poveĆanje prenosnih kapacitetadalekovoda ... - c-g.si · b2 - 2 stoga tržište električne...

10
[email protected] B2 - 1 BOSANSKOHERCEGOVAČKI KOMITET MEĐUNARODNOG VIJEĆA ZA VELIKE ELEKTRIČNE SISTEME BH K CIGRÉ SARAJEVO 12. SAVJETOVANJE BOSANSKOHERCEGOVAČKOG KOMITETA NEUM, 04 – 08.10.2015. R.B2.10. POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETA DALEKOVODA KORIŠĆENJEM SISTEMA ZA MONITORING TEMPERATURE I PROVIJESA PROVODNIKA INCREASING AMPACITIES OF OVERHEAD LINES BY USING THE SYSTEM FOR CONDUCTOR'S TEMPERATURE AND SAG MONITORING Mr.sc. Viktor Lovrenčić, dipl.ing.el. Mr.sc. Marko Gabrovšek, dipl.ing.el. Branko Uhlik, dipl.ing.el. C&G d.o.o. Ljubljana Ljubljana – Slovenija Prof. dr. sc. Nenad Gubeljak, dipl.ing.maš. Fakulteta za strojništvo Maribor – Slovenija Sažetak: Dan danas se potreba za električnom energijom povećava gigantskim koracima. Proizvodnja energije se može zadovoljiti upotrebom klasičnih (hidro, termo i nuklearnih) ili novijih izvora energije (solarne i vjetro elektrane). Prenosni i distributivni sistemi teško prate ove trendove. Zbog toga prenosne kapacitete treba koristiti do svojih maksimuma, a pri tome ne ugrožavati pouzdanost i sigurnost dalekovoda. Dakle, dešavaju se ekspanzije pametnih mreža i automatizacija sistema. Važan korak u tom pravcu je efikasan sistem za monitoring rada dalekovoda. Dobar primjer toga je sistem OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring), koji mjerenjem temperature i provjesa provodnika pruža mogućnost nadgledanja rada dalekovoda i njegovih kapaciteta. Ključne riječi: dalekovod, monitoring dalekovoda, provjes, STR, DTR Abstract: Nowadays the need for electric power is increasing in giant steps. Its generation is trying to satisfy it, either by using more classical (hydro, thermo and nuclear) sources or the new ones (solar and wind farms). Transmission and distribution systems are hardly following this trends. This is the reason why existing capacities should be used to its maximum limits but not jeopardizing its reliability and safety. So, we are witnesses of Smart Grid expansion and automation systems. An important step in this direction is efficient monitoring system on Over Head Lines (OHLs). A good example of this is OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring) system which can control OHL operation and ampacities by measuring temperatures and sag of the conductors. Keywords: Over head line, transmission line monitoring, sag, STR, DTR UVOD Deregulacija tržišta električne energije ima jak utjecaj na daljnji uspješan razvoj prenosne mreže što mrežnog operatera suočava sa novim tehnološki zahtjevnim procesima. Donedavno su nacionalne ekonomije poštovale tradicionalno razumijevanje planiranja izgradnje proizvodnih izvora, što je podrazumijevalo uvoz samo potrebne količine električne energije i težnju ka samodostatnosti, međutim otvaranjem tržišta električne energije u Evropi se to promijenilo. Došlo je do velikih promjena u smjerovima protoka električne energije. U posljednjoj deceniji tradicionalne prekogranične razmjene uvelike su se promijenile, jer smjerovi protoka električne energije slijede svoju tržišnu cijenu.

Upload: others

Post on 21-Sep-2019

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

[email protected] B2 - 1

BOSANSKOHERCEGOVAČKI KOMITET MEĐUNARODNOG VIJEĆA ZA VELIKE ELEKTRIČNE SISTEME – BH K CIGRÉ SARAJEVO 12. SAVJETOVANJE BOSANSKOHERCEGOVAČKOG KOMITETA NEUM, 04 – 08.10.2015.

