analysis of the Positioning of Superconducting Fault Current Limiters for the Smart Grid Application Using Simulink and SimPowerSystem’’; IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 21, NO. 3, JUNE 2011

[11]  Zeineldin, H.H. ; El-Saadany, E.F.; Salama, M.M.A.; Wang, Z.; High Voltage Circuit Breaker Modeling for Online Model-Based Monitoring and Diagnosis; Innovations in Information Technology, 2007. IIT ’07. 4th International Conference on; 18-20 Nov. 2007

Dağıtık Üretim

Okunma Süresi: 7 Dakika Yazar: Güncelleme: Yorum yapın Kategori: Alternatif Enerjili Elektrik Sistemleri Etiketler: , , , , ,

Abone ol

Neden Dağıtık Üretim? Dağıtık Üretim Nedir?

Günümüzde gelişmiş ülkeler enerji ihtiyaçlarının büyük bir kısmını fosil yakıt kullanan; suyun potansiyel enerjisinden faydalanan veya nükleer enerjiden yararlanan büyük ölçekli ve merkezi enerji üretim tesisleri vasıtasıyla sağlamaktadır. Bu tesisler her ne kadar üretim verimi açısından parlak rakamlar ortaya koysa da; genellikle üretilen enerjinin yerleşim birimlerine ve sanayi tesislerine iletimi için uzun enerji iletim hatlarına ihtiyaç duyarlar ve bu durum da iletim kayıplarına sebep olur.

Ayrıca elektrik enerjisi üretim tesislerinin kurulacakları yerlerin seçilmesinde; ekonomik, tıbbi, coğrafi, politik ve güvenliğe dayalı endişelerden kaynaklanan pek çok faktör göz önünde bulundurulmaktadır.

Örneğin; bir hidroelektrik santralinin yapısı gereği kendisini taşıyabilecek özelliklere sahip bir akarsuyun üzerine kurulması gerekirken bölgenin jeolojip ve ekolojik yapısı ile bölgede yaşayan insanların hayatlarına sosyal boyutta etkileri de göz önünde bulundurulmalıdır. Bu ve benzeri durumlar enerji üretiminin önünde birer doğal sınır olarak geçerliliğini korumaktadır.

Üstelik günümüzde gittikçe artan çevresel duyarlılık nedeniyle; bu santrallerin karbondioksit salınımları ve hava kirliliğine olan etkileri de birer soru işareti olarak akıllarda yer bulmaktadır.

Tam da bu noktada uzun zamandır düşük üretim kapasiteleri nedeniyle görmezden gelinen yerel enerji kaynaklarının efektif bir şekilde kullanılmasına yönelik fikirler canlanmıştır.

Geçmişte rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanmak için geniş alanlarda güneş tarlaları ya da rüzgar çiftlikleri kurmak gerekirken artık bu tesislerin daha düşük kapasiteli ve dağınık bir şekilde kurulmuş bile olsalar etkin bir biçimde şebekeye entegre edilmesi söz konusudur.

Akıllı şebeke alt yapısı ve onun getirdiği çift yönlü enerji aktarımı, etkin ve hızlı hata kontrolü gibi özellikler sayesinde yerel enerji kaynakları (rüzgar, güneş, jeotermal vs) atıl olarak beklemekten kurtulmuştur.

Bu şekilde dağınık halde kurulan ve yoğun çeşitlilik arz eden tesisler vasıtası ile enerj üretimi özelliklerinden de anlaşılabileceği gibi yaygın olarak “dağıtık üretim” şeklinde adlandırılmaktadır.

Neden Dağıtık Üretim?

Fosil yakıtlarda görülen tükenme işaretleri bu yakıtlar geleneksel enerji üretme metodlarıyla yakından ilişkili olduğu için enerji fiyatlarında beklenmedik artış ve dalgalanmalara yol açmaktadır. Öte yandan ise bu fosil yakıtların kullanımından kaynaklanan sera gazı salınımı ciddi bir çevre sorunu olarak tehdit unsuru olma niteliğini korumakta ve her geçen gün daha ciddi bir hâl almakta, “küresel ısınma” ise gezegenimizin geleceğini tehdit etmekte.

