Search

Tek döngülü geleneksel kontrolör, kontrol edilen değişken ayar noktasından sapmadıkça bozulmalar için herhangi bir düzeltici eylemi başlatmaz. Böyle bir durumda, özellikle bozulmaları olan bir kademeli sistemde bu kontrol sisteminin performansını iyileştirmek için kademeli bir kontrol stratejisi kullanılabilir. Klasik kademeli kontrol yapısında, hem iç hem de dış döngüde Oransal-İntegral-Türev (PID) tipi kontrolörler kullanılır. Bununla birlikte, PID kontrolörleri, açık döngü kararsız süreçler ve transfer fonksiyonlarında bir integratör bulunan süreçler için iyi performans göstermeyebilir. Bazı durumlarda, kademeli kontroldeki dış döngü transfer fonksiyonu açık döngü kararsız olabilir veya bir integratör içerebilir. Bu nedenle, kontrol edilen sisteme ilişkin kapalı döngü yanıtı tatmin edici olmayabilmektedir. Bu çalışmada, dış döngüde bir PI-PD kontrolörünün kullanıldığı geliştirilmiş bir kademeli kontrol yapısı önerilmiştir. Önerilen geliştirilmiş kademeli kontrol şemasında kontrolörlerin optimal parametrelerinin ayarlanması, Genetik Algoritma (GA) kullanılarak eş zamanlı olarak elde edilmiştir. Önerilen geliştirilmiş kademeli kontrol yapısının literatürde önerilen bazı kademeli kontrol şemalarına göre üstünlüğü simülasyon örnekleri ile gösterilmiştir. Ayrıca, önerilen geliştirilmiş kademeli kontrol yapısının geçerliliğini göstermek için DIGIAC 1750 süreç kontrol seti üzerinde gerçek zamanlı uygulama gerçekleştirilmiştir., A single loop conventional controller will not initiate corrective action for disturbances unless the output variable moves away from the set-point. In this case, cascade control strategy can be benefitted to obtain better the control system performance, especially in existence of strong disturbances. Proportional-Integral-Derivative (PID) type controllers are usually preferred in both loops of a classical cascade control structure. However, if the outer loop transfer function of cascade control has an unstable pole or an integrator then its performance may not be as good as desired due to limitations of PID controllers. In this study, an improved cascade control structure incorporating a PI-PD controller in its outer loop is being proposed. Optimal parameters of controllers in the proposed improved cascade control scheme has been obtained simultaneously using Genetic Algorithm (GA). The superiority of the proposed improved cascade control structure over some cascade control schemes suggested in the literature has been shown by simulation examples. Also, real-time application on DIGIAC 1750 process control set has been performed to illustrate the validity of the proposed improved cascade control structure.

Kontrol sistemlerinde sisteme herhangi bir bozucu geldiğinde bu sistemin bozucu karşısında iyi bir performans göstermesi gerekir. Klasik kontrol sisteminin bir alternatifi olan Kaskad Kontrol yöntemi, özellikle öngörülmeyen bozucuların varlığında kontrol siteminin performansını artırmaktadır. Bu çalışmamızda, Statik Senkron Seri Kompansatör (SSSC) içeren sonsuz baraya bağlı tek makineli güç sisteminde kaskad kontrolör yapısı kullanılarak sistemin karalılığının iyileştirilmesi sağlanmıştır. Kaskad kontrol yapısında iç ve dış döngüde klasik PID (Oransal İntegral Türevsel) tip kontrolörler kullanılmaktadır. Bu çalışmadaki kaskad kontrol yapının iç döngüsünde PI, dış döngüsünde ise PID kontrolörler kullanılmıştır. Kaskad kontrol yapısının iç ve dış döngüsünde bulunan kontrolörlerin ayar parametre değerleri Genetik Algoritma (GA) yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Önerilen kaskad kontrolörün performansı, literatürde bulunan sonsuz baraya bağlı tek makineli güç sisteminin SSSC için sönümleme kontrolörü ve klasik PID kontrolörü performansları ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalar neticesinde elde edilen sonuçların değerlendirilmesi sonucundanormal yük durumunda önerilen kaskad kontrolörün, SSSC için sönümleme kontrolörüne göre %19, klasik PID kontrolörüne göre de %14 daha iyi performans göstermiştir. Ağır yük durumunda, önerilen kaskad kontrolörün, SSSC için sönümleme kontrolörüne göre %21, klasik PID kontrolörüne göre de %14 daha iyi performans göstermiştir. Hafif yük durumu şartlarında ise önerilen kaskad kontrolörün, SSSC için sönümleme kontrolörüne göre %10, klasik PID kontrolörüne göre de %7 daha iyi performans göstermiştir.

