Using PMU Measurements to Assess Dynamic Line Rating of Transmission Lines

Júlìusson, Sveinn Rúnar

4. term

Energy Engineering, Master

2013

2013-06-04

112

Denne afhandling opbygger en model for Dynamic Line Rating (DLR) for BR1-luftledningen i det sydvestlige Island. DLR betyder her at vurdere, hvor meget strøm en ledning kan føre i realtid ud fra målte forhold, frem for en fast, konservativ grænse. Modellen bruger data fra en phasor measurement unit (PMU), en måler som registrerer spænding og strøm med præcis tidsreference, til at beregne ledningens impedans og admittans under antagelsen om, at ledningen kan repræsenteres med en forenklet ¼-model. Ud fra den beregnede susceptans (en del af admittansen) estimerer en numerisk løser den gennemsnitlige højde af lederen. Ledningens hængelinje beskrives med katenar-ligningen, som afhænger af vandret træk, lederens vægt pr. meter og spændvidden mellem master. Det vandrette træk falder, når lederen bliver varmere; denne sammenhæng linearisers i modellen, mens vægten pr. meter holdes konstant. Spændvidden varierer langs BR1-strækningen. Først valideres implementeringen med et fast referenceeksempel, der indikerer, at ligningerne er korrekt implementeret. I et efterfølgende casestudie med BR1-data fungerer modellen dog ikke tilfredsstillende. En følsomhedsanalyse viser, at modellen er meget følsom over for selv små ændringer i strømvinklen (fasevinklen). Til sidst testes modellen i simuleringsprogrammet DigSilent Powerfactory; når last og modstand varieres, ændres susceptansen kun ubetydeligt. Konklusionen er, at modellen er teoretisk velfungerende, men fordi den estimerede susceptans er meget følsom over for variationer i strømvinklen, er modellen ikke et ideelt værktøj til DLR i praksis.

This thesis develops a Dynamic Line Rating (DLR) model for the BR1 overhead line in southwest Iceland. Here, DLR means estimating in real time how much current a line can safely carry rather than relying on a fixed conservative limit. The model uses data from a phasor measurement unit (PMU), a device that measures voltage and current with precise timing, to compute the line’s impedance and admittance, assuming the line can be represented by a simplified ¼-model. From the calculated susceptance (part of the admittance), a numerical solver estimates the conductor’s average height. The line’s sag is described by the catenary equation, which depends on horizontal tension, conductor weight per meter, and span length. Horizontal tension decreases as conductor temperature rises; this relation is linearized in the model, while the weight per meter is kept constant. Span length varies along the BR1 connection. The implementation is first checked with a fixed reference example, indicating the equations are coded correctly. However, in a case study using BR1 data, the model does not perform properly. A sensitivity analysis shows the model is highly sensitive to even small changes in the current angle (phase angle). Finally, the model is tested in the DigSilent Powerfactory simulation program; varying load and resistance changes susceptance only insignificantly. The conclusion is that the model works in theory, but because the estimated susceptance is very sensitive to variations in the current angle, it is not an ideal tool for practical DLR.

[This abstract was generated with the help of AI]

DLR ; PMU ; Landsnet ; Susceptance

Download
View record in AAU Student Projects