TÜBİTAK

Güç Sistemleri Planlaması için Elektrik Şebekelerinin Coğrafi

Haritalar Üzerinde Görselleştirilmesi

Simulation of Electrical Networks on Geographic Maps

for Power System Planning

Mehmet DEMİRCİOĞLU

Araştırmacı Bilgisayar Mühendisi

TÜBİTAK MAM ENERJİ ENSTİTÜSÜ

ANKARA

TÜBİTAK

TÜBİTAK

SUNUM PLANI

• Giriş

• Kullanılan Kütüphaneler

• Simulasyon Arayüzü

• Yazılımın Görsel Çıktıları

• Gelecek Dönem Çalışmaları

• Sonuç

• Kaynaklar

TÜBİTAK

Giriş

• Gelişen teknoloji ve artan nüfusa paralel olarak Türkiye’deki elektrik

tüketimi hızla artmaktadır. Verilere göre son on yılda elektrik tüketimi

iki katına çıkmıştır.

• Artan talebe yeterli arz sağlamak ve iletimde sorun yaşamamak

adına elektrik şebekelerinin güvenli ve aynı zamanda ekonomik bir

şekilde planlanması gerekmektedir.

• Bu da, ekonomi ve işlev açısından en verimli sonucu verecek olan

planlamayı yapabilecek görsel ara yüzlü programlara ihtiyacı ortaya

çıkarmıştır.

• Genel olarak elektriksel yük akışı yazılımların çıktıları ‘.text’

formatında olup görsellikten uzaktır.

• Bu nedenle elektriksel yük akışı yazılımların görsellikten uzak

verilerini daha anlamlı hale getirmek için yapılmış bir çalışmadır.

• Bu makalede ise PSS/E programı kullanılarak alınan yük akışı

sonuçlarının web üzerinden bir kullanıcı ara yüzü ile görselleştirilmesi

çalışması anlatılmaktadır. Bu çalışmada temel amaç, sistem

analizlerini sanal ara yüzlerin dışına taşıyarak, gerçek coğrafi

haritalar ile görselleştirmektir.

TÜBİTAK

Kullanılan Yazılım Kütüphaneleri

• Yazılım geliştirilirken açık kaynaklı kütüphaneler kullanılmıştır.

Açık kütüphane kullanmadaki amaç yeterli derecede kaynak

sağlamaktır.Kullanılan kütüphaneler ise;

– Google Maps API

– Java Persistence API (JPA)

– Primefaces

4

TÜBİTAK

Simulasyon Arayüzü

• Geliştirilen simulasyon arayüzü Java web teknolojileri kullanılarak kullanıcı merkezli bir tasarım yapılmıştır.

• Sistem üzerinde Python yazılım dilide kullanılmıştır.

• Buradaki Python dilinin temel olan yazılım diline(Java) elektrik analizleri için kullanılan PSS/E programını bağlamaktır.

• Kullanıcıların yapmış oldukları analizleri birbirine karıştırmamak için oturum yönetimide mevcuttur.

• Yapılan bütün işlemler veritabanında tarihsel olarak arşivlenmektedir.

5

TÜBİTAK

Temel Program Yapısı

6

TÜBİTAK

Algoritma İşleyişi

7

TÜBİTAK

Yazılım Görsel Çıktıları

• Geliştirilen yazılımın analiz ve yatırım

çalışmalarında 4 temel çıktısı

bulunmaktadır.

– Gerilim

– Trafo Doluluk Oranı

– Elektrik iletim hatların yüklenme oranları

– Üretim ve Tüketim

8

TÜBİTAK

Gerilim

• Türkiye 2017 yılı yaz dönemi 154kV sistem bara gerilimleri

• Yazılım yük akışı sonucuna göre voltaj bilgilerini otomatik olarak almakta ve per unit bazında renklendirilmiştir.

• Şekilde görüldüğü üzere senaryoda Güneydoğu Anadolu Bölgesi, Edirne ili ve Bodrum civarında gerilim düşmesi olduğu anlaşılmakta ve detaylı incelenmesinin gerekliliği ortaya çıkmıştır.

9

TÜBİTAK

Trafo Doluluk Oranı

• Yazılımın ikinci çıktısı trafo doluluk oranınıdır.

• Yazılım otomatik olarak PSS/E dosyasındaki trafo kapasitelerini ve yüklenmelerini otomatik okuyarak doluluk oranlarına göre renklendirip harita üzerinde göstermektedir.

• 2017 senaryosunda harita görüldüğü üzere Ankara ilinin bazı trafolarının kritik bir yüklenmeye sahip olacaktır.

• Buda civar bölge için kapasite artırımı veya yeni trafo merkezi analizi yapılması ortaya çıkmıştır.