Öz

ÖZET Enerji iletim sistemlerinin önemi enerji ihtiyacı ile artış göstermektedir. Özellikle ülkemizde büyük oranda enerjinin üretildiği bölgeler ile büyük tüketim merkezleri arasında uzak mesafeler bulunması bu önemi artırmaktadır. Enerji iletim sistemlerinin sürekli ve kaliteli enerji vermesi istenir. Bu isteği karşılamak için sistemin olası değişikliklere karşı göstereceği davranışların analiz edilerek gerekli tedbirlerin alınmasına ve kararlılığın iyileştirilmesine çalışılmalıdır. Enerji iletim sistemin analizi için sisteme ilişkin salınım denklemlerinin elde edilmesi ve bu denklemler yardımı ile muhtemel olan arıza incelemesi gerçekleştirilmiştir. Salınım denklemleri non-lineer olduğundan bilgisayar yardımı ile çözülmüştür. Ayrıca Matlab 'da 4 tür arızanın analizini ve otomatik tekrar kapama durum analizini simule eden bir program geliştirilmiştir. Bu program ile Elbistan-Gölbaşı enerji iletim sisteminin analizi gerçekleştirilmiştir. IV SUMMARY The value of the power transmission system gets more important with the increasing necessity of energy. Because of the big distance between power plant and loads, energy transmission is particularly important in our country. It is expected that energy transmission system is stable for quality energy. For this aim, transmission systems should be analysed for different fault condition to get better stability. System oscillation equations are firstly obtained and then probable fault condition is examined for power transmission system. Computer is used for solutions because oscillation equations are non-linear addition, a program is developed for analysing four different short of fault conditions and automatic reclosing position by Matlab. Elbistan-Gölbaşı power transmission system is analysed by this program. ^3XfA*m^f©W B«ElKE^ 111

Röle geri-beslemeli kontrol sistemi kullanarak bir süreci ifade eden transfer fonksiyonun bilinmeyen parametrelerinin belirlenmesi son zamanlarda oldukça popüler olmuştur. Yüksek dereceli gerçek süreç transfer fonksiyonları, genellikle, birinci dereceden veya ikinci dereceden kararlı, kararsız ve integratör içeren model transfer fonksiyonları cinsinden modellenir. Bu tür model transfer fonksiyonlarının röle geribeslemeli kontrol sistemleri kullanılarak elde edilmesine yönelik literatürde çok sayıda yayın bulunabilir. Ancak, süreç kontrolünde, bazen süreçler ters cevaplı bir karakteristik gösterebilir. Bu durumda model transfer fonksiyonu sıfır içerecek şekilde seçilmelidir. Artan model parametre sayısının nedeniyle literatürdeki yaklaşımlar ile modelleme işleminde bir takım sıkıntılar ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, literatürde ters cevaplı süreçler için, röle geri-beslemeli kontrol sistemi ile modelleme için önerilen çalışma çok azdır. Bu yüzden, bu bildiri de genetik algoritma ile röle geri-beslemeli kontrol sisteminde ters cevapların modellenmesi verilecektir. Elde edilen modellerin uygunluğu, gerçek ve model transfer fonksiyonların frekans cevap karakteristikleri ve sistemin çıkışında elde edilen osilasyonlar karşılaştırılarak denenmiştir., In a control system the controller parameters have to be chosen so that the system behaves in the desired way. There are two approaches to find proper values of the controller parameters. The first approach is to assume a mathematical model of the process and then find the controller parameters based on the assumed model. The second approach is to choose some controller parameters, observe the behavior of the feedback loop and modify the controller parameters until the desired behavior is achieved. Model-based controller design is becoming more popular in engineering research studies. Many advanced control strategies incorporate various aspects of the internal model principle, which requires a model of the system. Some proportionalintegral-derivative (PID) controllers also include an implicit process model in their design. For some controller design approaches, such as a Smith predictor scheme, a process model is a requirement. Therefore, being able to obtain an accurate process model is an important task. Recently, the relay feedback control (Aström and Hagglund, 1984) has been widely used for the identification of an assumed model. The method was originally proposed for autotuning of a process by using limit cycle information, Kc and ωc, directly, but later was also suggested for use in for parameter estimation of a plant transfer function (Luyben, 1987). There are several reasons behind the success of the relay feedback method. First, the relay feedback method, as normally used, gives important information about the process frequency response at the critical gain and frequency, which are the essential data required for controller design. Second, the relay feedback method is performed under closed loop control. If appropriate values of the relay parameters are chosen, the process may be kept in the linear region where the frequency response is of interest. Third, the relay feedback method eliminates the need for a careful choice of frequency. Finally, the method is so simple that operators understand how it works. In the literature, the use relay feedback method for open loop stable, unstable and integrating processes can be found. However, in practice it is possible to encounter processes with inverse response as well. There are only a few studies considering the use of relay feedback control system for identification of such processes. Also, the numbers of unknown coefficients in model transfer function of inverse response processes are increased; hence identification approaches existing in literature may become ineffective. Therefore, to overcome the difficulty in identifying model parameters of processes with inverse response, this paper a genetic based identification method using relay feedback control system for inverse response processes is given. Obtained model transfer function and the real process transfer function frequency response characteristics and limit cycle oscillations are compared to illustrate the effectiveness of the proposed identification method.

