Search

In this study, the optimization of the penetration level and allocation of distributed generation (DG) in single- and multiple- DG concepts are investigated on three typical test networks in order to obtain more reliable DG-integrated power system and develop some rules to be used at network management centers. An improper integration of DG units, without detailed analysis, decreases the reliability and efficiency of power networks. Although DGs can decrease power loss and improve voltage profile, they can cause the congestion on transmission lines at some penetration levels. For this reason, line flows are also considered besides power loss and voltage profile in this paper. In this manner, a threshold penetration level is investigated by considering both single- and multiple- DG concepts. According to the results of optimization, voltage profiles and line flows are observed on the IEEE test networks while minimizing power loss in order to reveal some rules in terms of power system planning, Bu çalışmada, dağıtılmış enerji üretim tesisleri (DEÜ) entegre edilmiş elektrik şebekelerinin daha güvenilir çalıştırılabilmesine ve yönetilebilmesine yardımcı olması noktasında bazı kurallar geliştirilebilmesi amacıyla üç farklı şebeke üzerinde farklı sayıdaki DEÜ tesislerinin optimum katılım oranlarının (KO) ve bağlanma noktalarının belirlenmesine yönelik analizler yapılmıştır. DEÜ entegre edilmiş şebekelerin detaylı bir analizi yapılmaksızın şebekeye rastgele dahil edilmesi şebekenin güvenilirliğinin ve veriminin azalmasına neden olabilmektedir. DEÜ konsepti her ne kadar şebeke kayıplarında azalma ve gerilim profillerinde iyileştirmeye yardımcı olsa da, mevcut iletim hatlarının kapasiteleri bazı KO seviyelerinde yetersiz kalabilmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada şebeke kayıpları ve gerilimlerin yanı sıra mevcut hat kapasiteleri de analizlerde dikkate alınmıştır. Bu bağlamda, tek ve birden fazla DEÜ bağlantılarında bir eşik KO değerinin olup olmadığı araştırılmıştır. Optimizasyon sonuçları neticesinde, şebeke planlaması açısından bazı temel kuralların elde edilmesi amacıyla şebeke kayıpları minimize edilirken gerilim profili ve hat akışları IEEE test şebekeleri üzerinde gözlemlenmiştir

High penetration of photovoltaic (PV) systems is expected to play important roles as power generation source in the near future. One of the typical deployments of PV systems is without supervisory mechanisms to monitor the physical conditions of cells or modules. In the longer term operation, the cells or modules may undergo fault conditions since they are exposure to the environment. Manually module checking is not recommended in this case because of time-consuming, less accuracy and potentially danger to the operator. Therefore, provision of early automatic diagnosis technique with quick and efficient responses is highly necessary. Since high accuracy is the important issue in the diagnosis problems, the paper present fault diagnosis method using three-layered artificial neural network. A single artificial neural network (ANN) is not suitable to provide precise solution for this fault identification. Therefore, several ANNs are developed, then automatic control based module voltage terminal is established. The proposed method is simple and accurate to detect the exact location of short-circuit condition of PV modules in array.

In the last couple of years Bluetooth has gained a large share in the market of home and personal appliances. It is now a well established technology a short range supplement to the wireless world of 802.11. The two main trends of research that have sprung from these developments are directed towards the coexistence and performance issues of Bluetooth and 802.11 as well as the co-existence in the very short range of multiple Bluetooth devices. Our work aims at thoroughly investigating different aspects of co-channel interference and effects of transmission power, distance and 802.11 interference on Bluetooth connections., {"references":["Bluetooth Specivication SIG,(Online), Available: http://www.bluetooth.com","N. Abramson, The throughput of packet broadcasting channels, IEEE Trans.Comm., vol. COM-25, pp.117-128, Jan.1997","J. Haarsten, Bluetooth - the universal radio interface for ad hoc, wireless connectivity, Erricsson Review, no.3, pp.110-117, 1998.","S.Zurbes, Considerations on Link and System Throughput of Bluetooth Networks, PIMRC 2000, pp.1315-1319","C.M.Cordeiro, D.P.Agrawal, D.H.Sadok, Interference Modelling and Performance of Bluetooth MAC protocol, IEEE Trans. Comm. Vol 2, No.6, Nov. 2003. pp.1240-1246","J.P.Lynch, Co-channel Interference in Bluetooth Piconets, Virginia Polytechnic Institute, Master of Science Thesis, Ch.3, 2002","C.Hsu, Y.J.Joung, An NS Based Bluetooth Topology Construction Simulation Environment, Proceedings of the 36th annual Simulation Symposium, ANSS 2003","G.Tan, Blueware: Bluetooth Simulator for NS-2, (Online), Available from: godfreyt@lcs.mit.edu","Bluetooth Extension for NS, (Online}, Available:\nhttp://oss.software.ibm.com.d/developmentworks/opensource/bluehoc/\n[10] Matlab Simulink, (Online), Available: http://www.mathworks.com/matlabcentral/bluetooth_file\n[11] Network Simulator (NS-2), (Online), Available: http://www.mash.cs.berkley.edu/ns"]}