Zaman zaman bu sorunlara alternatif çözüm olarak gösterilen ve bir zamanlar kendisine büyük umutlar bağlanan nükleer enerjinin ne kadar tehlikeli olduğu Japonya’nın Fukushima tesislerinde meydana gelen kaza ile bir kez daha ortaya çıkmış oldu.

Günümüzde işletmede bulunan merkezi elektrik güç santralleri oldukça; ileri birer teknolojiye sahiptir ancak arıza olasılıklarının azalmış olması ve üretim veriminin yüksekliği ortaya çıkan enerji dar boğazını gizleyemez.

Daha önce riski minimize etmek için kurulmuş olan bu merkezi sistem bugün kendi başına ciddi riskler taşımaktadır. Nitekim günümüzde elektrik kesintilerinin çoğu, iletim hatları veya trafo merkezleri kökenli arızalardan kaynaklanmaktadır. [8] Ayrıca bu hatlarda yaşanan enerji kayıpları verimi düşürmektedir.

Dağıtık elektrik üretimi, sistem genelinde bakıldığına şu başlıklar altında sıralayabileceğimiz kimi avantajları sağlamaktadır;

Enerji verimliliği,

  • Yakıt çeşitliliği,
  • Etkin risk koruması,
  • Esneklik,
  • Arz sürekliliği ve güvenliği,
  • Yöresel kalkınma,
  • İlave yatırıma ihtiyaç duymaması.

Enerji Marketinin Liberalleşmesi

“Liberal” market kavramında en önemli unsur değişen ekonomik gelişmelere en esnek biçimde uyum sağlayabilmektir. Dağıtık üretim teknolojileri nispeten küçük boyutları ve kısa kurulum süreleri sayesinde bu avantajı ellerinde tutmaktadır. Bu nedenle mevcut marketteki açıkları kapatmak için üreticiler gittikçe artan bir ivmeyle dağıtık üretime yoğunlaşmakta ve bu alana ilgilerini yöneltmektedir. Bu aynı zamanda bir tüketicinin kendisine en “uygun” enerji kaynağını seçebilmesi anlamına da gelmektedir.

Mevcut tüketici alışkanlıkları nedeniyle rüzgar ve güneş gibi nispeten; yenilikçi enerji kaynaklarına yönelmekte bir toplumsal direnç söz konusu olsa da dağıtık üretimin artan ekonomik avantajı bu direncin gittikçe zayıflamasına sebep olmakta, yakın gelecekte büyük oranda ortadan kalkacağının işaretlerini vermektedir.

Dağıtık üretim acil enerji ihtiyaçlarına hızlı ve esnek bir çözüm sunduğu için; bu tarz “peak” anlarında oluşabilecek potansiyel fiyat dalgalanmalarının da önüne geçerek doğal bir filitre görevi de görmektedir.

Güvenilirlik ve Güç Kalitesi

Elektrik şebekelerinde güvenilebilirlik problemleri denince genellikle akla ani voltaj düşümleri gelmektedir. Bu düşüşler kimi zaman uzun vadeli sorunlara yol açmakta ve bazı örneklerde kısmi veya genel “çökme” durumlarına neden olabilmektedir. 

Pek çok gelişmiş Avrupa ülkesinde güvenilebilirlik seviyeleri; yüksek mühendislik standartları nedeniyle oldukça yüksektir ve tüketiciler bu gerilim düşümlerinden pek etkilenmez ve onu bir sorun olarak görmelerine gerek kalmaz.

Ancak enerji marketinin yapısındaki değişiklikler ve artan “liberalleşme” kaliteyi ön plana çıkaran bu yaklaşımı değiştirerek fiyat bazlı bir yaklaşıma kaymaya neden olduğu için gelecekte düşecek standartlar tüketicilerin bu sorunları daha ciddi biçimde hissetmesine neden olabilir.