R.B2.10.

POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETA DALEKOVODA KORIŠĆENJEM SISTEMA ZA MONITORING TEMPERATURE I PROVIJESA PROVODNIKA

INCREASING AMPACITIES OF OVERHEAD LINES BY USING THE SYSTEM FOR

CONDUCTOR'S TEMPERATURE AND SAG MONITORING

Mr.sc. Viktor Lovrenčić, dipl.ing.el. Mr.sc. Marko Gabrovšek, dipl.ing.el. Branko Uhlik, dipl.ing.el. C&G d.o.o. Ljubljana

Ljubljana – Slovenija

Prof. dr. sc. Nenad Gubeljak, dipl.ing.maš.

Fakulteta za strojništvo

Maribor – Slovenija Sažetak: Dan danas se potreba za električnom energijom povećava gigantskim koracima. Proizvodnja energije se može zadovoljiti upotrebom klasičnih (hidro, termo i nuklearnih) ili novijih izvora energije (solarne i vjetro elektrane). Prenosni i distributivni sistemi teško prate ove trendove. Zbog toga prenosne kapacitete treba koristiti do svojih maksimuma, a pri tome ne ugrožavati pouzdanost i sigurnost dalekovoda. Dakle, dešavaju se ekspanzije pametnih mreža i automatizacija sistema. Važan korak u tom pravcu je efikasan sistem za monitoring rada dalekovoda. Dobar primjer toga je sistem OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring), koji mjerenjem temperature i provjesa provodnika pruža mogućnost nadgledanja rada dalekovoda i njegovih kapaciteta. Ključne riječi: dalekovod, monitoring dalekovoda, provjes, STR, DTR Abstract: Nowadays the need for electric power is increasing in giant steps. Its generation is trying to satisfy it, either by using more classical (hydro, thermo and nuclear) sources or the new ones (solar and wind farms). Transmission and distribution systems are hardly following this trends. This is the reason why existing capacities should be used to its maximum limits but not jeopardizing its reliability and safety. So, we are witnesses of Smart Grid expansion and automation systems. An important step in this direction is efficient monitoring system on Over Head Lines (OHLs). A good example of this is OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring) system which can control OHL operation and ampacities by measuring temperatures and sag of the conductors. Keywords: Over head line, transmission line monitoring, sag, STR, DTR UVOD Deregulacija tržišta električne energije ima jak utjecaj na daljnji uspješan razvoj prenosne mreže što mrežnog operatera suočava sa novim tehnološki zahtjevnim procesima. Donedavno su nacionalne ekonomije poštovale tradicionalno razumijevanje planiranja izgradnje proizvodnih izvora, što je podrazumijevalo uvoz samo potrebne količine električne energije i težnju ka samodostatnosti, međutim otvaranjem tržišta električne energije u Evropi se to promijenilo. Došlo je do velikih promjena u smjerovima protoka električne energije. U posljednjoj deceniji tradicionalne prekogranične razmjene uvelike su se promijenile, jer smjerovi protoka električne energije slijede svoju tržišnu cijenu.

