Smart methods in electrical distribution systems: Minimization of voltage deviations

Abstract

Mevcut elektrik dağıtım sistemlerini, günümüzde artan enerji ihtiyacı doğrultusunda daha verimli hale getirmek amacıyla akıllı dağıtım sistemleri kavramı ortaya çıkmıştır. Bu tezde, elektrik dağıtım sistemlerinde voltage sapmasını sezgisel algoritmalar kullanarak en küçükleştirmeye çalışan çalışmalar incelenmiştir. Literatürde de kullanılan, Gri Kurt Optimizasyon algoritması (GWO), Balina Optimizasyon algoritması (WOA) ve Karınca Aslanı Optimizasyon (ALO) algoritmaları kullanılarak yük akış testleri 33 baralı, 69 baralı ve 141 baralı test sistemlerinde çalıştırılmış ve gerilim değerlerinde iyileşmeler görülmüştür. Bu tezin amacı, elektrik dağıtım sistemlerindeki gerilim sapmalarını en aza indirme problemi için meta-sezgisel algoritmalar kullanan açık kaynaklı bir yazılım aracı geliştirmektir. Yazılımın kullanıcısı, gerilim sapmalarını en küçükleştirmek için iki seçeneğe sahiptir, bunlardan ilkinde dağıtık üretim kaynakları ve kademe değiştiriciler kullanılır, ikincisinde ise bataryalar ve kademe değiştiriciler kullanılır. Kullanıcı optimizasyon öncesinde 33 bus, 69 bus ve 141 bus test sistemlerinden birini ve GWO, WOA ve ALO algoritmalarından birini seçebilir. Kullanıcı kendi yük profilini yükleyebilir. Sistemdeki dağıtık üretim kaynaklarının, bataryaların ve kademe değiştiricilerin adetleri program üzerinden ayarlanabilir. Optimizasyonun kaç iterasyon ve tur süreceği de ayarlanabilmektedir. Optimizasyon sonucunda kullanıcıya ana durum ve optimize edilmiş durum arasındaki değişim, bataryalardaki 24 saatlik güç durum değişimi, 24 saatlik kademe değiştirici değerleri değişimi grafikleri gösterilir.

The concept of smart distribution systems has emerged to make the current electricity distribution systems more efficient in line with the increasing energy need. In this thesis, studies that try to minimize the voltage deviation in electrical distribution systems using heuristic algorithms are examined. Power flow tests were run in the 33 bus, 69 bus, and 141 bus test systems using the Grey Wolf Optimization algorithm (GWO), Whale Optimization algorithm (WOA), and Ant Lion Optimization (ALO) algorithms, which are also used in the literature, and improvements in voltage values were observed. The aim of this thesis is to develop an open-source software tool that uses meta-heuristic algorithms for the problem of minimizing voltage deviations in electrical distribution systems. The software tool user has two options to minimize voltage deviations, the first of which is distributed generation sources and tap changers, and the second is batteries and tap changers. Before optimization, the user can choose one of the 33 bus, 69 bus, and 141 bus test systems and one of the GWO, WOA, and ALO algorithms. The user will be able to load his/her own load profile. It can adjust the number of DGs, batteries, and tap changers in the system through the program. The number of iterations and run the optimization takes can also be adjusted. As a result of the optimization, the user is shown graphs of the change between the base case and the optimized case, the 24-hour power state change in the batteries, the 24-hour tap changer values change.