A Novel MDP Based Decision Support Framework to Restore Earthquake Damaged Distribution Systems

Electric power network expanded rapidly in recent decades due of the excessive need of electricity in every aspect of life, including critical infrastructures such as medical services, and transportation and communication systems. Natural disasters are one of the major reasons of electricity outage. It is extremely important to restore electrical energy in the shortest time possible after a disaster. This paper proposes a decision support method for electric system operators to restore electricity to the critical loads in a distribution system after an earthquake. The proposed method employs Markov Decision Process to find the optimal restoration scheme based on the Probability of Failure of critical structures determined by using the Peak Ground Acceleration values recorded by observatories and earthquake research centers during earthquakes.Comment: Presented in ISGT 201

Centralized Microgrid Control System in Compliance with IEEE 2030.7 Standard Based on an Advanced Field Unit

The necessity for the utilization of microgrids emerges from the integration of distributed energy resources, electric vehicles, and battery storage systems into the conventional grid structure. In order to achieve a proper operation of the microgrid, the presence of a microgrid control system is crucial. The IEEE 2030.7 standard defines the microgrid control system as a key element of the microgrid that regulates every aspect of it at the point-of-interconnection with the distribution system, and autonomously manages operations such as the transitions of operating modes. In this paper, a microgrid control system is developed to achieve real-time monitoring and control through a centralized approach. The controller consists of a centralized server and advanced field units that are also developed during this work. The control functions of the centralized server ensure the proper operation during grid-connected and island modes, using the real-time data received via the advanced field unit. The developed server and the field unit constitute a complete system solution. The server is composed of control function and communication, database, and user interface modules. The microgrid control functions comprise dispatch and transition core-level functions. A rule-based core-level dispatch function guarantees the security of supply to critical loads during the islanded mode. The core-level transition function accomplishes a successful transition between the operation modes. Moreover, a communication framework and a graphical user interface are implemented. The presented system is tested through thecases based on the IEEE 2030.8 standard

Güç kalitesi çalışmalarında uygulanmış saha verilerine dayalı yeni bie eao modeli.

Electric Arc Furnace (EAF) modeling has been a common research area to date. This thesis work proposes a new field-data based EAF-specific model. The data used in developing the proposed model is obtained from field measurements of instantaneous voltages and currents of EAF the plants. This model presents the dynamic behavior of the EAF system including all its parts, which are the EAF transformer, the secondary circuit, the electrodes moving and the arc itself. It consists of a cascade connected variable-resistance and –inductance combination to represent the variation in time of the fundamental frequency, and a current source in parallel with it to inject the harmonics and interharmonics content of the EAF current. The proposed model is capable of representing both AC and DC EAFs, whose controllers’ set points are the impedance values seen from the low voltage (LV) side of the EAF transformer. The validity of the proposed model has been verified by comparing EMTDC/PSCAD simulations of the model with the field measurements. The results obtained have shown quite satisfactory correlation between the behavior of the proposed model and v the actual EAF operation. To show the advantages of the model while developing FACTS solutions for power quality (PQ) problem mitigation of a given busbar supplying single- or multi-EAF installations, various applications are presented.M.S. - Master of Scienc

A Decentralization Method for Hybrid State Estimators

Hybrid state estimation determines the states of systems monitored both by conventional SCADA measurements and PMUs. This paper proposes a decentralization method in order to improve the computational performance of hybrid state estimators with minimum loss of accuracy. The proposed method utilizes sensitivity matrix that relates measurement errors to state estimates in order to form the so-called isolated bus groups and observable subislands. Although the proposed decentralization method can be applied to any state estimator, the paper is developed using a least absolute value (LAV) estimator for demonstration purposes, which is known to be robust against bad data. The high computational burden of LAV estimator compared to the well-known weighted least squares estimator is eliminated, thanks to the proposed decentralization method