[9] Öte yandan endüstri için güvenilir ve sürekli enerjinin önemi oldukça açıktır, haberleşmeden kimya endüstrisine kadar pek çok alanda aksi durumda ortaya çıkacak hasarların maddi karşılığı oldukça yüksek olabilir. Bu endüstrilerde yer alan firmaların şebeke kaynaklı enerjide yaşanabilecek güvenilirlik sorunlarını ortadan kaldırmak için; kendi yüksek standartlarını oluşturma yoluna gitmeleri ve bunun için kendi dağıtık üretim tesislerini kurup bu alana yatırım yapmaları oldukça olasıdır.

Bahsi geçen yüksek dereceli voltaj düşümlerinin yanı sıra şebeke yapısındaki sorunlar ve açma kapama hataları kaynaklı daha düşük etkili voltaj düzensizlikleri ve ideal dalga formundan sapmalar yaşanabilir, şebeke üzerinde harmonikler ve faz dengesizlikleri oluşabilir. Bu durum ise mevcut güç kalitesinin düşmesine sebep olmaktadır.

Güç kalitesi üzerinde dağıtık üretimin etkilerine dair çelişkili görüşler kendi savlarını ortaya koymaktadır. Bir yandan güç iletiminin zor olduğu ve güç ihtiyacının yüksek bulunduğu yerlerde; mevcut şebeke ile senkronize çalışabilecek ek tesisler ihtiyacın karşılanmasını sağlayabileceği gibi öte yandan dağıtık üretimin doğasında yer alan iki yönlü enerji iletimi şebeke dengesini bozucu rol de oynayabilir.

Mehmet Tan TURAN

Dağıtık Üretim Tesislerini Şebeke ile Bütünleştirmek

Okunma Süresi: 5 Dakika Yazar: Güncelleme: Yorum yapın Kategori: Makaleler Etiketler: , , , , , , , , , , ,

Abone ol

Dağıtık üretim yatırımlarını cesaretlendirmek için temiz ve güvenli enerji üretiminin de dahil olduğu pek çok sebep bulunsa da üretim dağıtık olmasına rağmen; (üçüncü parti firmaların veya doğrudan tüketicinin elinde olacak şekilde) kontrolden hâlâ merkezi sistemin sorumlu olması akla şebeke ile dağıtık üretim merkezleri arasındaki uyumsuzluklardan kaynaklanabilecek kimi sorunları getirebilir.

Akıllı Şebekeler (Smart Grid) güvenlik, güç kalitesi, izolasyon senaryoları; altyapı yönetimi, sistem planlaması ve kontrolü gibi konuları da kapsayan bu soruların çoğuna olumlu cevap verebilmek için hayati öneme sahiptir.

Beklenmeyen bir arıza anında dağıtık üretim sistemleri tesisler, personel, kullanıcılar ve diğer üçüncü parti uygulayıcılar için güvenli sağlayabilecek yapıda olmalıdır.

Akıllı sayaçlar ve haberleşme tekniklerinin entegrasyonu; özel veya genel kullanıma açık Wi-Fi, WiMAX uygulamaları gibi çözümler sayesinde akıllı şebekeler tersine güç akışını, sıra dışı durumları ve üretimin anlık değerlerini denetleyebilir.

Akllı şebeke haberleşme çözümleri standart denetleme mekanizmaları ile kombine edildiğinde; önceden sahip olmadığımız kadar net bir bakış açısı ve daha sağlıklı ön görülere sahip olabileceğiz.

Ana şebeke ile bağlantının kopması gerekli kalite, seviye ve frekansta güç iletimini zora soktuğu için; endüstride dağıtık üretim tesislerinin kapalı bir şebeke içinde çalışması genellikle istenmeyen bir durumdur.

Dağıtık üretim tesislerinin güvenli olarak sistemden ayrıştırılabilmeleri için ek kontrol mekanizmalarına ihtiyaç duyulur.

Uzun süredir erkin olarak kullanılmakta olan güvenlik sinyali temelli yöntemler maliyetlerinin yüksekliği nedeniyle; yerini akıllı şebekelerin beraberinde getirdiği nispeten ucuz ve güvenilir haberleşme çözümlerine bırakacak gibi görünmekte.

