Aplicação das relações fase-modo na estimação de parâmetros de linhas de transmissão
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Data
2018-08-31
Autores
Rivera Pineda, Julia Teresa
Título da Revista
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Nos sistemas de potência, o conhecimento dos parâmetros das linhas de transmissão possibilita o ajuste preciso dos sistemas de proteção, facilita a aplicação de ferramentas e técnicas de análise do sistema elétrico, permite a correta localização de faltas, assim como o monitoramento de indicadores comuns de faltas, como a temperatura e a catenária do condutor. As metodologias de estimação de parâmetros de linha de transmissão baseadas na teoria da decomposição modal são restritas a configurações de torre específicas, nas quais a matriz de transformação da linha de transmissão é conhecida. Neste trabalho apresenta-se um método para a estimação de parâmetros de linhas de transmissão genéricas em regime permanente, utilizando os fatores de correntes e tensões nos terminais da linha. Estabelece-se um sistema de equações não linear indeterminado, a partir das relações fase-modo das correntes e tensões nos terminais da linha e as matrizes de impedância e admitância da linha. Para uma linha trifásica genérica as relações fase-modo são escritas em função dos elementos da matriz transformação, os quais são desconhecidos e uma parte das incógnitas do sistema de equações. O sistema de equações é complementado com equações adicionais para ser resolvido mediante o algoritmo de Newton-Raphson e estimar os parâmetros de linha de transmissão. Foram estimados os parâmetros para uma linha de transmissão trifásica com diferente configuração de torre operando com diferentes cargas para vários comprimentos de linha.. O erro relativo dos parâmetros estimados avalia a precisão do método e a influência da representação da linha como elementos concentrados.
Accuracy in transmission lines parameters is essential in power systems since it allows precise adjustment of the protection systems, the application of tools and techniques for analysis of the electrical system, the correct identification of fault location, as well as the monitoring of fault indicators such as the temperature and the catenary of the conductor. Transmission line parameter estimation methodologies based on modal decomposition theory are restricted to specific tower configurations in which the transformation matrix of the transmission line is known. This work presents a method to estimate parameters of generic transmission lines in the steady state, using the voltage and currents phasor at the terminals of the line. A system of consistent non-linear equations is established from the phase-mode relations of these voltage and current phasors and the impedance and admittance matrices of the line. The phase-mode relations are written as a function of the elements within the transformation matrix, which are unknown and part of the variables to be estimated. The system of equations is solved using the Newton-Raphson algorithm to estimate both the transmission line parameters and the transformation matrix. The parameters were estimated for three-phase transmission lines for a particular tower configuration operating under different loads and lengths. The relative error of the estimated parameters evaluates the method’s accuracy and the influence of the line’s lumped representation.
Accuracy in transmission lines parameters is essential in power systems since it allows precise adjustment of the protection systems, the application of tools and techniques for analysis of the electrical system, the correct identification of fault location, as well as the monitoring of fault indicators such as the temperature and the catenary of the conductor. Transmission line parameter estimation methodologies based on modal decomposition theory are restricted to specific tower configurations in which the transformation matrix of the transmission line is known. This work presents a method to estimate parameters of generic transmission lines in the steady state, using the voltage and currents phasor at the terminals of the line. A system of consistent non-linear equations is established from the phase-mode relations of these voltage and current phasors and the impedance and admittance matrices of the line. The phase-mode relations are written as a function of the elements within the transformation matrix, which are unknown and part of the variables to be estimated. The system of equations is solved using the Newton-Raphson algorithm to estimate both the transmission line parameters and the transformation matrix. The parameters were estimated for three-phase transmission lines for a particular tower configuration operating under different loads and lengths. The relative error of the estimated parameters evaluates the method’s accuracy and the influence of the line’s lumped representation.
Descrição
Palavras-chave
Linhas de transmissão trifásica, Sistema de equações não lineares, Teoria da decomposição modal, Estimação de parâmetros, Modal decomposition theory, Line parameter estimation, Three-phase transmission line, Nonlinear equation system