Page 2: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 2

Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može se promijeniti, a osim toga neki vodovi su preopterećeni, dok drugi ostaju ispod dizajniranog opterećenja. Broj preopterećenih vodova se povećava, zato su obavezne nove metode praćenja dozvoljene strujne opteretivosti. Dosadašnji koncepti održavanja nisu dovoljni, jer stabilnost i sigurnost mogu se osigurati samo ako znamo trenutne uslove na terenu. Ako uzmemo u obzir promjenljive vremenske uslove i protoke električne energije, upravljanje infrastrukturnim linijskim objektima, poput nadzemnih vodova u realnom vremenu, praćenje rada dalekovoda predstavlja vrlo zahtjevan i složen izazov. Provjes a samim time i sigurnosna visina se mijenjaju zbog elastičnih i plastičnih deformacija te zbog dodatnih opterećenja (pogotovo zimi zbog leda), a ne smije se zanemariti i činjenica da su provodnici ugroženi vegetacijom. Određivanje stvarne geometrije voda predstavlja vrlo korisnu aktivnost, koja se može izvesti pomoću: - periodičkog laserskog skeniranja kako bi se odredio tačan provjes, a pri tome uzimajući u obzir i nadzor vegetacije; - praćenja u stvarnom vremenu (tzv. „real time monitoring“) temperature provodnika i provjesa u kritičnom rasponu. Implementirali smo neke uspješne projekte koristeći podatke iz OTLM sistema koji nudi podatke o temperaturi provodnika, provjesa i dozvoljenog strujnog opterećenja [1]-[4]. 1. OTLM (Overhead Transmission Line Monitoring) sistem Glavni povod za razvoj OTLM sistema bila je nemogućnost direktnog mjerenja temperature u stvarnom (realnom) vremenu na postojećim dalekovodima. Obično sistemi koriste matematični izračun koji ne daje pravu sliku i ne omogućava punu iskoristivost dalekovoda. OTLM sistem se sastoji iz: - OTLM uređaja; - programskog paketa OTLM Center.

Blok šemu OTLM sistema prikazuje slika 1. OTLM uređaj je montiran na dalekovod i šalje podatke bežično pomoću GSM/GPRS (Global System for Mobile communications/General Packet Radio Service) komunikacije i\ili preko optičke veze odnosno tzv. OPGW (Optical Power Ground Wire) kabla, pri čemu nikakvo licenciranja nije potrebno. Podaci se skupljaju na lokalni OTLM server, dok se pregled i podešavanje podataka vrše preko veb aplikacije OTLM center. Ta veb aplikacija preko protokola IEC (International Electrotechnical Comission) 60870-5-104 (Slave) omogućava vezu do SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) sistema, dakle do sistema za mjerenje, praćenje i kontrolu.

Page 3: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 3

Slika 1. Blok šema OTLM sistema

1.1. OTLM uređaj OTLM uređaj (slika 2) je prije svega razvijen s namjerom da mjeri temperaturu provodnika. Temperatura se mjeri u dvije tačke na krajevima kućišta koje je bijele boje i izrađeno od kompozitnih materijala otpornog na vatru i teške vremenske uslove. Napajanje uređaja je izvedeno indukcijom preko obuhvatnog transformatora iz struje u provodniku na kojemu je montiran tako da nije potrebno nikakvo redovno održavanje, što bitno utječe na troškove eksploatacije OTLM sistema i upotrebe nadzornog elementa.

Slika 2. OTLM uređaj

Uređaj je težak približno 9 kg. Područje mjerenja temperature provodnika je od -40 do +125 °C, a tačnost temperature iznosi ± 2,0 °C. OTLM je prvenstveno namijenjen montaži na vodove napona od 110 kV do 400 kV, frekvencije 50 (60) Hz te struje od 100 A do 1100 A. Za rad na nižim naponima potrebna su rješenja s novim strujnim transformatorom, a potrebno je i preprogramiranje procesora. Više tehničkih podataka o OTLM uređaju vidimo u Tabeli 1.

Page 4: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 4

Tabela 1. Tehnički podaci OTLM uređajaMjerenje Tačkasto Protivpožarno kućište DA Vanjski prečnik 305 mm Maksimalna dužina 300 mm Težina cca. 9 kg Montaža je izvedljiva za prečnik provodnika od 15 mm do 45 mm Naponski nivo rada od 110 kV do 400 kV Napajanje pomoću indukcije– bez baterije DA Minimalna radna struja 65 A Radna frekvencija 50 Hz, 60 Hz Radna temperatura okoline od -40,0 °C do+85,0 °C Mjerenje temperature provodnika u opsegu od -40 °C do 125 °C Mjerenje struje u opsegu od 65 A Rezolucija mjerenja temperature 0,5 °C Rezolucija mjerenja struje 1 A Tačnost mjerenja temperature provodnika ±2,0 °C u opsegu od -20 °C do +100 °C