Güç sistemleri bozucularla karşılaştıkları zaman, sistemde bulunan generatörlerin rotor açılarında ve uç gerilimlerinde salınımlar ortaya çıkar. Güç sistemlerinin kararlılığını sürdürebilmek için bu salınımların uygun bir şekilde sönümlenmesi gerekir. Senkron generatörlerin uyarma kontrolü aracılığı ile küçük genlikli ve düşük frekanslı (0.2?3 Hz) salınımların bastırılması tercih edilen bir yöntemdir.Uyarma kontrolü aracılığı ile güç sistemi kararlılığının iyileştirilmesi için iki yaklaşım bulunmaktadır. Biri, güç sistem kararlayıcısı (GSK) ile uyarma kontrol çevrimine ikincil bir kontrol işareti ilave etmektir. Diğeri, güç sistem kararlılığını dikkate alan uyarma kontrolörü kullanmaktır.Bu tez çalışmasında, her iki çözüm yöntemi de incelenmiştir. Kontrolör tasarımında sonsuz baraya bağlı bir senkron generatörün (SBSG) basitleştirilmiş 4. ve 3. mertebe doğrusal durum uzay modelleri çıkarılmıştır. Durum uzay modelleri ölçülebilir durum değişkenleri üzerine kurulmuştur. Güç sistemlerinde sıklıkla görülen, çalışma noktası değişimi, parametre belirsizliği ve bozuculara karşı dayanıklı kontrol elde etmek için, kayma kipli kontrol yöntemi kullanılmıştır. Bu çalışmada, uyarma aracılığı ile güç sistem kararlılığını iyileştirmek için üç yaklaşım önerilmektedir. Bunlar, kayma kipli GSK, 4. ve 3. derece durum uzay modellerine dayalı kayma kipli uyarma kontrolörleridir. Kayma kipli kontrolörün kayma yüzeyi, genetik algoritma ile optimize edilerek optimal performans sağlanmıştır.Önerilen kontrolörlerin performansları, geniş bir çalışma aralığında değişik belirsizlik ve bozuculara karşı test edilmiştir. Önerilen yöntemlerin geleneksel GSK'ya göre rotor açısı ve gerilim kararlılığı yönlerinden daha iyi performans sağladığı benzetim sonuçlarıyla gösterilmiştir. When power systems are affected by disturbances, oscillations occur in rotor angles and terminal voltages of generators in the system. In order to maintain the stability of power systems, the oscillations should be properly damped. It is convenient approach that excitation control of synchronous generators is used for suppressing low amplitude and low frequency (0.2 ? 3 Hz) oscillations.There are two approaches for improving power system stability via excitation control. The first approach is to add supplementary control signal to excitation control loop by using power system stabilizer (PSS). The other approach is to use an excitation controller regarding both voltage and power system stability.In this study, both the approaches are investigated. For designing the controllers, simplified 4. and 3. order linear state-space models of single machine infinite bus system are obtained. The state-space models are built on measurable variables. Sliding mode control method is used to establish robust control against operation point variations, parameter uncertainty and disturbances, which are frequently seen in power systems. In this study, three methods have proposed for improving power systems stability via excitation control. They are a sliding mode PSS and two sliding mode excitation controllers based on fourth order and third order state space models. The switching surface giving the optimal performance is optimized by using Genetic Algorithm (GA).Performances of the proposed controllers are tested against disturbances in wide uncertainty range. It is shown that the proposed methods provide better rotor angle and voltage stability performance than conventional PSS as regarding simulation results. 170