ÖZET FOTOVOLTAİK JENERATÖRLERİN KISMİ GÖLGELENME VE UYUMSUZLUK KOŞULLARINDA BULANIK MANTIK KONTROLÖR İLE MAKSİMUM GÜÇ NOKTASI KONTROLÜ VE FARKLI SİSTEM KONFİGÜRASYONLARMIN KARŞILAŞTIRILMASI KARATEPE, Engin Doktora Tezi, Güneş Enerjisi Enstitüsü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Metin ÇOLAK ve Dr. Mutlu BOZTEPE Bu tez çalışmasının ilk aşamasında farklı sıcaklık ve ışınım koşullan için güneş pili tek diyot eşdeğer devre parametrelerinin değişimi incelenmiş ve yapay sinir ağlan tabanlı yeni bir model geliştirilmiştir. Tezin ikinci aşamasında, geliştirilen güneş pili modeli kullanılarak, seri- paralel, tam-çapraz, ve köprü bağlantı konfigürasyonlannda fotovoltaik (PV) örgülerin kısmi gölgelenme ve elektriksel uyumsuzluk koşullarına verdiği cevap, sistem verimi ve maksimum güç noktası takibi geriliminin değişim aralığı açısından ayrıntılı olarak analiz edilmiştir ve birbirleriyle karşılaştinlmıştir. Tezin üçüncü aşamasında, kısmi gölgelenmeden dolayı oluşan güç kayıplarım azaltmak için yeni bir kontrol sistemi önerilmiştir. PV örgüdeki her bir kola, giriş gücünü PV örgünün çıkışından alan bir DC/DC dönüştürücü bağlanarak oluşturulan bu sistem, belirli bir seviyede gölgelenmiş modülleri devre dışı bırakarak, PV sistemi yerel maksimum güç noktalarına takılmadan çalıştırabilmektedir. DC/DC dönüştürücünün kontrolünde bulanık mantık kullanılmıştır. AmaMar sSzciHer: Fotovoltaik, kısmi gölgelenme, maksimum güç noktası, bulanık mantık, elektriksel uyumsuzluk, sistem sentezi. vu ABSTRACT MAXIMUM POWER POINT TRACKING CONTROL for PARTIALLY SHADED PHOTOVOLTAIC ARRAY amd MISMATCHING CONDITIONS USING FUZZY CONTROLLER amd COMPARISON of DIFFERENT INTERCONNECTED PHOTOVOLTAIC ARRAYS KARATEPE, Engin PhD in Solar Energy Institute Supervisors: Prof. Dr. Metin ÇOLAK and Dr. Mutlu BOZTEPE In the first stage of this thesis, a neural network based approach solar cell model is developed for improving the accuracy of the electrical equivalent circuit of solar cell for the all operating conditions. The accuracy and generalization of the proposed model is demonstrated by comparing test results with actual data. In the second stage, the effects of inhomogeneous irradiation distribution on the energy output of different interconnected configurations of photovoltaic arrays, such as series- parallel, total cross tied and bridge-link, are analyzed and compared. In the third stage, a novel power compensation control system for partially shaded photovoltaic systems. The proposed system can track the global maximum power point of partially shaded PV arrays by forward bias of bypass diodes of the shaded modules by using a DC/DC converter. A fuzzy control algorithm is used for regulating DC/DC converter. The effectiveness of the proposed system investigated and is confirmed from some partially shaded scenarios. Keywords: Photovoltaic, partially shaded, maximum power point, fuzzy logic, mismatching, system synthesis. 175

V ÖZET FİBER-RADYO HEBERLEŞME SİSTEMLERİNDE KILAVUZ - TAKİPÇİ YANBAND ENJEKSİYON KİLİTLEME TEKNİĞİ VE ERBİUM KATKILI YÜKSELTİCİLERİN ETKİSİ KARATEPE, Engin Yüksek Lisans Tezi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Gökalp KAHRAMAN Şubat, 2000, 63 sayfa Bu tez çalışmasında optik metodlarla milimetredalga sinyali elde etme motodlarından kılavuz/takipçi yanband enjeksiyon kilitleme tekniği incelenmiştir. Fiber-radyo haberleşme sistemleri üzerine kurulu kablosuz haberleşme sistemleri önümüzdeki yüzyılda çok büyük bir rol üstlenecektir. Fiber radyo sistemlerinde iletilmek istenen sinyaller fiber kablolar üzerinden istenen anten ünitelerine iletilirler. Bu sistemlerin gelişimi milimetre dalga sinyallerinin optik üretiminine, modülasyonuna ve iletilme tekniklerinin geliştirilmesine bağlıdır. Kılavuz-takipçî yanband enjekîyon kilitleme tekniğinde takipçi lazer doğrudan modüle edildiğinde elde edilen sinyal üzerinde teorik ve deneysel çalışmalar yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar 60GHz mm-dalga sinyali üzerindeki modülasyon tipinin, modülasyon ve takipçi lazere enjekte edilen güçlere bağımlı olduğu ve yüksek güçlerde faz modülasyon elde edilebildiğini göstermiştir. Yapılan deneyler sonucu EDFA kazanç eğiminden kaynaklanabilecek gürültünün çalışılan dalgaboyu aralığında ihmal edilebilir olduğu anlaşılmıştır. Anahtar sözcükler:fiber optik.optik milimetre dalga üretimi ve modülasyonu, EDFA. In this thesis, millimeter wave signals generation and modulation by using master-slave enjection locking technique has been studied. The wireless communications based on fiber-radio technologies are expected to find an increasing role in telecommunication networks over the next decade. Radio over fiber systems utilise optical fibre transmission to deliver radio signals directly to free space radiation. Deployment of this systems are dependent on the development of efficient and straightforward, optical generation, modulation and transmission of millimeter wave signals. Direct modulating of slave laser in a master/sieve optical sideband injection locking mm-wave generation scheme is investigated experimentally and therotically. It is shown that this modulation produces predominantly phase modulation on the 60GHz subcarrier for controlled levels of inj'ection and modulation powers, thereby providing a simple method for information transmission. The EDFA gain-tilt effect in the amplification of mm-wave modulated signals have been investigated experimentally. It is found that the EDFA gain-tilt is negligible over the operating wavelength range and has no effect on the information signals carried on the mm-wave subcarrier.as it could not be detected within the sensitivity. Key words:Fiber optic,milimeter wave generation, modulation, EDFA. 63