Uređaj se obično montira za vrijeme planiranih isključenja u neposrednu blizinu stuba, ali iza antivibracijskih uređaja. U slučaju da trasa dalekovoda ide po raznolikom terenu preporučuje se montaža uređaja OTLM u blizini većih uzvisina, šumskih koridora, kotlinama, odnosno na mjestima koja provodnike štitite od djelovanja vjetra. Operateri moraju potražiti takva mjesta koja su manje izložena vjetru (tiha dolina). Potrebno je tražiti mjesta sa različitim karakteristika terena odnosno gdje prirodne ali i umjetne prepreke onemogućavaju strujanje vjetra. Preporučuje se montaža 3 – 4 OTLM uređaja na 50 km, a u ravnim područjima bez šume broj OTLM uređaja može se smanjiti na 2 uređaja na početku i na kraju trase. Podaci o temperaturi provodnika u kritičnim sektorima mogu pomoći operatoru u praćenju uslova rada dalekovoda. Osnovni koncept OTLM uređaja smo na osnovu vlastitih iskustava te zahtijeva i očekivanja naručilaca nadograđivali tako da je mjerenje temperature provodnika ili tzv. STR (Static Thermal Rating) preraslo u OTLM-DTR funkciju i određivanje provjesa provodnika, a o tome malo više u nastavku.

Slika 3. Programski paket OTLM Center

1.2. Programski paket OTLM Center Programski paket OTLM Center (slika 3) je namijenjen uključivanju u intranet preduzeća za pregled, mijenjanje podešavanja parametara i dodavanje novih uređaja preko veb aplikacije. Struktura programskom paketa OTLM Center je prikazana na slici 3, a spomenuti paket se sastoji iz: - Microsoftove SQL (Structured Query Language) baze podataka – lokacija za pohranjivanje podataka;

Page 5: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 5

- protokol koncentratora - uređaj za pamćenje, udruživanje, slanje i usmjeravanje; - ASP (Active Server Pages).NET-a - Microsoftova tehnologija za aktivno kreiranje internet stranica (koju u našem

slučaju predstavlja OTLM Center veb aplikacija); - IEC 104 – međunarodni standard za nadzor i kontrolu sistema. 2. MODERNE METODE MONITORINGA 2.1. Elementi monitoringa Dinamički temperaturni monitoring (eng. Dynamic Thermal Rating – DTR) je moguće uspostaviti pod uslovom da posjedujemo uređaje za mjerenje ili poznavanjem određenih fizikalnih veličina, koje su potrebne kao ulazni podaci u numeričkim modelima izračuna (npr. maksimalne termičke struje u provodniku), a određeni su u standardima IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) [5] ili tehničkim brošurama CIGRE (Conseil International des Grands Réseaux Électriques) [6]-[11] ili IEC [12]. Temperatura i provjes provodnika su najvažniji faktori kod ocjene najveće dozvoljene struje, koju nadzemni vod može prenijeti. Temperatura provodnika je određena modelom termodinamičke ravnoteže (ulazna toplota = gubici toplote). Provodnik dobiva toplotu iz okoline u obliku sunčeve radijacije i s ohmskim gubicima u vodiču (I²R). Ravnotežna jednadžba (1) prikazuje relaciju između struje i temperature provodnika:

( )c2c

prcs TRIdt

dTmCqqq −=−− (1)

gdje su: qs = sunčeva toplina [W/m], qc = toplotni gubici [W/m], qr = radijacijski gubici [W/m], mCp = najveća toplotna kapaciteta vodiča [W/m°C], I = struja vodiča [A], Tc = temperatura vodiča [°C], R(Tc) = otpornost vodiča pri danoj temperaturi vodiča Tc [Ω/m]