Bu çalışmada, Statik Senkron Seri Kompansatör (SSSC) içeren sonsuz baraya bağlı tek makineli güç sisteminde kaskad kontrolör yapısı kullanılarak sistemin kararlılığının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. SSSC güç sistemine seri bağlanan bir Esnek Alternatif Akım İletim Sistemleri (FACTS) denetleyicisidir. FACTS denetleyicileri güç akış kontrolünde ve sistemlerin geçici ve kalıcı kararlılığın iyileştirmede kullanılabilmektedir ve güç sistemi salınımları azaltılabilmektedir. Söz konusu denetleyiciler, ayrıca elektrik iletim maliyetini düşürmekte, güç osilasyonlarını ve reaktif güç akışını azaltmakta ve bunun sonucunda hattın daha fazla aktif güç taşınmasını sağlamaktadır. Kontrol sistemlerinde sisteme herhangi bir bozucu geldiğinde bu sistemin bozucu karşısında iyi bir performans göstermesi gerekir. Klasik kontrol sisteminin bir alternatifi olan Kaskad kontrol, özellikle öngörülmeyen bozucuların varlığında kontrol siteminin performansını artırmaktadır. Bu çalışmada SSSC içeren sonsuz baraya bağlı tek makineli güç sisteminde kaskad kontrol yapı kullanılarak sistemin kararlılığının iyileştirilmesi sağlanmıştır. Bu çalışmada PI-PI ve PID-PI kontrolörler kaskad kontrol sisteminin dış ve iç döngülerinde kullanılarak; kaskad kontrolörün hafif, orta ve ağır yük şartları altında diğer kontrolörler ile olan performansları karşılaştırılmıştır. Optimize edilmiş olan değerler ile önerilen kaskad kontrolörden en iyi performansı gösteren kaskad kontrolör, SSSC‟nin kontrolü için literatürde önerilen salınım sönümleme kontrolörü ve klasik PID kontrol sistemleri ile karşılaştırılmıştır. Benzetim çalışması sonuçlarında SSSC‟nin kontrolü için önerilen kaskad kontrolörün, sönümleme kontrolü ve klasik PID kontrol sistemleri karşısında daha üstün bir salınım sönümleme performansı sergilediği gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Güç Sistemleri, SSSC, Kaskad Kontrol, Genetik Algoritma, PID kontrolör. In this study, the control of the system is ensured with Cascade Control structure over single machined power system connected to infinite bus bar including SSSC (Static Synchronous Series Compensator). SSSC is a FACTS controller that is connected in series to the power system. Flexible Alternating Current Transmission Systems (FACTS) controllers can be used in controlling power flow and improving temporary and permanent stability of the system. Also their power system emissions can be reduced. These controllers, reducing the cost of electricity transmission, also reduce power and reactive power flow oscillations and consequently provide more active power transport line. In control systems, when a destructive comes to the system, it is necessary for the system to show a good performance towards that destructive. Being an alternative to conventional control system, Cascade Control increases the performance of the control system especially when there is an unpredictable destructive. In this study, the control of the system is ensured with Cascade Control structure over single machined power system connected to infinite bus bar including SSSC. In this study, using PI –PI and PID- PI controllers in inner and outer loop of the cascade controller performance cascade of the controller was compared with other controller system, oscillation damping controller and conventional PID control, under light, normal and heavy load conditions. With optimized values, the cascade controller that shows the best performance of the proposed cascade controller is compared with oscillation damping controller and conventional PID control systems purposed in the literature to control SSSC. As a result of this study, it was concluded that the cascade controller, proposed to control SSSC, showed better performance compared with oscillation damping controller and conventional PID control system to control SSSC. Key Words: Power Systems, SSSC, Cascade Control, Genetic Algorithm, PID controller.