Implementación de algoritmo para la estimación de los parámetros de líneas de transmisión basados en PMU

Abstract

Actualmente Uruguay cuenta con una red de medida de sincrofasores a nivel de la red de transmisión de UTE. Esto abre la posibilidad al desarrollo de diferentes aplicaciones basadas en la medida de fasores sincronizados. Por otra parte, el grupo de protecciones de sistemas eléctricos de potencia del Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la UdelaR, viene trabajando en el estudio de las posibles aplicaciones de estas medidas en el sistema eléctrico uruguayo. Actualmente se encuentra desarrollando un proyecto que tiene como finalidad la implementación práctica de posibles algoritmos basados en Unidades de Medición Fasorial, llamadas PMU (Phasor Measurement Unit). El presente trabajo se centra en una de las posibles aplicaciones de los sincrofasores: la determinación del modelo en parámetros concentrados de una línea aérea de AT o EAT en un sistema de transmisión de energía eléctrica. En base a esto es posible caracterizar la variación de los parámetros con la temperatura y potencia transmitida, así como también identificar posibles problemas de estabilidad de tensión en el sistema. Se comenzó realizando un análisis de la bibliografía existente y se evaluaron distintas metodologías, realizando simulaciones del algoritmo estudiado. Además, al contar con datos reales, se pudieron contrastar estos con los métodos analizados. Uno de los objetivos principales del proyecto se centró en la evaluación de distintos métodos para disminuir la incertidumbre de los parámetros estimados a partir de las mediciones realizadas por las PMU. Uno de los principales problemas que se tiene en la medida de las PMU son los errores sistemáticos introducidos por el canal de medida. Con el fin de minimizarlo, se optó por un método cuya principal novedad es estimar los parámetros de las líneas corrigiendo esta cuestión. Como resultado del proyecto se desarrolló una aplicación informática en el lenguaje de programación Python, compatible con el sistema operativo Windows, que permite la ejecución off-line del algoritmo de cálculo de parámetros. Finalmente, se evaluó el software a partir de simulaciones de la red y luego sobre distintas medidas reales de la red de sincrofasores de UTE, obtenidas en los extremos de la línea de 500 kV que une la estación de Palmar, en departamento de Soriano, con la estación de Brujas, en el departamento de Canelones.

Recently, Uruguay has incorporated a syncrophasor network to its power transmission netwrok through the electric utility company, UTE. This improvement opens up a wide range of possibilities to the development and implementation of different applications for the syncrophasor measurementes. Furthermore, the power systems protection investigation group of the Institute of Electrical Engineering, from the Faculty of Engineering of the Universidad de la República, has been studying the possible aplications for syncrophasor measurements on the national power network. In fact, it is currently working on a project with the purpose of giving practical application to different algorithms based on phasor measurement units (PMUs). Under the scope of the mentioned project, the present thesis focuses on one of the possible applications of PMUs: estimating the lumped element model for high or extra-high voltage power line of a given electrical power system. Based on this, it is possible to characterize the parameter variation with the temperature and load of the line, in addition to identifying possible voltage stability problems throughout the power network. To determine the line model, a deep analysis on the bibliography concerning the subject was made and a variety of method were considered, on the basis of fair simulations of the power system and the different algorithms. In addition, as real syncrophasor measurements were provided by the national utility, it was possible to compare the simulations with real data. One of the main purposes of this project was to use PMUs to reduce the uncertainty of the estimated parameters of the line. One of the biggest problems in measuring with PMUs are the systematic errors introduced by the measurement chanel. On this basis, the novel concept of the chosen method is that it’s main focus is put on this issue. As a result, a deep analysis was made on the different methods to accurately achieve this goal. A computer program was developed on Python programming language, able to work on Windows. Finally, the given software was tested, first with simulated syncrophasor data and then with real UTE measurements from the 500 kV power line from the Palmar substation in Soriano department to Brujas substation in Canelones department.