Özet
Bu çalışmada, OSB elektrik şebekesine bağlı enerji santrallerinden gerçek zamanlı olarak veri toplanması, bu verilerin veritabanında saklanması ve ilgili mevzuat kapsamında Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) Yük Tevzi Bilgi Sistemi’ne (YTBS) otomatik olarak iletilmesini sağlayan bir sistem mimarisi sunulmaktadır.
Geliştirilen sistem; saha cihazlarından veri toplama, toplanan verilerin kayıt altına alınması ve belirli periyotlarda TEİAŞ sistemlerine aktarılması olmak üzere temel işlevlerden oluşmaktadır. Sistem, veri toplama ve raporlama süreçlerini otomatikleştirerek düzenli ve güvenilir bir veri akışı sağlamayı amaçlamaktadır.
Türkiye’deki ilgili mevzuat kapsamında üretim tesislerine ait verilerin belirli periyotlarda TEİAŞ bünyesindeki Yük Tevzi Bilgi Sistemi’ne (YTBS) aktarılması gerekmektedir.
1. Sistem Mimarisi
Sistem genel olarak üç temel bileşenden oluşmaktadır:
- Saha Veri Toplama: Sahada bulunan santrallerden IEC104 ya da MODBUS protokolü ile üretim verilerinin alınması,
- Veri Yönetimi: Toplanan verilerin veritabanında saklanması ve kontrol edilmesi,
- TEİAŞ Entegrasyonu: Anlık ve saatlik üretim verilerinin belirlenen periyotlarda TEİAŞ YTBS sistemine gönderilmesi.
Bu yapı sayesinde saha ile TEİAŞ arasındaki veri akışı otomatik olarak gerçekleştirilmektedir.
1.1. Veri Okuma ve Kayıt Servisi
Sistemin veri toplama bölümünde, üretim yapan santraller ile endüstri standardındaki protokoller kullanılarak (IEC-104 / MODBUS) haberleşme gerçekleştirilmekte ve gerekli üretim bilgileri alınmaktadır.
Geliştirilen sistem ile santralin anlık üretim değerleri ve kümülatif enerji sayaç bilgileri alınmaktadır. Elde edilen veriler gerekli kontrollerden geçirildikten sonra tarih, zaman ve santral ID bilgileriyle birlikte veritabanına kaydedilmektedir.
Bu iki veri türü aslında birbirinden farklı büyüklükleri ifade eder. Anlık üretim değeri, santralin o andaki şebekeye verdiği gücü (kW veya MW) gösterir ve bu değer normal şartlarda santralin kurulu gücünü aşamaz. Kümülatif enerji sayacı ise üretilen toplam enerjiyi (kWh veya MWh) ifade eder ve santral devreye alındığından itibaren sıfırlanmadan artan bir değer olarak ilerler. Anlık değer santralin o andaki performansını gösterirken, kümülatif sayaç santral devreye alındığından bu yana üretilen toplam enerjinin değerini taşır.
Büyük santrallerde farklı invertör gruplarını veya trafo çıkışlarını ayrı ayrı izleyebilmek için birden fazla analizör kullanılabilir; bu durumda geliştirmiş olduğumuz sistem, her analizörden gelen anlık gücü toplayarak santralin toplam anlık üretimini, her analizörün kümülatif sayacını da toplayarak santralin toplam kümülatif enerjisini hesaplar.
Analizörlerden birinden sağlıklı bir değer okunamazsa bu durum ayrıca fark edilir ve ilgili kayıt “okuma hatası” olarak işaretlenir; böylece eksik veya güvenilmez bir ölçüm, sanki gerçek bir üretim değeriymiş gibi sisteme karışmaz.
Kümülatif enerji sayaçları zamanla çok büyük rakamlara ulaştığından, iletişim protokolünün tek seferde taşıyabildiği sayı aralığını aşabilir; bu durumda santral tarafı sayaç değerini iki ayrı parçaya bölerek gönderir, merkezi sistem de bu iki parçayı belirli bir hesapla birleştirerek gerçek kümülatif enerji değerini yeniden oluşturur. Sistemin saha ile haberleşme bağlantısı geçici olarak koparsa sistem bu bağlantıyı belirli aralıklarla otomatik olarak yeniden kurmaya çalışır; bağlantı kesikken elde tutulan eski değerler ise bilinçli olarak temizlenir, böylece kopuk bir bağlantının eski verileri sanki hâlâ geçerliymiş gibi veritabanına yazılması engellenmiş olur. Sistem tüm santralleri tek bir döngüde sırayla işlerken, bir santralin okumasında karşılaşılan beklenmedik bir sorun yalnızca o santral için kayda geçirilir; diğer santrallerin verisi bundan etkilenmez, döngü kesintisiz olarak bir sonraki santrale geçer.
1.2. Veri Yönetimi
Toplanan üretim verileri, merkezi bir veritabanında saklanmaktadır. Veritabanı, hem geçmiş üretim verilerinin tutulmasını hem de TEİAŞ’a yapılacak veri gönderimlerinin takip edilmesini sağlamaktadır.