Örneğin geniş alanda WiMAX çözümlerine yönelecek tesisler bu yüksek hızlı haberleşme tekniği sayesinde; klasik yöntemlere kıyasla çok düşük bir maliyeti göze alarak bu sorunu çözebilecektir.

Dağıtık Üretim Tesislerinin Akıllı Şebekelere Bağlanması

Çoğu tesis çeşitli seviyelerde dağıtık otomasyon kontrol sistemlerine ve SCADA çözümlerine sahip olarak; yüksek hassasiyetle akım kontrolü ve analizine uygun olanaklara sahiptir.

Ancak daha düşük seviyede kontrol altında tutulan bir şebekeye dağıtık üretim tesisleri bağlandığında kimi sorunlar ortaya çıkabilir; dağıtık üretim çıktısı minimum veya maksimum üretim anlarında stabilizasyon kaybına yol açabilir.

Daha çok yenilenebilir dağıtık üretim kaynağı şebekeye entegre edildikçe bu etkiler katlanarak artacaktır.

Bu noktada akıllı şebekelerin getireceği yüksek hassasiyetli haberleşme çözümleri bu etkileri anlamak ve minimalize etmek için gerekli verileri sağlayabilecektir.

Tesisler ayrıca akıllı şebeke dağıtım yönetim sistemlerini de kontrol merkezlerine entegre edebilmek için yakın takip altında tutarlar.

Bu sistemler akıllı alarm uygulamaları, yük yönetimi ve daha iyi güvenli çalışma şartlarını sağlamalıdır.

Ayrıca heterojen dağılımlı dağıtık üretim kaynakları arasında eş güdüme de izin vermelidir. (Rüzgar, Güneş, Biyokütle vs.)

Enerji Depolama Teknolojileri

Enerji depolama teknolojileri geliştikçe pik noktalarında üretim dalgalanmalarını ortadan kaldırmak için hem yük hem kaynak gibi davranabilen uygulamalar geliştirileceği için; akıllı şebekelerin sistem etkilerini hem üretici hem tüketici gözünden inceleyebilecek seviyeye gelmesi gerekmektedir.

Dağıtık üretim kaynaklarının yükselen kullanım eğilimi kapasite faktörü, voltaj ve frekans kontrolü gibi hesaplamaların önemini artırmakta.

Rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kendi doğaları sonucu ortaya çıkan diğer zorluklar da; hesaba katılınca uzun dönemli dağıtık enerji üretiminin kontrol altında tutulabilmesi bütün dağıtık enerji kaynaklarının özelliklerinin ve karakteristiklerinin dikkatlice incelenmesini gerekliliğini de beraberinde getiriyor.

Şebekelerin bu şartlar altında güvenli bir çalışma sağlayabilmesi için; gerçek zamanlı verilere ve bu verilerin uygun biçimde işlenmesine ihtiyaç duyduğu görülebilir.

Dağıtık üretim tesislerinin akıllı şebekelere entegrasyonunda bir diğer anahtar nokta da tesislerin kaynağın kendisinden ve şebekenin geri kalan kısmından gelen bilgileri okuma, işleme ve buna göre hareket etme yeteneğinde yatmaktadır.

Gelişen bilgi teknolojileri ve getirdikleri yeni çözümler (ESB’ler gibi) sayesinde -bilgi işleme araçlarının da yardımıyla- sensör bilgileri ile hareket bilgileri arasındaki zaman aralığı gittikçe daralmakta, daha hızlı ve etkili tepki veren sistemler mümkün olmaktadır.

Mehmet Tan TURAN

Akıllı Şebekelerde Koruma

Okunma Süresi: 4 Dakika Yazar: Güncelleme: Yorum yapın Kategori: Makaleler Etiketler: , , , , , , , , ,

Abone ol

Akıllı Şebekelerde Koruma; Günümüzde artmakta olan enerji ihtiyacına paralel olarak mevcut şebekelere yeni istasyonlar ve yeni tüketiciler eklenmektedir.