2.2. Uvođenje monitoringa kod slovenačkog operatera prenosnog sistema Slovenački operator prenosnog sistema (ELES) se aktivno uključuje u izgradnju elektroenergetske prenosne mreže budućnosti, pametne mreže sa vizijom (smartgrids), koja se osniva na liberalizaciji tržišta i promjenama u tehnologijama proizvodnje kako bi se ispunili zahtjevi prema okolini i kvalitetnom korištenju električne energije [13]. Kapacitet prenosa električne energije po dalekovodu određuju dva faktora: - najveća trajna temperaturna opterećenja dalekovoda (najveća dozvoljena trajna temperatura provodnika), koja je za

Al/Če provodnike definisana pri 80 °C [3]; - najmanja sigurnosna visina provodnika do objekata pod njim, koja je definisana propisima, a ovisna je o vrsti

objekata ispod dalekovoda te nivoa napona dalekovoda. Uz provjerene tehnologije upravljanja i održavanja prenosnog sistema uvode se i nove tehnologije. Moderna tehnološka rješenja i inovacije u slovenačkoj prenosnoj mreži, ELES-u, predmet su sistematičnog dugogodišnjeg rada [13]. Dinamički temperaturni monitoring nadzemnih vodova slovenačkog prenosnog sisitema potvrđuje jedan od ciljeva da je inovativnost ekonomski pokretač za razvoj pametne električne mreže kod osiguravanja sigurnosti opskrbe. Za maksimalno iskorištavanje kapaciteta prenosa i za siguran prenos električne energije najvažnije je poznavanje stvarne temperature provodnika i klimatskih elemenata (temperatura zraka, brzina i smjer vjetra, sunčano zračenje), koji direktno utječu na provjes i status sigurnosnih visina na trasi dalekovoda. 2.3. Monitoring na DV 2x110 kV Dravograd – Slovenj Gradec Dalekovod 2x110 kV Dravograd – Slovenj Gradec je nakon rekonstrukcije istog, kada je dograđen sistem u kojem je jedna faza izvedena sa tzv OPPC (OPtical Phase Conductor) vodom, postao odličan tehnološki poligon za dinamički termički monitoring [13]. Tehnički podaci DV 2 x 110 kV Dravograd – Slovenj Gradec [14-15] su:

Page 6: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 6

- dužina 12.170 m; - srednji raspon 234 m; - maksimalni raspon 369 m; - Al/ACS 240/40 mm2 (Al plašt – 26 x 3,44 mm, presjek Al 241,65 mm2, ACS jedro 7 x 2,67 mm, presjek ACS –

39,19 mm2); - OPPC 222-AL1/40-A20SA, 72 G.652D + G150 (presjek slojeva: prvi sloj 16,08 mm2, drugi sloj 85,88 mm2, treći

sloj 120,24 mm2 i A20SA – 40,216 mm2). Kada je 2013. godine OPPC vod montiran bliže stubu (viseći kompozitni izolator) sa tehnologijom VALCAP (kontinuirano mjerenje temperature provodnika u optičkom vlaknu duž dalekovoda) stvoreni su uslovi za postavljanje jedinstvenog DTR poligona [14-15]. ELES je uz sistem VALCAP te ADAPpro programskim paketom za DTR uz vremensku stanicu Semart II Artes (slika 4.) ugradio na isti dalekovod još dvije tehnologije SDM-DTR i OTLM-DTR [14-15]. Za aktivno praćenje i analizu STR i DTR podataka izabrali smo raspon između SM23 i SM24. Ugrađena su dva OTLM uređaja koji su montirana na dva najniža voda (Al/ACS i OPPC) uz SM23 (u Šentjažu kod Dravograda) na kojemu je za potrebe VALCAP-a ugrađena i vremenska stanica Semart II Artes (slika 4) [14-15].

Slika 4. OTLM uređaji (označeni su crvenom) sa vremenskom stanicom Semart II (žuta oznaka) na SM23

Tehničke podatke vremenske stanice Semart II vidimo u tabeli 2.

