Browsing by Author "Doğan, Mustafa"

Now showing 1 - 4 of 4

Büyük elektrik şebekeleri için güç salınımı tanımlayıcısı ve esnek alternatif akım iletim sistemlerine uygulanması
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015) Atalık, Tevhid; Doğan, Mustafa
Türkiye Elektrik İletim Sistemi, 18 Eylül 2010 tarihinde kıta Avrupa Elektrik İletim Sistemi olan ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity)’e Bulgaristan üzerinden iki adet ve Yunanistan üzerinden bir adet 380 kV hat ile bağlanmıştır. Bu bağlantı hatları ile Türkiye’den Avrupa’ya ve Avrupa’dan Türkiye’ye yaklaşık olarak 1200 MW’lık bir güç alışverişi hedeflenmiştir. Türkiye Elektrik İletim Sisteminin ENTSO-E’ye bağlanması sonrasında kıta Avrupa ile Türkiye arasında bölgeler arası güç salınımlarının oluşacağı öngörülmüştür. Oluşması muhtemel bu salınımların tanımlanması ve sönümlendirilmesi güvenli bağlantı için gereklidir. Aksi taktirde oluşan bölgeler arası salınımlar, elektrik sisteminin dinamikleriyle sönümlenemezse ve genliği artarak devam ederse, iletim sisteminde tam (black-out) veya kısmi çökmelerin (brown-out) oluşmasına sebep olabilir. Bu yüzden bölgeler arası salınımların tespit edilmesi ve bastırılması oldukça önemlidir. Bu çalışmada, Türkiye Elektrik İletim Sisteminin kıta Avrupa Elektrik İletim Sistemine bağlanması sonucunda oluşması öngörülmüş olan bölgeler arası salınımların tanımlanmasına yönelik bölgeler arası salınım tanımlayıcı bir sistemin geliştirilmesi ve geliştirilen bu sistemin Türkiye Elektrik İletim Sisteminde hali hazırda kurulu bulunan FACTS cihazlarına uygulanması anlatılmaktadır. Bu tez çalışmasında, bölgeler arası salınımların tanımlanması için özgün olarak geliştirilen iki yöntem anlatılmaktadır. Birinci yöntem olan FFT Tabanlı Değiştirilmiş Kayan Pencere Algoritması (FFT-Based Modified Sliding Window Algorithm, FBMSWA), iki farklı uzunlukta kayan pencere üzerinde Fourier analiz temeline dayanmaktadır. Kısa pencere üzerinde yapılan FFT analizi sonucunda elde edilen veriler ile bölgeler arası salınımların genliği, uzun pencere üzerinde yapılan FFT analizi sonucunda elde edilen veriler ile ise salınımın fazı tespit edilir. Geliştirilen bu yöntem bir donanım üzerinde gerçek zamanlı olarak çalışacak hale getirilerek bölgeler arası salınım tanımlama sistemi oluşturulmuştur. Bu sistem, Ankara Sincan Transformatör Merkezinde bulunan T-STATCOM ile bütünleşik bir şekilde Eylül 2010 tarihinden itibaren çalışarak bölgeler arası salınımların bastırılmasında görev almıştır. Devreye girdiği ilk günden itibaren birçok bölgeler arası salınımı tanımlayan ve T-STATCOM’a başarıyla komutlar gönderen bu sistem, periyodik değişim göstermeyen ve anlık olarak oluşan salınımların fazını her zaman tam olarak doğru şekilde tespit edememektedir. Bu sorunu ortadan kaldırmak için Norden E. Huang tarafından geliştirilen Ampirik Kipsel Ayrıştırma (Empricial Mode Decomposition, EMD) yöntemi temeline dayalı ikinci bir algoritma geliştirilmiştir. Bu yöntemde EMD yönteminin yapısal sorunlarından biri olan aralıklılık (intermittency) probleminin neden olduğu kiplerin karışması (mode-mixing) sorununun çözümüne yönelik özgün bir yöntem geliştirilmiştir. Hedef odaklı saflaştırma adı verilen bu yöntem ile analiz edilecek sinyalde bulunan süreksiz bileşenler ve ilgilenilen frekans bandı dışındaki sinyaller ana sinyalden arındırılmaktadır. Arındırılmış sinyal daha sonra EMD yöntemi ile temel bileşenlerine ayrılmaktadır. Hedef Odaklı Saflaştırmaya Dayalı Ampirik Kipsel Ayrıştırma Yöntemi (Target Based Refinement Empirical Mode Decomposition, TBR-EMD) adı verilen bu ikinci yöntemde ilk olarak istenmeyen bileşenler ön filtreme ve hedef odaklı saflaştırma sayesinde incelenen sinyalden arındırılır ve daha sonra arındırılmış sinyal EMD ile bileşenlerine ayrılır. Şayet arındırılmış sinyalde bölgeler arası salınıma ait kip varsa, bu kip her zaman EMD işlemi sonucunda ayrıştırılan ilk bileşende ortaya çıkar. Bu yüzden EMD işleminde analiz edilen sinyalin tüm bileşenlerinin ayrıştırılmasına gerek yoktur ve böylece iteratif bir yönteme sahip olan EMD yönteminin işlem süresi önemli ölçüde kısalmaktadır. Hedef odaklı saflaştırmaya dayalı ampirik kipsel ayrıştırma yönteminin en önemli özelliği, bölgeler arası salınımların tanımlanması sırasında standart EMD yönteminin ayrıştıramadığı sinyalleri EMD yöntemine göre ortalama üç kat daha hızlı ayrıştırabilmesidir. Ayrıca gerçek sinyaller ile yapılan testlerde, TBR-EMD, FBMSWA’ya göre salınımların fazını daha iyi tespit ettiği görülmüştür. Türkiye Elektrik İletim Sistemi için geliştirilmiş bölgeler arası salınım tanımlama yöntemleri, yeni tasarım ölçütlerine göre kolayca uyarlanarak başka elektrik iletim sistemlerine de uygulanabilir. Özellikle hedef odaklı saflaştırma yöntemi genelleştirilebilir bir yöntem olup bölgeler arası salınımların tanımlanması