20.yy’dan bu yana hemen hemen aynı prensiple çalışan şebekelere 21.yy’a ait ağ ve bilgisayar teknolojileri eklenerek geleceğin şebekeleri Akıllı Şebekeler (Smart Grids) oluşturulmaktadır.

Bir akıllı şebekenin bileşenleri ve teknolojileri, Amerika Enerji Departmanı (DOE) ’na göre bazı yapıları içermelidir.

Bu yapılar akıllı üretim, akıllı dağıtım, akıllı sayaçlar, bütünleştirilmiş haberleşme ve ileri kontrol metotlarından oluşmaktadır.

Hali hazırda kullanılmakta olan geleneksel şebekelerde birçok sorunla karşılaşılmaktadır.

Bu sorunlardan en başlıcaları hata tespitlerinin manuel olarak yapılıyor olması, bağımsız gerilim regülasyonu, optimize edilmemiş güç akışı ve kısmi güç yönetimidir.

Akıllı şebekelerin kullanılması ile gerçek zamanlı hata tespiti ve uzaktan kumandalı anahtarlamalar, gerçek zamanlı güç yönetimi ve kayıpları azaltmak amacıyla dinamik simülasyonlar gerçekleştirimektedir.

Modern şebeke altyapıları birbirine bağlı şekilde dizayn edilmiştir. Herhangi bir noktadaki değişim çok kısa sürede geniş bir alanı etkileyebilmektedir ve bu etki şebekeye çok daha fazla hasar verebilmektedir.

Bu sorunu çözmek için yetersiz hale gelen altyapının oluşturduğu dezavantajlar ortadan kaldırılmalı ve geliştirilmiş şebeke çözümleri sunulmalıdır.

Akıllı Şebekelerde Koruma – Şebeke Arızaları

Şebekede meydana gelmesi muhtemel arızaları algılama ve anında müdahale için güvenilir bir haberleşme sistemine ihtiyaç duyulmaktadır.

Sistemin güvenilirlik, etkinlik ve verimliliğini arttırmak için haberleşme sistemi de aynı şekilde güvenilir ve etkin bir şekilde çalışmalıdır.

Akıllı şebekelerin en önemli alt başlıklarından birisi olan haberleşmenin güç sistemlerine dahil edilmesi sonucunda arzu edilen güvenilir şebekeler elde edilecektir.

Akıllı şebekelerin bize sunduğu diğer bir avantaj ise sayaç okuma sistemleridir. 2008 yılında Amerika Birleşik Devletleri’ndeki ev tüketicileri için %6 oranında olan akıllı sayaçların 2012 yılında %89 seviyesinde olması öngörülmektedir.

Akıllı sayaçların yaygınlaşması ile birlikte tüketicilerin talep ettiği enerji daha detaylı bir şekilde analiz edilebilecek ve akıllı fiyatlandırma yapılabilecektir.

Akıllı şebekelerin en önemli getirilerinden birisi ise sistemde meydana gelebilecek hatalar esnasında ortaya çıkmaktadır.

Tepki süresi çok hızlı olan sistemlerin kullanımı ile birlikte bir noktadaki hatanın şebekenin kalan kısmını etkilemesinin önüne geçilecektir.

Yüksek hızlı koruma ve uzaktan kontrol ile istenilen güvenilir sonuçlar elde edilecektir.

Akıllı şebekelerde hata yeri tespiti yapıldıktan sonra enerjinin sürekliliğini sağlama ve tüketiciyi enerjisiz bırakmama amacı ile çeşitli çözümler sunulmaktadır.

Şebeke Koruma Sistemleri

Akıllı şebekelerde koruma alt başlığı sistemde meydana gelebilecek hataları öngörme temeli üzerine kurulmaktadır.

Sistemde bulunan elemanlar önceden simüle edilerek çalışma koşulları ve yüklenme koşullarına göre koruma algoritmarları geliştirilmektedir.

Hava durumu, ani yüklenme gibi olayların analizi ile sistemlerin yapılandırılması gerçekleştirilmektedir.