Page 7: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 7

Tabela 2. Tehnički podaci vremenske stanice Semart II [14-15]

Mjerenje brzine vjetra - raspon mjerenja min. 0 – 60 m/s - tačnost mjerenja min. ± 2 % (pri 12 m/s) - rezolucija mjerenja min. 0,01 ms Mjerenje smjera vjetra - raspon mjerenja min. 0 – 359 ° - tačnost mjerenja min. ± 3 ° (pri 12 m/s) - rezolucija mjerenja min. 1 ° Mjerenja temperature zraka - raspon mjerenja min. od – 35 °C do 70 °C - točnost mjerenja min. ± 0,1 °C - rezolucija mjerenja min. 0,1 °C Mjerenje intenziteta sunčevog zračenja - raspon mjerenja min. 0 – 1400 W/m2 - točnost mjerenja min. 300 – 1100 nm - rezolucija mjerenja min. 0,1 hPa

Povezivanjem OTLM sistema s vremenskom stanicom i programom za izračun termičke struje na osnovu IEEE ili CIGRE metode [5]-[12] smo postojeći OTLM sistem nadogradili s izračunom dinamičkog temperaturnog monitoringa (slika 5). U narednom periodu slijedi testiranje OTLM DTR sistema i analiza njegovog rada sa ugrađenim sistemima drugih proizvođača [16-17].

Slika 5. OTLM DTR sistem – komunikacijska šema sa sistemom SUMO (ELES) [16-17]

3. PROVJES Provodnik se općenito ponaša kao lančanica. Ako su poznati tehnički parametri provodnika i primjerice laserski snimci raspona veoma je jednostavno izračunati provjes u svim rasponima. U rasponima u kojima se provjes najviše približava sigurnosnoj visini od zemlje, odnosno, objekata ispod njega, označava se kao kritični provjes kod određenih radnih uslova.

Page 8: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 8

U obzir je potrebno uzeti mogućnost da kod različitih radnih stanja kritični provjes nastupa kod različitih raspona. Zbog toga se kod dugačkih trasa temperatura provodnika mora mjeriti u više raspona, jer samo na taj način je moguće obuhvatiti podatke dalekovoda na cjelokupnoj trasi. 3.1. Inklinometar u OTLM uređaju Nakon uspješnih pilot projekata i testiranja OTLM uređaja (stabilnost, sigurnost rada, kvalitetna komunikacija, raspoloživost podataka mjerenja uređaja temperature provodnika) došlo je do novog razvojnog koraka, ugradnje inklinometra. Inklinometar je senzor, koji mjeri ugao lančanice i tako nudi mogućnost određivanja provjesa u rasponu između dva stuba odnosno ovješenja voda. Inklinometar se serijski ugrađuje u OTLM napravu već par godina, ali je tek nakon velikih havarija ELES-ovih prenosnih dalekovoda u februaru 2014. godine došlo do neformalne inicijative o traženju rješenja koja bi omogućila centru upravljanja pravovremenu informaciju o mogućem nastanku zaleđenih provodnika. Ovaj razvojni cilj je povezao slovenačke stručnjake, koji pokušavaju da na osnovu podataka inklinometra ugrađenog u OTLM uređaj postave [16-17]: - matematički model, koji će povezati izmjeren ugao lančanice s provjesom; - modul OTLM SAG kao sastavni element OTLM Centra, koji će prikazati provjes; - modul OTLM ICE kao sastavni element OTLM Centra, koji će alarmirati dodatno opterećenje. 3.2. OTLM - SAG Nakon katastrofalnih ledenih havarija u Sloveniji u februaru 2014. počeli smo istraživati korisnost inklinometra ugrađenog u OTLM uređaj na DV 2x110 kV Dravograd – Slovenj Gradec, raspon SM23 – SM24. Pažljivo je izrađen razvojni projektni zadatak koji se osniva na metodi za praćenje provjesa prilikom izračuna horizontalne sile u provodniku na mjestu pričvršćenja po matematičkom modelu i na osnovu kontinuiranih mjerenja temperature provodnika pomoću OTLM uređaja. Model je razvijen kao kompjuterska aplikacija koja uzima u obzir montažne uslove i karakteristike provodnika te na taj način daje odnos između provjesa provodnika i horizontalne sile za pojedinačnu temperaturu. Kompjuterska aplikacija je sastavni dio OTLM programske aplikacije. Geometrija provodnika predstavlja polazišnu tačku za praćenje ponašanja provodnika između dva stuba. Zbog meteoroloških utjecaja okoline i električne struje na provodnik dolazi do promjena dužine provodnika, što neposredno utječe na provjes provodnika kao i na promjenu geometrije lančanice. Svrha mjerenja provjesa provodnika u rasponu između SM23 i SM24 je [16-17]: - odrediti geometriju provjesa provodnika za trenutno temperaturno opterećenje provodnika; - odrediti tačnost proračuna provjesa i horizontalne sile pomoću određenog softvera; - na osnovu izmjerenih provjesnih tačaka pri različitim temperaturama odrediti kalibracijske parametre za