MİLGES Projesi Kapsamında Kurulacak Olan Güneş Enerjisi Santralinin Türkiye Elektrik Sistemine Etkilerinin İncelenmesi

TÜBİTAK destekli MİLGES projesi kapsamında, 10 MW'lık bir güneş enerjisi santrali (GES) kurulacaktır. Bu projede, kurulacak olan GES'in ülkemiz elektrik şebekesine etkileri incelenecektir. GES ülkemiz elektrik üretiminin büyük kısmının sağlandığı Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nde kurulacaktır. Bu bölgeden enerji iletiminin çok yüksek miktarda olması zaman zaman sorunlar yaşanmasına sebep olmaktadır. Bu yüzden sisteme eklenecek olan GES, kurulu gücü ülkemiz kapasitesinden çok küçük olmasına rağmen, bu araştırmaya konu olmuştur. Bu çalışma kapsamında bölgenin güneşlenme potansiyeli göz önüne alınarak GES'in yıllık (aylara göre) elektrik enerjisi üretim karakteri çıkarılacaktır. Çıkan karakter uyarınca, TEİAŞ'ın enerji tüketim istatistikleri temel alınarak, yıl boyunca GES'in elektrik üretimine katkısı hem enerji olarak hem de yaklaşık maliyet olarak hesaplanacaktır. Bunun yanı sıra en kötü durum senaryoları ile benzetim çalışmaları yapılacaktır. Son olarak benzer güneşlenme karakteristiğine sahip bölgelere bilgisayar ortamında GES'ler eklenerek Türkiye şebekesinin geleceğine dönük benzetim çalışmaları yapılacaktır. Yapılan çalışmalar ikinci donem tez danışmanı ataması yapılacak bir öğrenci ile devam ettirilecek, ve öğrencinin tez çalışmalarının temelini oluşturacaktır. Sonuçlar bir konferans bildirisi olarak uluslararası düzeyde sunulacaktır

Incorporation of generator maintenance scheduling with long-term power sector forecasting and planning studies

The objective of this study is to propose a dynamic generator maintenance scheduling (GMS) algorithm for long-term power sector forecasting and planning studies in which electricity price and the resulting supply composition are determined with merit-order dispatch. Compatible with the GMS algorithm, a reasonable strategy for the utilisation of storage hydropower plants along with clear definitions for each stage including must-run renewable electricity generation modelling, calculation of reserve capacity, derivation of scenarios for storage hydropower plants and problem formulation is presented. Generation from storage hydropower plants are modelled such as must-run and price-dependent parts, to better approximate reality. The proposed structure is tested with real data of the Turkish system, with a demand and capacity projection in the long term. The results are compared with the actual maintenance plan of the base year and the general profile is evaluated as satisfactory. The results show that the GMS plan and profile may significantly change based on hydro and renewable generation expectation, future capacity evolution, and storage hydropower plant utilisation. Therefore, the proposed GMS algorithm can be utilised especially in long-term price forecasting and supply modelling studies, instead of using a fixed factor to represent the maintenance effect on available generation capacity

Depremde Zarar Görmüş Orta Gerilim Elektrik Dağıtım Şebekelerinde Ayağa Kaldırma için Karar Destek Yöntemlerinin Geliştirilmesi