Bu tez çalışması kapsamında üç farklı tip fotovoltaik modülün, Çok kristal silisyum, CIS tipi ince film ve Boya esaslı ince film fotovoltaik modül performans parametreleri, kısa devre akımı (Isc), açık devre gerilimi (Voc), dolum faktörü (FF), maksimum güç noktası gücü (Pmpp), maksimum güç noktası gerilimi (Vmpp), maksimum güç noktası akımı (Impp) ve fotovoltaik modül verim ( ) değişimi atmosfer koşulları altında gözlenmiştir. Fotovoltaik modülleri farklı çalışma koşullarda kıyaslayabilmek için, fotovoltaik modül yüzeylerine yapay gölgeleme yapılmış, gölgeleme etkisi altında ve gölgeleme etkisi olmayan, 39W/m2-1048W/m2 ışınım aralığında ölçüm alınmıştır. Ölçümlerde kullanılan Atersa A-65P çok kristal silisyum fotovoltaik modül, Sulfercell SCG-HV-F CIS tipi ince film fotovoltaik modül üreticilerden temin edilmiştir. Boya esaslı ince film fotovoltaik modül tez kapsamında Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü laboratuarlarında üretilmiş ve tüm ölçümlerde kullanılmıştır. In this thesis photovoltaic parameters suc as short circuit current (Isc) Open circuit voltage (Voc), Fill Factor (FF), Maximum power point (Pmpp), Maximum power point voltage (Vmpp), maximum power point current (Impp) and overall conversion efficieny ( ) of three different solar cell technolgies, crystal Silicon (c-Si), Copper Indiun Galium Sulfide (CIGS) and Dye Sensitized solar cell were investigated under outdoor conditions. In order to compare the solar cell performances under different illumination conditions, different artificial shadow effects were demomstrated on solar cell surfaces and compared with normal non-shadow condions in the range of irradiation of 39 W/m2-1048 W/m2 where measurements were taken. In this thesis Atersa A-65P c-Si module and Sulfurcell SCG-HV-F type CIGS module were used purchased from manufacturer. Dye Sensitized solar cell (DSSC) modules were manufactured and characterized in Ege University Solar Energy Institute. 145

Dağıtım şebekelerinde fotovoltaik (FV) sistemlerin katılım oranlarının artmasıyla birlikte FV eviricilerin etkilerinden dolayı harmonik bozulmalar da artmaktadır. Bu nedenle, güç kalitesi açısından optimal FV katılım oranının belirlenmesi önemli bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, yük profilinin belirsizliği ve güneş ışınımındaki değişimlerden dolayı FV sistem çıkış gücünün değişkenliği göz önünde bulundurulmuştur. Bu kapsamda, dengesiz üç fazlı dağıtım sistemlerinde optimal FV katılım oranlarını belirlemeye dayalı optimizasyon problemi, Interior Point (IP) yönteminin sırasıyla Monte Carlo Simulasyonu (MCS) ve k – ortalamalar kümeleme yöntemi ile birlikte gerçekleştirilmesi sonucu çözülmüştür. FV sistem şebeke akımının harmonik bileşenlerinin güneş ışınımına bağlılığı önerilen yöntemlerde göz önünde bulundurulmuştur. Döngü referans yapısına dayalı güç akışı analizi yöntemi FV sistemlerin ve doğrusal olmayan yüklerin bağlı bulunduğu dağıtım şebekelerinde harmonik parametrelerini belirlemek için kullanılmıştır. Bu güç akışı analizi tekniğinden elde edilen gerilimdeki toplam harmonik bozulma, gerilimdeki tekil harmonik bozulma ve RMS gerilimi gibi güç kalitesi parametreleri göz önünde bulundurularak, önerilen optimizasyon yöntemlerinde optimal FV katılım oranları belirlenmiştir. Dağıtım şebekelerinde harmonik kısıtlar dikkate alınırken FV sistemlerin optimal katılım oranlarının maksimize edilmesi açısından önerilen yöntemlerin etkinliği elde edilen sonuçlardan görülmüştür., Harmonic distortions increase because of the influences of PV inverters by the increasing penetration levels of PV systems in the distribution networks. Thus, it is important problem to obtain the optimal PV penetration level for maintaining the power quality. In this thesis, the uncertainty of load profile and the intermittent characteristic of PV system output power due to changes in solar irradiance are considered. In this context, the proposed optimization problem based on determining the optimal PV penetration levels in unbalanced three phase distribution systems is solved by performing the IP method together with MCS and k – means clustering, respectively. The dependence of the harmonic components of PV system grid current on the solar irradiance is taken into account in the proposed methodologies. The loop frame of reference based power flow analysis method is utilized to determine the harmonic power quality parameters in distribution networks where the PV systems and nonlinear loads are connected. The optimal PV penetration levels are determined by considering the harmonic power quality parameters such as total harmonic voltage distortion, individual harmonic voltage distortion and RMS voltage in the proposed optimization procedure. The effectiveness of proposed methods is observed from the obtained results in terms of maximizing the optimal PV system penetration levels while taking into account harmonic limits in distribution networks.