dışında başka alanlarda da (görüntü işleme, ses işleme, biyomedikal, jeofizik, vb.) ihtiyaca göre uyarlanarak kullanılabilir. Bu yöntem sayesinde literatüre önemli bir katkı sağlanmıştır. Turkish Electricity Transmission System was connected to European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E), which is the European Continental Electricity Transmission Network, by means of two 380 kV lines over Bulgaria and one 380 kV line over Greece, on September 18th of 2010. Through these connection lines, an electricity commerce with a scale of 1200 MW has been targeted between Europe and Turkey. Inter-area oscillations between Turkey and continental Europe had been foreseen, once the connection of Turkey to ENSTO-E was completed. The identification and damping of these possible oscillations are necessary for a reliable connection. Otherwise, if these inter-area oscillations cannot be damped out by the inherent dynamics of the electricity network and if their amplitudes continue to grow, they can result in black-out or brown-out events in the transmission system. Hence, it is quite important that these inter-area oscillations should be identified and damped out respectively. In this work, the development of an inter-area oscillation identifier system and its application to already installed FACTS devices in the Turkish Electricity Transmission System in order to damp out the foreseen inter-area oscillations after the interconnection of Turkish and European Networks, is examined thoroughly. In this research, two main methods are proposed in order to identify the inter-area oscillations. The first method, FFT Based Modified Sliding Window Algorithm, is based on Fourier analysis with two sliding windows that have different lengths. The data obtained from the FFT analysis with the short window detects the magnitude of the oscillation, whereas the data obtained from the FFT analysis with the long window detects the phase of the oscillation. By means of this proposed method, an inter-area oscillation identifier system, which uses FFT based modified sliding window algorithm to run on hardware in real-time, embedded system is implemented. This system has been in operation for damping out the inter-area oscillations successfully, in conjunction with a type of FACTS device, which works as a T-STATCOM to regulate the bus voltage in Ankara Sincan Transformer Substation, since September 2010. Since going into operation, although being able to identify lots of inter-area oscillations and send successful commands to T-STATCOM, this system cannot all the time properly detect the phase of the oscillations which do not exhibit periodic character and occur instantly. In order to overcome this challenge, a second algorithm based on Empirical Mode Decomposition (EMD) method, which was developed by Norden E. Huang has been built up. In this algorithm, a structural drawback of EMD method; mode-mixing problem, which is caused by intermittency is solved. By target based refinement method, signals except for the discontinuous components and out of the frequency band of interest are pruned from the main signal. This pruned signal is then decomposed into its fundamental components by means of EMD method. In this second method, namely target based refinement empirical mode decomposition, the unwanted components in the signal inspected are pruned by means of target based refinement, and then the pruned signal is decomposed with the help of EMD. If the pruned signal contains a mode belonging to inter-area oscillation, this mode will always exist in the first component that is decomposed by means of EMD process. Therefore in the EMD process, there is no need to decompose all the signal components, and the processing time is significantly reduced for the EMD method which has an iterative solving character. The most important feature of the target based refinement empirical mode decomposition method is that it can decompose the signals which the standard EMD method cannot, during the identification of inter-area oscillations. Moreover, it can produce efficient results within duration as three times faster than the standard EMD method. Besides, it is found out that with field data, TBR-EMD can detect the phase much better than FBMSWA. The methods developed specifically for identifying the inter-area oscillations in the Turkish Electricity Transmission System, can be easily adapted to different electricity transmission systems. Especially the target based refinement is a method which can be generalized and can also be used in different areas other than identifying inter-area oscillations, e.g. (image processing, audio processing, biomedical, geophysics) after proper adaptation to new design criteria. Thanks to this method, a substantial contribution is made to the literature.
