Geri Dön

Enerji nakil hatlarının izlenmesi için IoT cihazı tasarlanması

Designing an IoT device for monitoring power transmission lines

PDF İndir

  1. Tez No: 976106
  2. Yazar: BÜŞRA TÖRE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. GÖKHAN ÇINAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Elektrik iletim hatlarının sürekli ve güvenilir izlenmesi, enerji kayıplarının minimize edilmesi, arıza tespit sürelerinin kısaltılması ve şebeke direncinin artırılması için hayati bir gerekliliktir. Mevcut izleme sistemleri, özellikle uzak ve erişimi zor bölgelerdeki hatlarda, pil ömrü sınırlamaları ve harici enerji kaynaklarına bağımlılık nedeniyle verimlilikten uzaktır. Bu çalışma, havai hatlardan manyetik enerji hasadı yoluyla kendi kendine yeten, gerçek zamanlı veri toplama ve analiz kabiliyetine sahip bir sensör sistemi geliştirmeyi hedeflemektedir. Sistemin temelini, iletim hatları etrafında oluşan manyetik alanı elektrik enerjisine dönüştüren bir enerji hasatçısı oluşturmaktadır. Bu amaçla, yüksek geçirgenlikli manyetik çekirdekler ve çok katmanlı bobin tasarımları kullanılarak, 10-500 A aralığındaki akımlardan 3- 15 mW seviyelerinde enerji elde edilmiştir. Toplanan enerji, düşük güç tüketimli bir mikrodenetleyici (ör. ARM Cortex-M0+) ve entegre sensör modülleri (akım transformatörleri, MEMS tabanlı titreşim sensörleri, dijital termistörler ve nem sensörleri) ile uyumlu şekilde optimize edilmiştir. Enerji depolama birimi, ani yük taleplerini karşılamak için süper kapasitörler ve uzun vadeli enerji ihtiyacı için lityum-iyon pillerden oluşan hibrit bir yapıda tasarlanmıştır. Kablosuz iletişim için düşük güçlü geniş alan ağı teknolojileri (LoRaWAN ve NB-IoT) tercih edilerek, sensör verileri 5-30 dakikalık aralıklarla bulut tabanlı bir analiz platformuna aktarılmıştır. Bu platformda, makine öğrenmesi algoritmaları (ANOMALY Detection, LSTM) kullanılarak hattın anlık durumu (aşırı yük, mekanik deformasyon, yalıtım kaçakları) ve trend analizleri raporlanmaktadır. Bu çalışma, enerji şebekelerinin izlenmesinde dış enerji bağımlılığını ortadan kaldıran, bakım maliyetlerini düşüren ve şebeke sürdürülebilirliğini artıran yenilikçi bir çerçeve sunmaktadır. Sistem, özellikle akıllı şebeke uygulamalarında otonom izleme, arıza öngörü ve enerji verimliliği alanlarında gelecek çalışmalar için bir referans niteliği taşımaktadır. Ayrıca, geliştirilen hibrit depolama ve enerji yönetim stratejisi, benzer kendinden destekli IoT sistemlerinde kullanılabilecek metodolojik bir temel oluşturmaktadır.

Özet (Çeviri)

Continuous and reliable monitoring of electrical transmission lines is vital to minimize energy losses, shorten fault detection times, and enhance grid resilience. Current monitoring systems, particularly in remote and hard-to-access areas, lack efficiency due to battery life limitations and dependency on external power sources. This study aims to develop a selfsustaining sensor system capable of real-time data collection and analysis by harvesting magnetic energy from overhead power lines. The core of the system is an energy harvester that converts the magnetic field generated around transmission lines into electrical energy. High-permeability magnetic cores and multilayer coil designs were employed to harvest 3-15 mW of energy from currents ranging between 10-500 A. The harvested energy is optimized to power a low-power microcontroller (e.g., ARM Cortex-M0+) and integrated sensor modules, including current transformers, MEMS-based vibration sensors, digital thermistors, and humidity sensors. A hybrid energy storage unit, combining supercapacitors for sudden load demands and lithium-ion batteries for long-term energy needs, ensures uninterrupted operation. Low-power wide-area network technologies (LoRaWAN and NB-IoT) were selected for wireless communication, enabling sensor data transmission to a cloud-based analytics platform at 5-30-minute intervals. On this platform, machine learning algorithms (e.g., anomaly detection, LSTM) analyze real-time grid conditions (overloads, mechanical deformations, insulation leaks) and generate trend reports. This study presents an innovative framework that eliminates external energy dependency in grid monitoring, reduces maintenance costs, and enhances grid sustainability. The system serves as a reference for future research in autonomous monitoring, fault prediction, and energy efficiency within smart grid applications. Additionally, the hybrid energy storage and management strategy developed here establishes a methodological foundation for self-powered IoT systems in similar applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    813140

    İnsansız hava araçları için elektromanyetik enerji hasatlayıcı tasarımı, optimizasyonu ve uygulaması

    Electromagnetic energy harvester design, optimization and application for unmanned aerial vehicles

    MUHAMMED ŞAMİL BALCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBandırma Onyedi Eylül Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ADEM DALCALI

  2. Tez No

    924743

    Uzaktan algılama yöntemi kullanarak sentinel-1 uydu görüntülerinden makine öğrenmesi yaklaşımı ile yüksek gerilim direği tespiti

    Detection of high voltage transmission towers using sentinel-1 satellite images with a machine learning approach based on remote sensing methods

    HASAN SARIKAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBatman Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMRULLAH ACAR

  3. Tez No

    444106

    Şebeke bağlantılı fotovoltaik enerji santrallerinin elektrik güç kalite parametrelerinin izlenmesi ve analizi

    Monitoring and analysis of electrical power quality parameters of on-grid photovoltaic power plants

    SAMİ ABAMOR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHarran Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NURETTİN BEŞLİ

  4. Tez No

    285837

    Avrupa Birliği enerji güvenliğinin sağlanmasında Türkiye'nin enerji koridoru olma rolü

    Turkey?s role as an energy corridor in providing the energy security of European Union

    MUSTAFA İMREN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Uluslararası İlişkilerUfuk Üniversitesi

    Uluslararası İlişkiler Bölümü

    DOÇ. DR. MÜSLÜME NARİN

  5. Tez No

    306504

    Türkiye ve Rusya Federasyonu ilişkilerinde boru hatları diplomasisi

    Pipelines diplomacy in the Turkey and Russia Federation relations

    BURCU KANBAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Uluslararası İlişkilerHarp Akademileri Komutanlığı

    Uluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN SAYGIN

Geri Dön