Sistem simülasyonları bu aşamada büyük önem taşımaktadır. Kurulan şebeke modellerinde oluşması muhtemel hata durumları incelenerek çözümler geliştirilmektedir.

Bu hata olayları kısa devre ve aşırı akım gibi şebekede oluşması muhtemel arızaları içermekte buna ek olarak hata anından sonra tüketicinin enerjisiz kalmasını önlemek adına çalışmalar yapılmaktadır.

Gelecekte akıllı şebekelerin kullanıma geçip yayılması ile birlikte enerji kesintisi problemi ortadan kalkacaktır.

Bu aşamada yapılan çalışmalar temel niteliği taşımaktadır. Sisteme entegre olacak alternatif enerji kaynakları ve dağıtık üretim tesisleri(Distributed Generation) ile birlikte şebekede kayıplar azalacaktır.

Alternatif enerji kaynakları ve dağıtık üretim tesislerinin modellemesi ile birlikte koruma sisteminin gerçekleştirilmesi gelecekte kullanılacak olan akıllı şebeke altyapısını oluşturacak ve daha yeşil enerji elde edip kullanımına olanak tanıyacaktır.

Mehmet Tan TURAN

Elektrik Mühendisi

Akıllı Şebekeler Nedir? Akıllı Şebeke’nin Avantajları Ve Bileşenleri

Okunma Süresi: 8 Dakika Yazar: Güncelleme: Yorum yapın Kategori: Makaleler Etiketler: , , , , , ,

Abone ol

Akıllı şebekeler nedir? Tesla’dan bu yana hemen hemen aynı şekilde çalışan 20.yy’ dan kalma şebekelere 21.yy’ ın bilgisayar ve ağ teknolojisi entegre edilerek elde edilen şebeke sistemine “ Akıllı Şebeke ” (SmartGrid) denilmektedir. Bir akıllı şebekenin bileşenleri ve teknolojileri, Amerika Enerji Departmanı’na göre (DOE) şu yapıları içermelidir:

•      Akıllı üretim

•      Akıllı istasyonlar

•      Akıllı dağıtım

•      Akıllı sayaçlar

•      Bütünleştirilmiş haberleşme

•      İleri kontrol metotları

Akıllı şebekeler nedir? Bileşenleri nelerdir? sorularına yanıt vermeye çalışmakla birlikte paylaşılması gereken, tabiki akıllı şebekeler nedir sorusunun tam anlamıyla yanıtlanabilmesi için aşağıdaki bileşenleri de paylaşmak gerkiyor.

Akıllı Üretim

Akıllı Üretim ; Elektrik üretimi, yenilenebilir ve yenilenemez  enerji kaynaklarından sağlanmaktadır.

Bu kaynaklar  aynı zamanda yenilenebilir-kararsız kaynaklar  güneş ve rüzgar enerjisi gibi, yenilenebilir-sabit kaynaklar hidro, biyokütle, jeotermal ve pompa depolama gibi, ya da yenilenemez – sabit kaynaklar nükleer, kömür, ve gaz gibi kaynaklar olarak sınıflandırılabilir.

Akıllı Şebekelerde Akıllı Üretim

Aynı zamanda daha sonra dağıtımı olmak üzere enerji depolanabilir.

Şebekenin birçok noktasından alınan geri beslemeler ile enerji üretiminin optimize edilmesi; gerilimin, frekansın ve güç faktörünün otomatik olarak ayarlanabilmesi özelliklerine sahip güç üretimini sağlamak amacındadır.

•      Şebekenin birçok noktasından alınan geri beslemeler ile enerji üretiminin optimize edilmesi; gerilimin, frekansın ve güç faktörünün otomatik olarak ayarlanabilmesi özelliklerine sahip güç üretimini sağlamak amacındadır.

Akıllı İstasyonlar

•      Güç faktörü performansı, kesici, trafo ve akü durumunun izlenmesi, kritik ve kritik olmayan işlem kontrolünü sağlar.