Dünyadaki elektrik tüketimi hızla artmaktadır bundan dolayı güç sistemi planlamacıları için şebeke planlaması büyük önem arz etmektedir. Bu bağlamda, artan yük talebini ekonomik ve güvenli bir şekilde karşılamak için iletim hattı planlaması (İHP) ve reaktif güç planlaması (RGP) yapılmalıdır. Bu kapsamda, İHP ve RGP farklı açılardan değerlendirilmiştir. İlk olarak, İHP problemlerinde kullanılan çeşitli şebeke modelleri detaylı bir şekilde sunulmuştur. Bir sonraki adımda, İHP probleminde güç kayıplarının önemi lineerleştirilmiş AC ve DC kayıplı modeller kullanılarak gösterilmiştir. Bu problemde, ekonomik dağıtım ve İHP problemlerini birlikte çözmek amacıyla iki-seviyeli programlama kullanılmıştır. Buna ek olarak, ikinci dereceden terimlerin lineerleştirilmesinde oluşabilecek yapay `fictitious` durumların İHP sonuçlarına etkisi incelenmiştir. Üçüncü adımda, çok-aşamalı şebeke planlaması sunulmuştur; ilk aşamada DC kayıplı model kullanarak İHP gerçekleştirilmiştir, ikinci aşamada ise voltaj profilini iyileştirmek için RGP yapılmıştır. Daha sonra, elde edilen şebekenin uzun süreli çalışma performansı test edilmiştir ve önerilen yöntemin etkinliği irdelenmiştir. Dördüncü adımda, rüzgâr enerjisinin ve yükün belirsizliği ve N-1 kısıtlılık durumları düşünülerek çok-aşamalı şebeke planlama metodolojisi sunulmuştur. Rüzgâr enerjisinin ve yükün belirsizliğini temsil etmek için güven aralığına bağlı olarak senaryolar önerilmiştir. İlk aşamada, N-1 kısıtlılık durumları düşünülerek İHP gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise şebekede kısıtlılık olmadığı durumda kapasitörlerin optimum yerleştirilmesi RGP'nin ilk kısmı olarak gerçekleştirilmiştir. Üçüncü aşamada ise N-1 kısıtlılık durumlarında SVC'lerin optimum yerleştirilmesi RGP'nin ikinci kısmı olarak gerçekleştirilmiştir. Son aşamada, elde edilen şebeke SC-ACOPF kullanarak en kötü senaryolar altında test edilip ilave iyileştirmelerin gerekli olup olmadığı tespit edilmiş ve nihai şebeke planı elde edilmiştir. The world's electrical consumption increases rapidly, so the network expansion planning becomes a crucial issue for power system planners. In that manner, the transmission expansion planning (TEP) and the reactive power planning (RPP) should be performed in order to meet the growing demand in economically and securely. In this context, the TEP and RPP problems are investigated in different aspects. First of all, the different network models used in TEP problems are presented in a detail. Secondly, the importance of power loss in the TEP problem is presented by using linearized AC and DC lossy network models. In the problem, bi-level programming is used to solve both economic dispatch and TEP problem. In addition, the impact of fictitious issue on the TEP results is presented. Thirdly, a multistage network expansion planning is presented; in the first stage the TEP is performed by using DC lossy network model and the RPP is performed in order to improve the voltage profile in the second stage. Then, the performance of the obtained network is tested over a long term period and the effectiveness of proposed method is presented. Fourthly, a multistage methodology considering the wind and load uncertainties, and N-1 contingency conditions is presented. The scenarios based on corresponding confidence intervals are proposed to represent the uncertainties of load and wind generation. In the first stage, the TEP is performed considering N-1 contingency conditions. In the second stage, the capacitors are allocated for normal condition as the first part of RPP. In the third stage, SVC is allocated for N-1 contingency conditions as the second part of RPP. Finally, the obtained network is tested using SC-ACOPF under worst conditions to determine whether reinforcement is required or not to avoid any violation in power system. 92

