Güç hatları üzerinden alçak gerilim elektrik dağıtım şebekesinde akıllı sayaç okuma uygulaması

Abstract

Akıllı şebeke kavramı elektriğin üç temel bölümü olan üretim, iletim ve dağıtım işlemlerinde, haberleşme yöntemlerinin kullanılarak süreçlerin uzaktan, hızlı, güvenilir, sürdürülebilir ve belirli bir denetim çerçevesinde yürütülmesi temeline dayanmaktadır. Ölçmeden yönetmenin mümkün olmadığı ilkesi dikkate alındığında akıllı şebeke uygulamaları arasında özellikle dağıtım şebekesi seviyesinde akıllı sayaç uygulamaları büyük önem taşımaktadır. Bu sebepten farklı haberleşme yöntemleri ile uzaktan sayaç verisinin elde edilmesi katma değer sağlayacaktır. Bu tez çalışmasında, alçak gerilim elektrik dağıtım şebekesinin mevcut güç hatları kullanılarak güç hattı haberleşmesi ile akıllı sayaç okuma uygulaması iki yöntemle ele alınmıştır. Bu yöntemlerden birinde laboratuvar ortamında Texas Instruments TMDSPLCKITV4 değerlendirme kartları, dar bant G3-PLC standartı şartlarında verici ve alıcı şeklinde çalıştırılarak, aralarındaki mesafe ve bağlı oldukları şebeke yük değerleri göz önüne alınarak, veri iletişimi esnasında sinyal gürültü oranı, bit hata oranı, paket hata oranı, alınan sinyal gücü göstergesi, veri iletim hızı, değerleri farklı modülasyon türleri için ayrı ayrı elde edilmiş ve uygunlukları ortaya çıkartılmıştır. Diğer yöntemde ise mesken tüketici grubu ağırlıklı sahada, 250 kVA dağıtım trafosu alçak gerilim çıkışlarından biri kullanılarak dar bant G3-PLC özellikli modemler yardımı ile elektrik sayaçlarından sayaç okuma sonuçları otomatik sayaç okuma yazılımı ile uzaktan elde edilmiş ve elde edilen değerler sayaç bazlı değerlendirilmiştir. Bunun yanı sıra güç hattı haberleşmesi ile akıllı sayaç okuma uygulaması için fiziki saha modeli ve elektriksel bağlantılar ortaya konmuştur. Her iki yöntemde de güç hattı haberleşmesi ile veri iletişiminin mümkün olduğu görülmüştür. Laboratuvar ortamında mesafe, şebeke yük durumu ve modülasyon türü farklılaştığında, sinyal gürültü oranı, bit hata oranı, paket hata oranı, alınan sinyal gücü göstergesi değerlerinin farklılaştığı fakat çoğu durumda veri iletişiminin sağlandığı görülmüştür. Saha ortamında ise sayaç okuma sonuçlarının yüksek oranda elde edildiği fakat şebekenin değişken yük durumu dolayısıyla sayaç bazında alınan okuma adetlerinin farklılaştığı tespit edilmiştir.

Smart grid is based on the principle of using communication methods in generation, transmission, distribution processes in a remote, fast, reliable and sustainable way. Smart metering implemantations are of great importance among smart grid applications, especially at the distribution grid thus, obtaining meter data remotely with alternative communication methods will provide added value. In this thesis, smart meter reading application with power line communication by using the existing power lines of low voltage electricity distribution grid has been handled with two methods. In one of these methods, Texas Instruments TMDSPLCKITV4 evaluation cards are operated as a transmitter and receiver under narrow band G3-PLC standard conditions, and by considering the distance between them and the grid load values they are connected to signal noise ratio, bit error rate, packet error rate, received signal strength indicator, data transmission rate were obtained separately for different modulation types and their suitability was revealed. In the other method, the meter reading results from the electricity meters were obtained remotely through the automatic meter reading software with the help of narrow band G3-PLC featured modems using one of the 250 kVA distribution transformer low voltage feeder in the residential consumers. The values obtained were evaluated on meter basis. In addition, electrical connections have been introduced for power line communication and smart meter reading implemantation. It has been observed that data communication with power line communication is possible in both methods. It has been observed that when the distance, grid load and modulation type differ in the laboratory, measured values differ, but data communication is provided in most cases. In the field, it was determined that the meter reading results were obtained, but the number of readings taken on the basis of the meter differed due to the variable behaviour of the grid.