Ayrıca veri gönderim durumları da kayıt altında tutulmaktadır. Böylece başarılı şekilde gönderilmiş veriler ile gönderimi bekleyen veya başarısız olan veriler birbirinden ayrılabilmekte ve gerektiğinde yeniden gönderim yapılabilmektedir. YTBS sistemi gönderilemeyen veriler için maksimum 4 gün süre tanımaktadır.
Her bir kayıt, işlendiği aşamaya göre birkaç farklı durumdan birini taşır: “Bekliyor” henüz TEİAŞ’a hiç gönderilmemiş yeni bir kaydı, “Başarılı” TEİAŞ tarafından kabul edilmiş ve artık dokunulmayacak bir kaydı, “Başarısız”, gönderim denendiği hâlde TEİAŞ tarafından reddedilmiş ya da bağlantı sorunu nedeniyle iletilemeyen bir kaydı, “Okuma Hatası” ise Bölüm 2.1’de açıklanan, ölçüm alınamayan durumu ifade eder.
Bu durum ayrımı özellikle gönderim tarafında kritik bir rol oynar: sistem düzenli aralıklarla veritabanını tarayarak durumu “Bekliyor” veya “Başarısız” olan ve bu süre sınırı içinde kalan tüm kayıtları otomatik olarak yeniden TEİAŞ’a göndermeyi dener. Bir kayıt ilk denemede gitmezse – örneğin internet kesintisi, TEİAŞ servisinin geçici olarak yanıt vermemesi veya oturum jetonunun süresinin dolmuş olması gibi nedenlerle – veri kaybolmaz; bağlantı düzeldiği an bir sonraki tarama sırasında otomatik olarak yeniden gönderilir. Böylece operatörün, geçici bir kesinti sonrasında hangi verilerin gitmediğini tek tek takip edip elle yeniden göndermesine gerek kalmaz; sistem bu takibi kendisi yürütür ve yasal süre kapanmadan önce verinin iletilmesi için elinden geleni tekrar tekrar dener.
1.3. TEİAŞ Entegrasyonu
Sistem, TEİAŞ YTBS servisleri ile haberleşerek üretim verilerinin otomatik olarak iletilmesini sağlamaktadır. TEİAŞ tarafından belirlenen yetkilendirme ve tesis bilgileri kullanılarak gerekli bağlantı gerçekleştirilmekte ve ilgili veriler sistem üzerinden gönderilmektedir.
Sistemin TEİAŞ ile haberleşebilmesi için önce kimlik doğrulaması yapması gerekir; bu adımda sisteme özel kullanıcı bilgileriyle TEİAŞ’a giriş yapılır ve karşılığında bir saat süreyle geçerli bir oturum jetonu alınır.
Bu jeton, gönderilecek her isteğin başlığına eklenerek sistemin kimliğini TEİAŞ’a kanıtlar; süresi dolduğunda bu durum ayrıca fark edilir ve sistem, arka planda otomatik olarak yeniden giriş yaparak yeni bir jeton alır, böylece gönderim akışı kesintiye uğramaz. Ayrıca TEİAŞ mevzuatı yukarıda belirtildiği üzere, üretim bildirimi zorunluluğunu belirli bir kurulu güç eşiğine bağlamıştır: yalnızca kurulu gücü 250 kW ve üzerinde olan lisanssız santraller YTBS’ye veri göndermekle yükümlüdür. Sistem, her gönderim öncesinde ilgili santralin güncel kurulu güç bilgisini kontrol eder; 250 kW’ın altında kalan bir santral için gönderim otomatik olarak atlanır, böylece mevzuata aykırı ya da gereksiz bir veri akışı oluşmaz ve santral kurulu gücü zamanla değişse bile sistem bu değişikliği bir sonraki gönderimde otomatik olarak yakalar.
1.4. Anlık Veri Gönderim Servisi
Santrallerden alınan anlık üretim değerleri, 15 dakikalık periyotlarla MW cinsinden ölçülerek veritabanına kaydedilir. Anlık veri gönderim servisi de bu periyoda paralel şekilde belirli aralıklarla çalışarak veritabanını tarar ve durumu “Bekliyor” ya da “Başarısız” olan, henüz TEİAŞ’a başarıyla iletilmemiş kayıtları tespit eder.
Tespit edilen kayıtlar, ilgili santral ve zaman damgası bilgileriyle birlikte TEİAŞ’ın anlık veri servisine gönderilir. Gönderim TEİAŞ tarafından kabul edilirse kaydın durumu “Başarılı” olarak güncellenir; reddedilir ya da bağlantı sorunu nedeniyle iletilemezse kayıt “Başarısız” durumunda kalarak bir sonraki tarama döngüsünde yeniden denenmek üzere veritabanında bekletilir.
1.5. Saatlik Veri Gönderim Servisi
Burada üzerinde durulması gereken temel ayrım, anlık güç (kW/MW) ile saatlik enerji (kWh/MWh) arasındaki ilişkidir. Anlık güç santralin o anki üretim hızını gösterirken, enerji bu hızın belirli bir süre boyunca birikmiş toplamıdır; matematiksel olarak enerji, gücün zamana göre integralidir.