GSM 900 bandında komşuluk ilişkilerini kullanarak optimal frekans planlama
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009) Kavlak, Hakan; Doğan, Mustafa
GSM sisteminde, iletişim tekniğinin temelini oluşturan zaman bölmeli çoklu erişim modeli ve mevcut frekans bandı kullanılarak ancak sınırlı sayıda kullanıcıya hizmet verilebilir. Kullanıcının artması ile havada bulunan frekans sayısı da artacağından sinyallerin birbirine girişimi artacak ve başta ses kalitesinde olmak üzere tüm şebeke figürlerinde kötüleşmeler oluşacaktır. Bu nedenle istasyonda bulunan her hücrenin tüm frekansları gerek kendisi gerek çevresindeki diğer hücreleri bozmayacak şekilde planlanmalıdır. Kaynağın az, ihtiyacın fazla olması nedeniyle frekansların tekrar kullanım sıklığının yüksek olduğu yerlerde elle frekans atanması da imkânsızdır. Bu tez çalışmasında, hücrelerin birbirini etkileme durumlarına göre frekansların otomatik olarak belirlenmesini sağlayacak bir algoritma geliştirilmiştir. Özellikle çevre bilgisi, hücrenin yoğunluğu, çevresindeki diğer hücreler ile ilişkileri göz önünde tutularak frekansların en uygun şekilde dağıtılması sağlanmıştır. Hücrelerin birbirine etkisi tahmini değil, şebekeden canlı ölçümler alınarak hesaplanmıştır. Ayrıca önerilen uyarlamalı eşik yöntemi ve döngüsel algoritma en kısa sürede, en doğru sonucu verebilecek şekilde tasarlanmıştır. Çalışma gerek canlı şebeke verilerinin kullanılması, gerek uyarlamalı eşik denetimiyle daha önce bu konuda yapılan çalışmalardan ayrılmaktadır. Çıkan temiz frekans sonuçları ise Yozgat il merkezinde bulunan hücrelere uygulanarak Şebeke performansı ölçülmüştür. Konuşma çağrı başarı kurma, konuşmaya devam edebilme ve kaliteli konuşma ana temel göstergelerinde iyileşmeler sağlanmıştır. In GSM, time division multiple access technique the number of active subscribers should be restricted. Increasing the subscribers cause to increase the frequency in the air which degrade the speech quality and other system quality figures. Because of this all frequencies of all cells‟ in a base station must be selected carefully. Since the number of frequencies is low with respect to the demand frequency reuse is very high in city center so that it is impossible to assign frequencies manually. In this research, automatic frequency planning algorithms are tried by using inter-cell dependency. In fact the cell environment, traffic of the cell and the relationship in between the neighbor cells are considered while assigning clear one. The inter cell dependency value is determined from real network not through on estimation algorithm. Also by using adaptive thresholding method, the efficiency of the proposed algorithm is improved significantly. Live network inter cell dependency measurements and the iterative algorithm that uses adaptive thresholding method are the main contributions and constitute the novelty of this work. The resulted frequency plan tested in Yozgat city center‟s cells and network performances are examined. Main key performance indicators such as call setup success rate, retainability and integrity values are successfully increased.
