Self-healing Systems for Electrical Distribution Networks

Abstract

Due to the inevitable industrialization and the rapid trend towards digitalization in daily life, the electrical energy dependence is increasing day by day. For this reason, the quality, availability and reliability of the electrical distribution networks that supply energy to the consumers is an important issue. Fault management processes used in conventional distribution networks are updated in such a way to minimize the interruption duration and, transition studies are carried out to self-healing systems through distribution automation systems. Self-healing systems are under test in pilot scheme of which conceptual validation studies are performed with different architectures. The first self-healing system design and implementation project in Turkey was initiated by Sakarya Electricity Distribution Company (SEDAS) aiming to maximize supply continuity by strengthening existing automation functionality. In this study, the design of the autonomous distribution network design criteria, the selection of the network elements to be included in the autonomous system, the minimum technical requirements of the automation equipment required for the system and the design for the selected pilot region in the responsibility area of SEDAS are explained. The interruption duration per customer is theoretically calculated for the pre-application and the post-application situations and the improvement in the interruption duration is determined. Furthermore, technical parameters such as ampacity and voltage drop in the network are also taken into account for possible re-energizing maneuvers.

Özet

Kaçınılmaz sanayileşme ve günlük hayattaki dijitalleşmeye olan hızlı eğilim nedeniyle elektrik enerjisinebağımlılık günden güne artmaktadır. Bu sebeple, tüketiciye enerji tedariğini gerçekleştiren elektrik dağıtımşebekelerinin kalitesi, erişilebilirliği ve güvenilirliği üzerinde durulması gereken önemli bir konu başlığıdır.Konvansiyonel dağıtım şebekelerinde kullanılmakta olan kesinti yönetimi süreçleri bu doğrultuda, kesintisürelerini minimize edecek şekilde güncellenmekte ve dağıtım otomasyonu sistemleri ile kendi kendini iyileştirenşebekelere geçiş çalışmaları yapılmaktadır. Yurt dışında konsept doğrulama çalışmaları farklı topolojiler ile devametmekte olan kendi kendini iyileştiren şebekeler henüz pilot uygulama seviyesindedir ve bu alanla ilgiliTürkiye’deki ilk adımı Sakarya Elektrik Dağıtım Şirketi (SEDAŞ) atmıştır. SEDAŞ bu amaçla, mevcut otomasyonişlevselliklerini güçlendirerek tedarik sürekliliğini en yüksek seviyeye çıkarmayı hedefleyen kendi kendiniiyileştiren şebeke tasarımı ve uygulama projesini başlatmıştır. Bu çalışmada, söz konusu proje kapsamında yapılançalışmalardan elde edilen kazanımlar doğrultusunda gerçekleştirilen geniş alanlı otonom dağıtım şebekesi tasarımkriterleri, otonom sisteme dahil edilecek olan şebeke unsurlarının seçimi, sistem için gerekli otomasyonekipmanlarının minimum teknik gereklilikleri ve SEDAŞ sorumluluk alanında seçilen pilot bölge için yapılantasarım anlatılmıştır. Müşteri başına düşen kesinti süresi teorik olarak uygulama öncesi durum ve uygulama sonrasıdurum için hesaplanarak kesinti sürelerinde öngörülen iyileştirme oranı belirlenmiştir. Bununla birlikte, olasıyeniden enerjilendirme manevraları için şebekedeki akım taşıma kapasitesi, gerilim düşümü gibi teknikparametreler de dikkate alınmıştır.