Güç sistemlerinde gerilim kararsızlığı genellikle aşırı yüklenme durumunda yetersiz reaktif güçten dolayı meydana gelmektedir. Son yıllarda, elektrik şebekelerindeki gelişmeler ve yük artışı, gerilim kararsızlığına ve şebeke çökmelerine neden olabilmektedir. Bu bağlamda, gerilim profilinin iyileştirilmesi için yük altında tap ayarlı transformatörler ve statik var kompansatörler önemli bir rol oynamaktadır. Bu tez çalışmasında, yük altında tap ayarlı transformatör ve statik var kompansatörün gerilim kararlılığı üzerindeki etkileri IEEE-14 ve IEEE-30 baralı test sistemleri üzerinde ayrıntılı bir şekilde analiz edilmiştir. Tezin ilk aşamasında sistemdeki gerilim kararlılığı açısından hassas baralar tespit edilmiştir. Daha sonra bu baralar üzerinden tap ayarlı transformatör ve statik var kompansatörün gerilim kararlılığına olan etkileri PV ve QV eğrileri aracılığıyla incelenmiştir. Bu kapsamda öncelikle her cihaz ayrı ayrı ele alınarak her cihazın gerilim kararlılığındaki etkisi gözlenmiştir. Sonraki aşamada, oluşturulan senaryolar altında bu iki cihazın birlikte kullanılması durumunda gerilim kararlılığı analizleri gerçekleştirilmiştir. Tezin son aşamasında ise, sistemde birden fazla tap ayarlı transformatör bulunduğu durumda bara gerilimlerinin istenen aralıkta kalabilmesi için uygun kademe oranlarının seçimi ile ilgili analizler yapılmış ve kademe oranlarının gerilim profiline olan etkileri incelenmiştir., Voltage instability usually results from insufficient reactive power in case of overload in power systems. In recent years, development of the electrical power networks and increase in load demands can lead to the voltage instability and network collapse. In that manner, on load tap changing transformers and static var compensators play an important role in improving the voltage profile. In this thesis, the effects of on load tap changing transformers and static var compensators are analyzed in details on voltage stability in the IEEE-14 and IEEE-30 bus test networks. In the first stage of this thesis, sensitive buses of the system are determined in terms of voltage stability. Then, the effects of the tap changing transformers and the static var compensators on the voltage stability are analyzed by using PV and QV curves. In this scope, firstly each device is considered seperately and the effect of each device on the voltage stability is observed. Second, voltage stability analysis is performed when both devices are used together under different scenarios. In the last stage of the thesis, in case of more than one tap changing transformer in the system, in order to keep the bus voltages within the desired limit, the analysis of selection of suitable transformer tap ratio is presented and the effects of the tap ratio on the voltage profile are examined.

Güç sistemlerinde yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan fotovoltaik tabanlı dağıtılmış enerji üretim sistemlerinin son yıllarda hızla artmasıyla birlikte bu sistemlerin bünyesinde bulundurduğu fotovoltaik arayüzlerinden dolayı enterkonnekte sistemde oluşan harmonik bozulmalar da artmaktadır. Ayrıca, günlük hayatta kullanılan elektronik cihazların nonlineer karakteristikli olması, güç kalitesini önemli ölçüde etkilemektedir. Enerji talebindeki artışlara bağlı olarak giderek daha karmaşık bir yapı alan elektrik şebekelerinde güç kalitesi de göz önüne alınması gereken önemli bir unsur olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında doğrusal olmayan yüklerin bulunduğu bir elektrik şebekesinde fotovoltaik sistemlerin bağlandığı ve bağlanmadığı durumlarda sistemin ayrıntılı olarak harmonik güç akışı analizi yapılmış ve sonuçlar ayrıntılı bir şekilde irdelenmiştir. Güç kalitesinin sürekliliği ve güvenilirliği açısından efektif gerilim değerlerinin, tekil harmonik bozulma değerlerinin ve toplam harmonik gerilim bozulma değerlerinin belirli sınırlarda olması beklenildiğinden dolayı, harmonik güç akışı analizinden elde edilen sonuçları istenilen aralıkta tutmak için şebekeye bağlanan fotovoltaik sistemlerin çıkış güçlerinin planlanması ve bu sistemlerin şebekeye nereden bağlanacağının belirlenmesi güncel bir araştırma konusudur. Bu bağlamda, harmonik güç kalitesi kısıtları göz önüne alınarak bu kaynakların sistemdeki katılım oranları Genetik Algoritma kullanılarak hesaplanmıştır. By rapidly increasing amount of photovoltaic based distributed generation system, which is one of the renewable energy resources, in power systems recently, harmonic distortions also rise due to the photovoltaic interface of this system in the interconnected power network. Moreover, nonlinear characteristic of electronic devices utilized in the daily life considerably influences the power quality. The power quality emerges as an important factor that should be taken into account in electrical networks which have gradually complex structure depending on the increase in energy demand. In this thesis, harmonic power flow analysis have been conducted in electricity networks with and without photovoltaic systems in the presence of nonlinear loads, and results have been examined in detail. Planning the output power of grid-connected photovoltaic systems and determining the location of these systems in the power network in order to keep the RMS voltage values, individual harmonic distortion values, and total harmonic voltage distortion values within their limits are current research subjects. In this regard, penetration levels of these sources have been evaluated by using Genetic Algorithm taking into account harmonic power quality constraints. 147

