Transmission expansion planning considering reactive power and security constraints

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