10

TÜBİTAK

Elektrik İletim Hatların Yüklenmesi

• 2017 yılına ait yaz puant yük akışı senaryosunun İstanbul ili civarı 380 kV iletim hatlarının yüklenmesini gösteren yazılım çıktısıdır.

• Yazılım hat yüklenmelerini kullanıcı tarafından eklenen PSS/E dosyasından otomatik olarak okumakta, söz konusu hattı yüklenme oranına göre renklendirmektedir.

• Takip edilmesi zor olan nümerik veriler yerine hatların dolum oranı harita üzerinde rahatlıkla takip edilebilir duruma getirilmiştir.

• Şekilden de takip edileceği üzere yüklenen senaryoda boğaz geçiş hatlarının diğer iletim hatlarına kıyasla daha dolu olduğu anacak hiçbir hattın kapasitenin üzerinde yüklenmediği sonucu ortaya çıkabilir.

11

TÜBİTAK

Üretim ve Tüketim

• Yazılımın son çıktısı üretim ve tüketim grafiklerini gösteren görseldir.

• Kullanıcı tarafından ek bir bilgi girilmesine gerek kalmadan yazılım otomatik olarak yüklenen PSS/E dosyasından bu bilgileri alabilmektedir.

• Veri tabanında bulunan kordinatlara göre üretim ve tüketim grafikleri coğrafi olarak haritaya eklenerek görsel olarak kullanıcıya sunulmaktadır.

• Şekilde görüldüğü gibi Yumurtalık ve Hatay civarında üretimin tüketime oranla fazla olduğu ve trendin bu şekilde devam etmesi halinde iletim güvenliği için bu bölgelere yatırımı gerekliliği analizi sonucuna varılacaktır.

• Bunun yanı sıra yazılımda üretimin hangi kaynaklardan olduğu bilgilerinede ulaşılabilmektedir.(Kömür,Doğalgaz,Barajlı/Akarsu,HES,RES,JES,NES gibi)

• Sonuçları ise EDAŞ,YTM,il ve trafo merkezi bazında ayırma yapabiliriz.

12

TÜBİTAK

Gelecek Dönem Çalışmaları

• Yapılan çalışma Türkiye’de yük akışı için görsel ara yüz tasarımı alanında yapılacak olan yazılım ve uygulamalar açısından temel teşkil etmektedir.

• Görsel arayüz çalışmasının planlanan bir sonraki aşaması trafo merkezlerinden ve santrallerden dinamik olarak saatlik üretim, tüketim ve hatlardaki yük akışı bilgilerinin web üzerinden bir veri tabanına kaydedilmesidir.

• Veri toplanmasında getirdiği kolaylık ve güvenliğin yanı sıra bu makalede anlatılan çalışmada Türkiye’de ilk olan coğrafi bir yük akış görseli denenmiştir ve karşılaşılan sorunlar geliştirmeye açıktır.

• Uzun dönemli bir çalışma olarak ise harita ve yük akışı programının birbiri ile tamamen irtibatını sağlayarak harita üzerinden yapılacak bir değişmenin yük akış programına işlenmesi yazılım gösterilebilir.

13

TÜBİTAK

Sonuç

• Bu makalede Türkiye için PSS/E yük akışı

programı ile uyumlu çalışan bir görsel

arayüz yazılımı tasarımı anlatılmıştır.

• Görsel arayüz yazılımında Google Maps

API’nin sağlamış olduğu harita

kullanılmıştır.

• Bahsedilen yazılım Türkiye’de uzun

dönem iletim yatırımı planlama ve

güvenliği sağlama açısından

kullanılmaktadır.

14

TÜBİTAK

Kaynaklar

• [1] TEİAŞ. (2012). Türkiye Elektrik Üretim - İletim İstatistikleri. (Şubat 2013) Alıntı adresi: http://www.teias.gov.tr/istatistikler.aspx

• [2] TÜBİTAK UZAY Güç Sistemleri Analiz Grubu “Türkiye Elektrik Sistemi İçin Transformatör Merkezi (TM) Bazlı Bölgesel Talep (MW) Projeksiyonu Çalışmaları 2013 – 2022 Dönemi”, Eylül 2012

• [3] Overbye, T.J., "Coğrafi veriler ile geniş alan güç sistemi görselleştirmesi" Güç ve Enerji Topluluğu Genel Toplantısı - 21.yy’da Elektrik Enerjisinin Dönüştürülmesi ve İletilmesi, 2008 IEEE , pp.1,3, 20-24 July 2008

• [4] Song, S.S., Jang, G., Park C.H. “Güç Sistemlerinin Kararlığının Değerlendirilmesi için dinamik analizlerin görselleştirilmesi” Elektrik Mühendisliği ve Teknolojileri Dergisi Vol. 6, No. 4, pp. 484~492, 2011

15

TÜBİTAK

TEŞEKKÜRLER

mehmet.demircioglu@tubitak.gov.tr

16