kompjutersku aplikaciju; - procijeniti tačnost mjerenja ugla pomoću inklinometra koji je ugrađen u OTLM uređaj. Za proračun unutrašnjih sila u provodniku razvijeni matematični model uzima u obzir mehaničke i fizikalne karakteristike provodnika kao i vlastitu težinu provodnika te veličinu raspona. Za kontrolu tačnosti obračuna vrši se nezavisno poređenje između izračunatog i pomoću OTLM uređaja izmjerenog ugla. Sve to se bilježi i u programskom paketu OTLM center. Oblik lančanice na rasponu između dva stuba pri određenoj temperaturi predstavlja granični uslov za kompjutersku aplikaciju. Pošto oblik lančanice varira u zavisnosti od temperature i meteoroloških uslova neophodno je obaviti mjerenja na tri različite temperature. Na taj način se može ocijeniti promjena oblika lančanice u širem temperaturnom području. Oblik lančanice je određen na osnovu optičko-laserskih mjerenja provjesa provodnika pri tri različite temperature provodnika odnosno strujnih opterećenja prilikom ostalih meteoroloških uslova na trasi. Mjerenja su obavljena pomoću mjerne stanice LEICA TS30 (slika 6.a. i 6.b.) i u slijedećim periodima [16-17]: - 9. jula 2014 između 10:30 i 12:00 sati pri vanjskoj temperaturi +17,39 °C i temperaturi provodnika 29,5 °C; - 17. augusta 2014 u 13:40 pri vanjskoj temperaturi +19,7 °C i temperaturi provodnika 29,5 °C; - 10. februara 2015 u 13:05 pri vanjskoj temperaturi +6,0 °C i temperaturi provodnika +13 °C Na osnovu ovih mjerenja je razvijena kalibracijska kriva između provjesa/ugla/temperature/zatezne sile u provodniku u slučaju normalnih uslova rada odnosno pod radnim opterećenjem. U slučaju otkrivanja promjene odstupanja od kalibracijske krivulje uz poštivanje karakterističkih meteoroloških uslova moguće je procijeniti prisustvo dodatnih vanrednih opterećenja na posmatranom rasponu.

Page 9: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 9

Pomoću spomenute aplikacije moguće je korisniku ponuditi on-line monitoring i kontrolu sigurnog rada izabranog dalekovoda koristeći i razne nivoje alarmnih stanja (npr. alarm led). Analiziran je utjecaj temperature okoline i provodnika kao deterministički slučajevi koji određuju područje provjesa provodnika.