Saatlik veri gönderim servisi, santralden alınan kümülatif sayaç değerlerini kullanarak saatlik üretim miktarını hesaplar. Örneğin, saat 11.00’de alınan kümülatif sayaç değeri ile saat 12.00’de alınan kümülatif sayaç değeri arasındaki fark, 12.00 saatine ait üretim miktarını ifade eder. Bu hesaplama her saat için bir önceki saate ait kümülatif değer ile mevcut saat kümülatif değeri arasındaki fark alınarak gerçekleştirilir. Elde edilen saatlik üretim değeri MWh cinsinden TEİAŞ YTBS sistemine gönderilir. Gönderim sonuçları veritabanında kayıt altına alınarak veri aktarım süreci takip edilir.
Bu farkın her zaman sıfır veya pozitif olması beklenir, çünkü kümülatif bir sayaç fiziksel olarak geriye gidemez. Yine de ölçüm gürültüsü veya senkronizasyon kaymaları nedeniyle bazen çok küçük negatif farklar ortaya çıkabilir; sistem bu tür ihmal edilebilir sapmaları sıfır kabul eder. Ancak fark belirgin şekilde negatifse – ki bu genellikle sayaç sıfırlanması, analizör değişimi gibi gerçek bir sorunun işaretidir – kayıt TEİAŞ’a gönderilmez; bunun yerine “Veri Hatası” statüsüyle işaretlenip nedeniyle birlikte kayıt altına alınır. Böylece hatalı ya da anlamsız bir üretim rakamının, farkına varılmadan resmi sisteme bildirilmesinin önüne geçilmiş olur; bu tür istisnai kayıtlar operatörün gözden geçirmesi için veritabanında saklı kalır.
1.6. Web Arayüzü ve Raporlama Özellikleri
Sistemin web arayüzü, toplanan verilerin operatör tarafından izlenmesi ve denetlenmesine yönelik raporlama araçlarını da içermektedir. Anlık ve saatlik üretim verileri, seçilen tarih aralığı için Excel formatında dışa aktarılabilmekte; böylece istenilen döneme ait veriler sistem dışında ayrıca değerlendirilebilmekte veya kurum içi/dışı raporlama amacıyla paylaşılabilmektedir.
Arayüz üzerinden santrallerin saat bazında verimlilik değerleri de görüntülenebilmekte, böylece üretim performansı kurulu güç ile karşılaştırmalı olarak zaman içinde takip edilebilmektedir. Ayrıca bir kayıt hatalı bir durumda işaretlendiğinde, bu kaydın hangi santrale, hangi tarih/saate ait olduğu ve nedeni yine arayüz üzerinden incelenebilmekte; bu sayede operatör olağan dışı bir durumu hızlıca tespit edip gerekli müdahaleyi yapabilmektedir.
2. Sistemin Genel İşleyişi
Sistemin çalışma süreci genel olarak aşağıdaki adımlardan oluşmaktadır:
- Veri Toplama: Santrallerden üretim verileri alınır.
- Veri Kaydı: Alınan veriler kontrol edilerek veritabanına kaydedilir.
- Veri Kontrolü: TEİAŞ’a gönderilmesi gereken anlık ve saatlik kayıtlar belirlenir.
- Veri Gönderimi: İlgili kayıtlar TEİAŞ YTBS servislerine gönderilir.
- Sonuçların Kaydedilmesi: Gönderim sonucuna göre kayıtların durumu güncellenir.
İnternet veya TEİAŞ servislerinde yaşanabilecek geçici kesintilerde veriler yerel veritabanında tutulmaya devam eder. Bağlantının yeniden sağlanmasıyla birlikte gönderilemeyen kayıtların tekrar gönderilmesi mümkün olur. Bu yapı, veri kaybının önlenmesine ve raporlama sürekliliğinin sağlanmasına katkıda bulunmaktadır.
3. Sonuç
Bu çalışmada, enerji santrallerinden üretim verilerinin otomatik olarak toplanmasını ve TEİAŞ YTBS sistemine iletilmesini sağlayan SCADA tabanlı bir entegrasyon sistemi sunulmuştur.
Sonuç olarak bu sistem, sahadaki analizörlerden çıkan ham ölçüm sinyalinin TEİAŞ’ın resmi veritabanına ulaşana kadar geçirdiği her adımı – okuma, doğrulama, hesaplama, gönderim ve gerektiğinde yeniden deneme – insan müdahalesi olmadan yönetir. Haberleşme bağlantısı geçici olarak koparsa, TEİAŞ servisi birkaç dakikalığına yanıt vermese ya da oturum jetonunun süresi dolsa dahi veri akışı kendiliğinden toparlanır ve TEİAŞ’ın tanıdığı 4 günlük yasal pencere içinde tamamlanır. Operatörün üstlenmesi gereken tek sorumluluk, sistemin ürettiği durum kayıtlarını zaman zaman gözden geçirmek olur. Bu sayede hem santral sahibi hem de TEİAŞ tarafında, üretim verisinin doğruluğuna ve zamanında ulaştığına dair yüksek bir güvence oluşur.