Bu tez çalışmasının ilk aşamasında elektrik güç sistemlerinde kullanılan kademeli transformatör, faz kaydırıcı transformatör, statik var kompansatör ve tristör kontrollü seri kompansatör gibi elektrik şebekelerinde aktif rol oynayan güç elemanları elektrik güç akışı algoritmalarında analizleri yapılmak üzere modellenmiştir. Bu cihazların etkinlikleri test sistemleri üzerinde araştırılmıştır. Günümüzde rüzgar enerji santralleri ve yük talebindeki belirsizlikler elektrik güç sisteminin kontrolünü daha karmaşık bir hale getirmektedir. Bu tez çalışmasının ikinci aşamasında, farklı senaryolar altında bu belirsizliklerin etkileri kademeli ve faz kaydırıcı transformatörlerin çalışma performansları üzerinde araştırılmıştır. Kademeli transformatörün kontrolü farklı senaryolar altında yapay sinir ağları ve ANFIS gibi akıllı sistemler ile gerçekleştirilmiştir. Mevcut elektrik şebeke altyapısı giderek daha karmaşık hale gelen ve büyüyen elektrik güç sistemlerindeki gereksinimleri karşılamada yetersiz kalabilmektedir. Bu nedenle gerilim ihlalleri ve iletim hatlarındaki termal kapasitelerin aşılması söz konusu olabilmektedir. Bu bağlamda, FACTS cihazlarının yerinin ve boyutunun belirlenmesi hem teknik hem de ekonomik açıdan büyük önem arz etmektedir. Bununla birlikte, bu optimizasyon problemine uygun çok-amaçlı fonksiyonu elde etmek karmaşık ve zahmetlidir. Bu tez çalışmasının son aşamasında, grafik tabanlı basit bir amaç fonksiyonu geliştirilerek, uzun vadeli yük belirsizlikleri altında genetik algoritma ile FACTS cihazlarının bara gerilim değişimleri ve hat kapasiteleri açısından optimum yerleşimlerini ve değerlerini belirleyen bir yöntem önerilmiş ve performansı IEEE test sistemi kullanılarak test edilmiştir. Önerilen yöntemin diğer çalışmalardan farkı, sabit bir yük profili yerine uzun vadede rastgele değişen yük profilinin kullanılmasıdır. Elde edilen sonuçlar önerilen yöntemin güvenilir bir şekilde kullanılabileceği göstermiştir. The first part of this thesis aims at modeling and analyzing the role of static var compensator, thyristor controlled series compensator, tap changing transformer, and phase shifter transformer in electrical power flow studies. The effectiveness of these devices are investigated in test networks. Because the level of uncertainty increases with growing wind power penetration and load demand, electric power systems have become larger and more complex in terms of efficient management. In the second part of this thesis, the impact of these uncertainties are investigated on tap changing transformer and phase shifter transformer through different scenarios. After that, intelligent tools such as artificial neural network and ANFIS are utilized to control tap changing transformer under these circumstances. The existing infrastructures are difficult to catch up with the growth in generation capacity. Therefore, the overall system is obliged to operate under stress due to the voltage profile and thermal capacity problems. In that manner, FACTS devices are playing important role for the system security and power quality. Thus, the problem of determining the size and location of FACTS devices is essential due to the technical and economical reasons. However, the most difficult task of an optimization problem is to find a suitable multi-objective function. In the final part of this thesis, a genetic algorithm optimization method is proposed with a graph based panelized objective function. In the proposed method, annual daily load profile is considered as a whole instead of an instant load profile while looking for optimum size and location of FACTS devices. The proposed method allows including, in a simple way, the load fluctuations for a long period while improving the power system performance by using FACTS devices. The performance of the proposed method has been tested on the IEEE test system. 100

Bu tez çalışmasında, fotovoltaik sistemlerin 3-boyutlu çevresel yapılar tarafından kısmi gölgelenmesinin, herhangi bir bölgede güneşin gün içindeki zamana bağlı konumu göz önünde bulundurularak, sistem verimine olan etkisini analiz edebilen bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen bu model ile farklı bölgelerde farklı gölgelenmeler için gerçek zamanlı simülasyonların yapılabilmesi ve fotovoltaik sistemden elde edilecek enerjinin kısmi gölgelenmeden oluşabilecek doğrusal olmayan davranışlar göz önünde bulundurularak hesaplanabilmesi hedeflenmiştir. Sanal gerçeklik tabanlı bu model ile sistem kurulmadan önce çevre koşulları ve maksimum güç izleme algoritmalarının sistem verimine olan etkileri öngörülerek, sistem veriminin artırılması için alternatif çözümlerin önceden üretilebilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, bir yıl boyunca seçilen herhangi bir bölgenin, 3-boyutlu cisimlerin bir fotovoltaik sistemde zaman içinde hangi modüllerin gölgelendiğini bularak ve modüllere gerçeğe yakın ışınım değerlerini atayarak sistemin uzun vadede verimini hesaplayabilen matematiksel denklemlere dayalı bir simülasyon programı geliştirilmiştir. Bu kapsamda, öncelikle bu amaca uygun bir fotovoltaik modül modeli oluşturulmuş ve fotovoltaik modül modellendikten sonra bina entegreli bir fotovoltaik sistemin ve olası gölgelenmeye sebep olabilecek cisimlerin yerleşimini yansıtacak bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen bu model sayesinde modüllerin üzerinde kısmi gölgelenme oluşturulup bu gölgelemenin güç-gerilim eğrisi üzerindeki etkisi incelenerek verim analizleri yapılmıştır. Farklı koordinatlara sahip bölgelerin ve farklı elektriksel bağlantı topolojilerinin kısmi gölgelenmeye karşı gösterdikleri davranışlar kıyaslanarak incelenmiştir. Geliştirilen model ve simülasyonlar Erasmus Programı kapsamında Catalunya Teknik Üniversitesi (UPC), Elektronik Mühendisliği Bölümü ile birlikte gerçeklenmiştir. In this thesis, a new analytical method is developed to evaluate the efficiency of the photovoltaic systems working in partial shading conditions by taking into account the real time shadow effect of surrounding obstacles depending on the solar movement in any location. This thesis is aimed to make real time simulations for different kind of shadings situations in different locations and also to calculate the harvested energy by taking into account nonlinear behavior of PV system under partial shading effect with developed new analytical method. Finding alternative solutions is intended to increase the system efficiency with a model based on virtual reality simulations by prediction of environment conditions and maximum power point tracker algorithm on system efficiency before PV system installations. Therefore a simulation program based on mathematical formulations is developed which calculate the long term PV system efficiency. This program provides to find shadowed PV modules by 3D obstacles and attach them realistic irradiance values. In this context, a suitable photovoltaic module model is used. After that a build integrated photovoltaic system is modeled with surrounding obstacles which can cause shading on photovoltaic modules. Based on this model, the efficiency analyses are carried out by observation of partial shading effects on power voltage curves. After this stage, PV system behavior is analyzed under partial shading conditions with different type of electrical configuration topologies and different latitude angles. A new developed analytical model and virtual reality simulations are carried out with cooperation on Universitat Politécnica de Catalunya (UPC), Electronic Engineering Department within the scope of Erasmus Program. 66