İvmeölçer sinyallerinin ileri yöntemlerle analizi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017) Pınar, Duygu; Doğan, Mustafa
Bu çalışmada, titreşim analizi için kullanılan ivmeölçerli sinyallerin ürettiği durağan olmayan sinyallerin tanımlanması ve kestirilmesi amaçlanmıştır. Öncelikle ataletsel ölçüm birimi üzerindeki ivmeölçerden her üç eksende (x, y, z) ivmeölçer değerleri okunarak deneysel veri kümesi oluşturulmuştur. Ataletsel ölçüm birimi aracılığıyla elde edilen bu deneysel verinin çeşitli hatalar içerdiği gözlenmiştir. Bu hatalar deterministik (sistematik) ve olasılıksal (rasgele) olarak iki ayrı grupta incelenmiştir. Bu araştırmada zaman tanım bölgesinde çalışan yöntemler tercih edilmiştir. Bunun nedeni frekans tanım bölgesine geçerken kullanılan dönüşüm tekniklerinin içerdiği yöntemsel hatalardan (Örneğin Fourier dönüşümünün sınır değerler ve yayılma-smearing problemleri) kaçınmaktır. Bu yöntemsel hatalar her dönüşüm ve ters-dönüşüm operasyonunda katlanarak artmıştır. Öncelikle Kalman süzgeci, iki farklı model için incelenerek deneysel verilerden hız ve konum bilgisi kestirilmiştir. Ayrıca yakınsama özellikleri, Kalman kazancının ve durum hata ortak değişintisinin normlarının belirli bir değere yakınsadığı, dolayısı ile kestirim hatasının minimize edildiği kanıtlanmıştır. Allan varyans yöntemi kullanılarak zamanla değişen varyans hesaplanarak, olasılıksal hata karakterizasyonu yapılmıştır. This study aimed to identify non-stationary signals produced by accelerometer used for vibration analysis and prediction. First, the experimental data set was generated by reading the accelerometer values of all three axes (x, y, z) from the accelerometer on the inertial measurement unit. This experimental data obtained through the inertial measurement unit contains various errors. These errors can be studied in two separate groups as deterministic (systematic) and stochastic (random). In this study, the methods are operated in the time domain, are preferred. The reason for this is to avoid methodological errors (such that Fourier transform's boundary value and smearing problems) that are caused by the conversion techniques used in transformation to the frequency domain. These errors increase in each conversion and in the reverse-conversion operation. Firstly, Kalman filter is examined for two different models and speed and position information are estimated from experimental data. In the mean time, by examining convergence properties of the filter, norms of Kalman gain and state error covariance matrix are converged to certain value, that proves the minimization of the estimation error. Characterization of stochastic errors was performed by calculating the time varying variance by Alllan variance method.
Sayısal süzgeç tasarımı ve uygulamaları
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008) Ağoğlu, Erman Anıl; Doğan, Mustafa
Sinyal süzme; veri iletişimi, biyomedikal uygulamalar, askeri ve sivil elektronik sistemler, endüstriyel uygulamalar gibi içerisinde değişik sinyal işleme yöntemlerinin bulunduğu sistemlerde yaygın bir biçimde kullanılır. Bu çalışmada sayısal sinyal işlemenin en temel dayanağı olan “Ayrık Zamanlı Fourier Dönüşümü” ve bu dönüşümün zayıf tarafı olan zamanda yerellik sorununu çözen “Kısa Zamanlı Fourier Dönüşümü” ve frekansa göre uyarlamalı zaman ölçeklemesi ile öne çıkan “Dalgacık Dönüşümü” ayrıntılı incelenecektir. Daha sonra bünyesinde istatistiksel süzme yaklaşımlarını da içeren ve birçok eniyileme algoritması barındıran Optimal Süzgeç tasarım yöntemleri incelenecektir. Teorik altyapısı hazırlanan IIR sayısal süzgeç tasarım teknikleriyle MATLAB® ortamında benzetim çalışması yapılacak ve süzgeç tasarımları için etkileşimli bir program geliştirilecektir. İkinci aşamada ise önceden tanıtılan tekrarsız Optimal Wiener Süzgeç tasarım teknikleri kullanılarak, günlük hayatta kullanılabilecek fetal ECG sinyallerinin anne ECG sinyalinden ve diğer gürültü unsurlarından ayırt edilmesi tasarlanacak bir programla hedeflenmiştir. Ayrışım sonucu ortaya çıkacak olan gürültünün dalgacık dönüşümü ile temizlenmesi ve bu sonuçların diğer yöntemlerle sağlıklı karşılaştırılabilmesi için çeşitli başarım ölçütleri geliştirilip, yorumlanmıştır. Signal filtering, is frequently used at data communication, biomedical systems, military and civilian electronic systems, industrial applications in which different variety of signal processing techniques are applied. In this study, “Discrete Fourier Transformation”, the most important foundation support of the digital signal processing, will be inquired. In order to overcome the time localization problem of Fourier Transform “Short Time Fourier Transform” and with the distinct property of adaptive time scaling with respect to frequency “Wavelet Transform” will be introduced respectively. With the theoretical foundations of digital IIR filters, interactive digital filter design program will be developed at MATLAB® environment. At the second stage with the knowledge of optimal Wiener filter design techniques, as an example of real life problems, it is aimed to design a program which extracts fetal ECG from mother ECG signal and other noise sources. Noise at the extracted results will be cancelled by wavelet methods and for the accuracy of the compared results some performance criteria developed and interpreted.