Elektrik dağıtım sistemlerinin kesinti sonrası ayağa kaldırılması uzun zamandır çalışılmakta olan bir problemdir. Özellikle gelişen haberleşme teknolojisi ile bu alandaki karar destek çalışmaları ciddi bir mesafe kat etmiş olsa da afet durumlarında nasıl bir yol izlenmesi gerektiği halen ciddi bir araştırma potansiyeli taşımaktadır. Operasyonel bir hatadan ya da bir arızadan kaynaklı kesintileri afet durumunda oluşan kesintilerden ayıran en büyük fark şebeke yapısında meydana gelen değişikliklerdir. Afet sonrasında şebekedeki bazı bileşenler (elektrik direkleri, dağıtım transformatörleri, vb.) kullanılamaz hale gelebilir, üstüne üstlük bu bileşenlerin güncel durumları da bilinmeyebilir. Diğer bir ifadeyle deprem sonrasında ayağa kaldırılmak istenen şebekenin topolojisi hakkında sistem operatörü kısıtlı bilgiye sahip olabilir. Bu proje ile deprem yüzünden şebeke topolojisinde oluşan belirsizliğe karşı sistem operatörüne şebekeyi ayağa kaldırmada yardımcı olacak bir karar destek yöntemi geliştirilmiştir. Bu sayede özellikle kritik müşterilere enerjinin en kısa zamanda iletilmesi sağlanacak, dizel jeneratör kullanım süresi en aza indirilecek ve böylece daha güvenilir ve sürekli enerjilendirme sağlanmış olacaktır. Proje kapsamında olası bir deprem durumu için kritik sistem elemanlarının afet durumuna yönelik performans analizi yapılmış ve analitik yöntemler ile bu elemanların deprem sonrasında kullanılabilir kalıp kalamayacağı olasılıksal olarak tespit edilmiştir. Böylece performans değerlendirmesine yönelik bir prosedür oluşturulmuştur. Geliştirilen prosedür çevrimiçi olarak çalışabilmekte, meydana gelen depremin yeri ve şiddeti bilgilerini kullanarak en gerçekçi sonuçları hesaplayabilmektedir. Yapısal analiz sonrası elde edilen ayakta kalma olasılıklarını kullanan, Markov Karar Süreci tabanlı bir karar destek yöntemi proje kapsamında geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem gerçek zamanlı çalışarak sistem operatörüne optimum karar desteği sağlamaktadır. Yöntem sahadan gelen bilgileri (ihbarlar, havadan görüntüler, ekiplerden gelen geri bildirimler, vb.) de kullanarak sürekli güncellenen bir ayağa kaldırma stratejisi önerebilmektedir. Orta gerilim dağıtım sistemlerinde gittikçe yaygınlaşan dağıtık üretim birimleri de geliştirilen karar destek yöntemi tarafından değerlendirilmektedir. Ayağa kaldırma süresinin en aza indirilmesi açısından konvansiyonel üretim tesislerinin mikro-şebeke olarak çalışabilmesi de karar destek yöntemi tarafından göz önüne alınmıştır

A Fast Decoupled State Estimator for Systems Measured by PMUs

Given the rapid increase in the number of phasor measurement units (PMU) installed in substations in recent years, it is not unrealistic to assume that most transmission systems will be fully observable by only PMU measurements in the not so distant future. Such a scenario will enable faster and numerically easier state estimation solution which will be non-iterative due to the linearity of the PMU measurement equations. However, as will be shown in this paper, the benefits do not end there and a closer look at these equations reveals further possibilities of simplification and therefore improved performance of state estimators that use only PMU measurements. Specifically, the paper formulates an alternative decoupled solution, which reduces the size of the state estimation problem, increases computational performance yet maintains high solution accuracy. Both state estimation as well as bad data processing can be efficiently carried out within the developed decoupled formulation

Observability and Criticality Analyses for Power Systems Measured by Phasor Measurements

This paper proposes observability and measurement criticality analysis methods for any type of current phasor measurement configurations. Measurement Jacobian cannot be decoupled when using current phasor measurements and thus conventional methods of network observability analysis can no longer be used. Current phasor measurements may be classified into two types based on their configuration. Depending on whether there is a voltage phasor measurement at the sending end of the measured line or not, a current phasor measurement configuration may be referred to as of type-1 or type-2, respectively. Two methods which can handle conventional as well as phasor measurements, one being a modified version of the conventional method for type-1, and the other being a new method for type-2 phasor measurements, are developed and presented. Moreover, due to the fully coupled model used in the analysis, a method to handle voltage magnitude measurements is also developed