Dünyanın hızla artan enerji talebi, yenilenebilir enerji kaynaklarının verimini arttırmaya yönelik olan çalışmalara büyük önem kazandırmıştır. Bu çalışmada, gelecekte güneşin olduğu her yerde görebileceğimiz fotovoltaik (PV) modüllerin sorunsuz ve kesintisiz olarak çalışmasına devam edebilmesi için, sistemin temel parametreleri izlenerek homojen ve homojen olmayan ışınım koşulları altında çalışabilen yeni hata tanı sistemleri tasarlanmıştır. Bu bağlamda geliştirilen ilk sistemde, ortamın ışınım ve sıcaklığı, bir dizideki PV modül sayısı ve dizinin çıkış gücü giriş parametreleri olarak kullanılmış ve homojen ışınım koşullarında hatalı kısa ve açık devre modül sayısı belirlenebilmiştir. Önerilen ikinci sistemde, PV dizinin çalışma gerilimi ve ortam sıcaklığı bilgileri kullanılarak PV dizideki açık ve kısa devreleri hataları homojen olmayan ışınım koşullarında tanımlanabilmiştir. Deneysel ve simülasyon test sonuçları geliştirilen hata tespit algoritmalarının başarıyla hataları tespit edebildiğini göstermiştir. Bu tez çalışmasında, en az sayıda algılayıcı kullanılarak PV sistemde bir hata olup olmadığını denetleyecek sistemin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca, homojen olmayan ışınım koşullarında, PV sistemlerde maksimum güç noktası izleme algoritmaları optimum güç noktasını bulmada hata yapabilmektedirler. Bu durumda sistemden beklenen enerjinin tahmin edilenden daha az çıkması söz konusu olmaktadır. Tezin bu son aşamasında, global maksimum güç noktası takip edebilen yeni bir sistem önerilerek maksimum güç noktası izleyicilerinin sistemdeki toplam hata payındaki oranının azaltılmasına çalışılmıştır. Bu tez çalışması, Erasmus kapsamında İspanya Politècnica de Catalunya Üniversitesi (UPC), Elektronik Mühendisliği Bölümü, Fotovoltaik Sistemler Araştırma Grubu işbirliği ile gerçekleştirilmiştir. The world?s rapidly increasing energy demand has forced to focus on improving the efficiency of renewable energy resources. In the future, a significant number of PV systems will be installed not only on the roofs but also wherever sunlight is available. For this reason, the fault diagnostic systems in PV systems are very important to keep a PV system working properly. In this study, new fault diagnostic techniques are proposed for PV systems which allow the detection of faults under uniform and non-uniform irradiance conditions. In the first system, the number of PV modules working in open circuit or short circuit in a string of the PV generator is identified under uniform irradiances. This system has as inputs the irradiance level, the PV modules temperature, the number of PV modules in the string and its output power. In the second system, the number of open and short circuit faults can be detected and discriminate between them and partial shading conditions. This method is based on only the measurement of operating voltage of PV string and ambient temperature. In that manner, the proposed methods take into consideration of the minimum number of sensors to reduce the cost of the system, as one of the main purposes of this study. In the final part of this thesis, a new global maximum power point tracking algorithm is proposed in order to reduce the faults when tracking maximum power due to the multiple maximas under partially shaded conditions. This study is carried out with the cooperation of Photovoltaic System Research Group at Spain in the University of Politècnica de Catalunya (UPC), Electronic Engineering Department within the scope of Erasmus program. 87