Akıllı Dağıtım

Akıllı dağıtım ile elektrik enerjisi son kullanıcıya ve son kullanıcıdan dağıtılabilir.

Dağıtım ağı, akıllı sayaçlara ve zeki saha cihazlarına bağlanarak; onları yönetebilecek ve haberleşme ağını kablolu ya da kablosuz çift yönlü kontrol  edebilecektir.

Ayrıca dağıtım esnasında  enerji depolama birimlerine ve alternatif enerji kayanaklarına bağlanarak en verimli minumum kayıplı enerji dağıtımını gerçekleştirecektir.

  • Kendi kedini iyileştiren, dengeleyici ve optimize edici yapıdadır.
  • Otomatik izleme ve analiz etme özelliği ile hava durumu ve enerjisiz kalma geçmişine bağlı olarak; arızaları tahmin edebilecek yapıya sahip sistemlerdir.
  • Kendi kedini iyileştiren, dengeleyici ve optimize edici yapıdadır. Otomatik izleme ve analiz etme özelliği ile hava durumu ve enerjisiz kalma geçmişine bağlı olarak arızaları tahmin edebilecek yapıya sahip sistemlerdir.

Bütünleştirilmiş haberleşme

•      Veri toplama (SCADA-Supervisory Control and Data Acquisition), koruma ve kontrol sistemleri bütünleştirilmiş bir sistemde kullanıcının akıllı elektronik cihazlar ile etkileşimini sağlar.

Akıllı şebeke yapısının 3 anahtar bileşeni

•      Akıllı şebekeler daha fazla, iyi kalitede, gerçek  zamanlı veri toplanması temeline oturmaktadır.

Bu verinin bilgisayarlar tarafından çok hızlı kararlar icin analizi ve sonrasında insanlar tarafından hızlı analizi ile sistem olacak olayları önlemekte, kendisini onarmaktadır. Tüm bunlar ise gelişmiş bir sayaç yapısı ile mümkün olmaktadır.

Bu şebekelerin:

1. Talep yönetimi

2. Yenilenebilir kaynakların daha fazla entegrasyonu

3. Kaynakların verimli kullanımı (Hem üretim hem tüketim tarafında)

4. Enerji tasarrufu ve fiyat avantajı

5. Sistem dengesi konularında faydalar sağlaması beklenmektedir.

Akıllı şebeke sisteminin iki temel ayağı vardır:

1. Donanım (Sayaclar, ev aletleri, buyuk sistemler)

2. Yazılım (Veri altyapısı, internet tabanlı sistemler, diğer yazılımlar)

Akıllı şebeke sisteminin ilk adımlarından biri olan, uzaktan sayaç okuma sistemleri Türkiye dahil birçok ülkede bulunmaktadır.

Bu sistemlerin en etkileyicilerinden biri Lucid Design tarafından hizmete sunulan sistemdir. Sistem gercek zamanlı elektrik ve gaz tuketimini gostermekle kalmayıp, bunu hava durumu(sıcaklık, rüzgar) ve maliyet gibi diğer unsurlarla da gorsellestirmektedir.

Google, PowerMeter sistemi ile anlık tüketiminizi ve gösterebilmektedir:

Günümüz:

•      Manuel hata yeri tesbiti

•      Bağımsız gerilim regülasyonu

•      Optimize edilmemiş güç akışı

•      Kısmi güç yönetimi

Gelecek:

•      Gerçek zamanlı hata tesbiti ve uzaktan kumandalı switchler.

•      Gerçek zamanlı gerilim,güç yönetimi,

•      Kayıpları azaltma amacıyla dinamik simülasyonlar.

Akıllı İletim

Akıllı iletim ile mevcut iletim hattının kapasitesinin üstünde elektrik ve güç çok daha uzak mesafelere taşınabilmesinin yanında üretime bağlanabilen enerji tüketim merkezleri de kurulabilir.

İletimde ve dağıtımda aynı zamanda, güç sistem trafo merkezleri, iletim ve dağıtım trafo merkezleri de kurulu olacaktır. İletim sırasında enerji depolama birimlerine ve alternatif enerji kaynağı dağıtım birimlerine de bağlanabilecek.

