Multi-Objective optimization method for bus splitting problem in energy transmission system

Abstract

Artan enerji ihtiyacını karşılayabilmek için genişlemeye devam eden elektrik enerjisi iletim sistemi çeşitli güvenlik problemlerine sebep olmaktadır. Şebekeye entegre edilen yeni yatırımların bir sonucu olarak sistem eşdeğer empedansının azalması kısa devre akımlarının yükselmesine neden olmaktadır. Meydana gelebilecek kısa devre akımlarının mevcut kesicilerin kesme kapasitesini aşması önlem alınması gereken önemli bir problemdir. Kısa devre akımlarını sınırlandırmak amacıyla kullanılan yöntemlerden biri bara bölme tekniğini kullanmaktır. Bara bölme yöntemi iki bara bulunan transformatör merkezlerinde fiderleri uygun baralara dağıtarak baralar arasındaki bağlantının kesilmesi suretiyle uygulanmaktadır. Bara bölme yoluyla şebeke konfigürasyonunda yapılan değişiklikler neticesinde her ne kadar kısa devre akımları sınırlandırılabilse de N-1 güvenliğinde bozulmalar ve güç kayıplarında artışlar söz konusu olabilmektedir. Kısa devre akımlarını sınırlandırmak amacıyla sistem eşdeğer empedansını yükseltmenin bir sonucu olarak güç kayıpları da artmaktadır. Kısa devre akımları ile güç kayıpları arasında bulunan bu çıkar çatışması nedeniyle iki amaç arasında bir denge noktasının bulunması gerekmektedir. Bu doğrultuda çalışmamız kapsamında bara bölme optimizasyonu probleminin amaçları kısa devre akımları ve aktif güç kayıpları olarak seçilmiş ve N-1 güvenliği probleme kısıt olarak eklenmiştir. Problemin çözümünde Pareto-optimal kavramını Genetik Algoritmayla birleştiren kısıtlı NSGA-II algoritması çok amaçlı bara bölme optimizasyonu problemini çözmek için kullanılmıştır. Oluşturulan matematiksel model ve kullanılan algoritma IEEE RTS 96baralı test sisteminde uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar önerilen yaklaşımın kısa devre akımlarını gerektiği kadar sınırlandırma, güç kayıplarının aşırı yükselmesini önleme ve N-1 güvenliğini sürdürme açısından şebekenin güvenli çalışma topolojilerini elde etmede başarılı sonuçlar verdiğini göstermektedir.