Gün geçtikçe artan enerji talebiyle birlikte, yenilenebilir enerji kaynaklarının ve düşük kapasiteli konvansiyonel jeneratörlerin kullanımı hızla artmaktadır. Dağıtılmış enerji üretimi olarak da adlandırılan bu üretim konseptinin güç sistemlerine çok sayıda entegrasyonu güç sistemlerinin var olan pasif yapısını değiştirmekte ve davranışlarını oldukça etkilemektedir. Özellikle, dağıtılmış enerji üretim sistemleri dahil edilmiş şebekelerin detaylı bir analiz yapılmaksızın şebekeye rastgele dahil edilmesi güç kalitesi ve güvenilirliğinin azalmasına sebep olabilmektedir.Bu tezde, dağıtılmış enerji üretim tesislerinin güç sistemleri parametrelerinden olan şebeke kayıpları, gerilimleri ve hat akışlarına olan etkileri, bağlantı yeri ve gücün belirlenmesi açısından incelenmiştir. Öncelikle konvansiyonel yük akış analizi metotları kullanılarak yapılan analizler sonucunda şebeke kayıpları ve sistem gerilimleri açısından dağıtılmış enerji sistemlerinin güç sistemlerine en uygun hangi güçte ve hangi noktadan bağlanacağı ayrıntılı olarak irdelenmiştir. Şebeke yüklerinin ve dağıtılmış enerji üretimi sistemlerinin çıkış güçlerindeki belirsizlikler bu analizlere dahil edildiğinde tekrarlayan güç akış analizi sayısının önemli ölçüde arttığı gözlenmiştir. Bu kapsamda tekrarlayan güç akış analizi sayısının azaltılarak hesaplama zamanının azaltılabildiği yapay sinir ağları ve kümeleme tabanlı analiz yöntemleri önerilmiştir. Farklı çalışma koşulları altında önerilen yöntemlerin performansları IEEE test sistemleri kullanılarak test edilmiş ve dağıtılmış enerji sistemlerinin şebekeye olan etkilerinin analizinde ve entegrasyonunda güvenilir bir şekilde kullanılabileceği gösterilmiştir. By increasing demand of electrical energy, the use of renewable power generation and small sized conventional generators have been increasing rapidly. This concept can be called as distributed generations (DG). The power systems becomes an active entity after the integration of lots of DG and this integration affect the behaviours of power systems. Especially, the integration of DG without detailed analysis can cause the bad network performance in terms of power quality and realiability.In this thesis, the effects of DGs on the power losses, voltage profile and line flows which are the parameters of power systems are analyzed in respect of determining the point of common coupling and penetration level. Primarily, the optimum size and placement of DGs in terms of power losses and voltage profile are dealt with in detail by using the conventional power flow analysis methods. It is observed from the analysis that the number of repeated power flow analysis increases extremely when the uncertainty of DGs and loads are considered. In this manner, artificial neural networks and clustering based methods that can reduce the computational efforts due to the uncertainties are proposed. The performance of proposed methods are tested by using the IEEE test systems under the different operationg conditions. Also, it is shown that the proposed methods can be used reliably for integration and analyzing effects of DG. 144

Bu tezde fotovoltaik sistemlerde kısmî gölgelenme koşulları altında yapay sinir ağları ile maksimum güç noktasının nasıl izlenebildiği incelenmiştir.Literatürde konuyla ilgili yapılan çalışmalarda FV modüllerin aldığı ışınım değerleri kullanılarak YSA' nın eğitilmesi gerçekleştirilmiştir. Sistemin maliyetini artıran bu yöntemlere karşılık, bu tez çalışmasında kısmî gölgelenme koşullarında her bir bypass diyotuna paralel bağlı FV hücrelerin üzerindeki gerilimler kullanılarak YSA eğitilmiş ve FV sistemlerde homojen olmayan çalışma koşullarında global maksimum güç noktası izleyicisinin tasarlanması amaçlanmıştır.Kısmî gölgelenme koşullarında FV dizinin maksimum güç noktası gerilimleri incelendiğinde, gerilimlerin belirli aralıklarda değiştiği gözlenmiştir. YSA' ların eğitilmesi için gerekli veriler bu gözlemden yararlanılarak elde edilmiştir. YSA' nın eğitimi için gerilim ölçme yoluyla gerekli verilerin elde edilmesi ile ışınım ve akım ölçmeye kıyasla daha basit ve ucuz bir yol kullanılmıştır. Eğitilmiş YSA ile birlikte yardımcı bir algoritma geliştirilerek, izleme sonucu elde edilen maksimum güç noktasındaki gerilimin belli değerlerde olması sağlanmıştır.Önerilen yöntemde YSA yapısı olarak adaptif ağ tabanlı bulanık sonuç çıkarım sistemi (ANFIS) kullanılmıştır.Önerilen yöntemin uygulanabilirliğini araştırmak için seri bağlı iki FV modül ve seri bağlı dört FV modül olmak üzere iki ayrı sistem incelenmiştir. Önerilen yöntemin verimliliğini araştırmak için geleneksel yöntem ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen enerjiler kıyaslandığında önerilen yöntemin, seri bağlı iki modülden oluşan FV sistemde 21,11%, seri bağlı dört FV modülden oluşan FV sistemde 7,98% daha verimli olduğu görülmüştür. In this thesis, under partial shaded conditions, maximum power point tracking with artificial neural network in photovoltaic systems has been studied.In the studies about this subject in the literature, ANN is trained using the radiation on PV modules. Compare to these methods increase the cost of the system, in this thesis,ANN is trained using voltages on PV cells connected in paralel with every bypass diodes under partial shaded conditions and design the maximum power point tracker is intended in PV systems under non-homogeneous working conditions.Under partial shaded conditions, the maximum power point voltages of PV arrays are analyzed, it is observed that the voltages are varied intervals. The data required to train ANN are obtained using this observaiton. With obtaining the required data for training ANN by measuring the voltage, this method is more simple and cheap than other methods using measuring the current or the radiation. Develeoping an algorithm with trained ANN, the maximum power point voltage by tracking is provided to certain values.Adaptive Network Based Fuzzy Inference Systems (ANFIS) are used as a ANN structure of the proposed method.To research the feasibility of the proposed method, two PV modules connected in series and four PV modules connected in series are examined. To search the efficiency of the proposed method, proposed method is compared with the traditional method. When the obtained energy is compared with proposed method and the traditional method, the serial connected PV system consist of two modules 21,11%, the serial connected PV system consisting of four modules 7,98% is more efficient. 82