•      Güç faktörü performansı, kesici, trafo ve akü durumunun izlenmesi, kritik ve kritik olmayan işlem kontrolünü sağlar.

Smart Grid; Enerjide Akıllı İletim

Smar grid iletimde, mevcut iletim hattının kapasitesinin üstünde elektrik ve güç çok daha uzak mesafelere taşınabilmesinin yanında üretime bağlanabilen enerji tüketim merkezleri de kurulabilir.

İletimde ve dağıtımda aynı zamanda, güç sistem trafo merkezleri, iletim ve dağıtım trafo merkezleri de kurulu olacaktır.

İletim sırasında enerji depolama birimlerine ve alternatif enerji kaynağı dağıtım birimlerine de bağlanabilecek.

• Güç faktörü performansı, kesici, trafo ve akü durumunun izlenmesi, kritik ve kritik olmayan işlem kontrolünü sağlar.

Akıllı Kullanıcı

Akıllı Kullanıcı Kavramı Nedir? Kullanıcı ya da abone (bu ev,ticari binalar ve endüstri olabilir); elektriğini akıllı sayaçları sayesinde belli bir elektrik dağıtım şebekesine bağlanarak alabilir.

Akıllı sayaçlar , akan elekrik enerjisini kullanıcıdan ve kullanıcıya kadar kontrol edip yönetebilirler.

Enerji kullanımını ve kalıbını çıkararak enerji bilgisi sağlayabilirler.

Akıllı Kullanıcı Kavramı Nedir?

Her müşteri, çift yönlü haberleşme ve önceden kullanım kalıbını çıkarılarak; önerilen elektrik enerjisinde oluşan kendine ait bir bilgi alanına sahip olacaktır.

Bu aynı zamanda üretmeye , depolamaya ve enerjiyi yönetmeye  ve de elektrikle çalışan arabanız varsa; aracınıza daha kolay ve ucuza bağlanmanıza yarayabilir.

Akıllı Şebeke Otomasyonu

Akıllı Şebeke otomasyonu ile tüm kullanıcılara gönderilen elektrik enerjisi kontrol edilip yönetilebilir.

Akıllı Şebeke Otomasyonu;

çift yönlü haberleşme ağı ile trafo merkezlerine, kullanıcı profil ağına ve başka akıllı saha cihazlarına bağlanarak; izleme, raporlama, kontrol, denetim, ve önemli işleyiş bilgileri sağlayabilir. 

Smart Grid ile müşteriden ve ağdan alınan bilgi işletmenizde daha doğru kararlar vermenizi destekler.

Akıllı Şebekeler ile İlgili Yanlış Bilinen Kavramlar

Akıllı Şebekelerde Yanlış Bilinen Kavramlar; Sanıldığının aksine akıllı şebekelerin dağıtık elektrik enerjisi üretim merkezlerini tek elden yönetim; izleme ve kontrol yetisi sadece Coğraik Bilgi Sistemi ile değil , tümleşik Varlık Yönetimi ile sağlanabilmektedir.

Akıllı şebekeler sadece bir SCADA uygulaması değil, tümleşik Şebeke Yönetiminin bir bütünüdür.

Veri Alışverişi

Akıllı şebeke birbirleriyle veri alışverişinde bulunan farklı bilişim teknolojileri uygulamalarının bir bütünü değil; Akıllı şebeke BT dünyasının araçlarını kullanarak elektrik şebekesini bir üretimden tüketime her nokta kontrol ve koordine eder.

Akıllı şebekeler ile evrim sürecinde risklerin azaltılabilmesi ve sürecin hızlandıralabilmesi için; disiplinler arası ve disiplinler içinde belli standartların kabul edilipi şart koşulması gerekmektedir.

Bu standartlar ile farklı disiplinlerin ayrı çalışmaları ortak bir nokta da bütünleşebilecek ve çalışmalar hız kazancaktır.

Mehmet Tan TURAN

Elektrik Müh.