A New Approach To Electrical Power System Optimization

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2002Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2002Optimal güç akışının temel amacı, elektrik güç sisteminde çeşitli amaçlar için çeşitli kısıtlamalar altında optimum çalışma noktalarının bulunmasıdır. Optimal güç akışında ele alınabilecek temel amaçlar, üretim birimlerinin yakıt maliyetinin veya/ve güç sistemindeki kayıpların azaltılması, sistem güvenliğinin arttırılması, reaktif güç aygıtlarının optimum değerlerinin bulunması şeklinde olabilir. Kısıtlamalar ise, üretim ve tüketimdeki denge, generatörlerin aktif ve reaktif güç üretimleri üzerindeki kısıtlamalar, generatör ve yük baralarının gerilimleri üzerindeki kısıtlamalar, iletim hatları ve transformatörler üzerindeki güç akışı sınırları ve diğer kontrol değişkenleri üzerindeki sınırlardır. Yapılması planlanan iletim hatları ile üretim merkezlerinin yüksek maliyetleri, çevre koşulları ve geçiş haklarındaki zorluklar, var olan güç sistemlerinin iletim kapasitelerini ve kontrol edilebilirliğini arttırma gereksinimini doğurmuştur. Bu gereksinimi karşılamak amacıyla Esnek Alternatif Akım İletim Sistemleri (FACTS) kavramı önerilmiştir. FACTS’ler de optimal güç akışına dahil edildiğinde, çözüm yöntemi olarak klasik yöntemlerden farklı daha genel ve güvenli bir çözüm yöntemi gereklidir. Bilgisayara dayalı, doğal seçim ve genetikten esinlenen problem çözme algoritmaları olan genetik algoritmalar, güç sistemlerinde zor optimizasyon problemlerin çözümünde kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada da güç sisteminin optimum çalışma noktalarının bulunması için, FACTS aygıtlarının tipinin, yerinin ve kontrol değişkenlerinin dahil edildiği geliştirilmiş genetik algoritma çözümü önerilmiştir.The principal goal of the optimal power flow is to provide the electric utility with suggestions to optimize the current power system with respect to various objectives under various constraints. The typical objectives of optimal power flow are minimization of the total generation cost and/or minimization of the power losses, maximization of power system security and reactive power optimization. In addition to power flow constraints and active power generation limits, there are limits on the generator reactive power, limits on the voltage magnitudes at generation and load buses, flows on transmission lines or transformers and limits on control variables. Environmental and economic problems, which have limited the construction of new transmission and generation centers and the restructuring of the electric power system, necessitate an increase in transmission capacity and controllability of the power system. In order to provide necessary control, Flexible AC Transmission System (FACTS) have been introduced. When FACTS are incorporated in optimal power flow, a more general and secure optimization method that does not have the shortcomings of the classical methods is necessary. Genetic algorithms which are computer based problem solving systems based on natural selection and genetics have been applied to difficult optimization problems where classical methods fail to find an answer. In this study, a refined genetic algorithm is proposed to find the optimal economic operation of power system incorporating types, location and control variables of FACTS. Keywords: Optimal Power Flow, Flexible AC Transmission SystemDoktoraPh