Slika 6.a. Mjerna stanica LEICA TS30 Slika 6.b. Skica mjerenih podataka lančanice [16-17] (OTLM uređaji su zaokruženi) [16-17]

Na osnovu mjerenja geometrije provodnika za tri karakteristične različite temperature i izračuna provjesa pri tim temperaturama je pomoću softvera moguća kalibracija provjesa i ugla u ovisnosti od temperature provodnika. Na taj način je omogućena procjena stepena usklađenosti mjerenja i proračuna. Ovo pruža mogućnost uvođenja dodatnih funkcija (poput funkcije ALARM LED), jer je kontinuiran rast neusklađenosti između izmjerenog i izračunatog ugla uz uzimanja u obzir meteoroloških uslova (vanjska temperature -5+/-3 °C, kiša i vjetar) pokazatelj skupljanja leda na provodniku. Slike 7.a. i 7.b. pokazuju ulazne podatke za mjerenje 9.7.2014. i izračunate sile na mjestu prićvrčenja provodnika pri temperaturi mjerenja T=+29,5 °C i vanjskoj temperaturi +17.39 °C [16-17].

Slika 7.a. Unošenje ulaznih podataka za tačke T1, T2 i T3 na osnovu mjerenja 9.7.2014

Slika 7.b. Izračunate sile na mjestu prićvrčenja provodnika pri temperaturi mjerenja T=+29,5 °C i

vanjskoj temperaturi +17.39°C (9.7.2014) Brojna obavljena mjerenja na terenu potvrdila su odličnu korelaciju između izmerjenih provjesa na terenu i onih koji su određeni pomoću matematičkog modela »OTLM-SAG«, što potvrđuje činjenicu da se podaci mogu koristiti kao alarm u slučaju ako su kritični provjes ili sigurnosna visina postignuti.

Page 10: POVEĆANJE PRENOSNIH KAPACITETADALEKOVODA ... - c-g.si · B2 - 2 Stoga tržište električne energije zahtijeva stabilan i pouzdan rad u novim uslovima. Smjer protoka energije može

B2 - 10

ZAKLJUČAK OTLM sistem nudi operateru prijenosnog sistema pomoć kod optimizacije prenosa energije na dalekovodima. OTLM sistem prikuplja podatke o temperaturi provodnika i klimatskih uslova ugradnjom vremenske stanice na stup na trasi promatranog dalekovoda. Operatori prenosnih ili distributivnih mreža do sada su pratili rad dalekovoda samo preko uređaja za zaštitu, koji u skladu sa pravilnicima određuju maksimalni protok energije, ali ne dozvoljavaju maksimalnu iskroristivost. Zbog veze između struje, temperature i provjesa te klimatskih uslova je OTLM sistem od vitalnog značaja za optimizaciju rada dalekovoda. Povezivanje OTLM uređaja s vremenskom stanicom i programom za izračun maksimalno dozvoljene termičke struje pruža nadgradnju statičnog monitoringa temperature (STR) u OTLM-DTR. U referatu je između ostalog ustanovljeno i da je moguće pratiti provjes provodnika u zavisnosti od vanjske temperature i temperature provodnika preko izračunatih vrijednosti ugla na mjestu pričvršćenja OTLM uređaja. U budućnosti je planirano: - testiranje OTLM DTR sistema sa svim funkcijama (STR, DTR, SAG); - analiziranje i usporedba njegovog rada sa ugrađenim sistemima drugih proizvođača; - ugradnja kamere koja će omogućiti video kontrolu na terenu. LITERATURA [1] S. Lesjak, V. Lovrenčič, Z. Dimović, B. Mekhanoshin, A. Borodin, V. Shkaptsov, A. Salnikov, Overhead line

uprating using als and real time monitoring of conductor temperature, ISH 2007, Ljubljana, Slovenija, august 2007. [2] M. Kulender, V. Lovrenčič, S. Peulić, Prva iskustva povečanja prijenosa električne energije upotrebom sistema

TMT i zračnog laserskog snimanja u Sloveniji, BH K CIGRE, Neum, BiH, 21.-25.10.2007. [3] V. Lovrenčič, M. Gabrovšek, Temperature monitoring of overhead lines (OHL) is Smart Grid solution for power

grid, Smart Grid 2010, Sibiu, Romania, 21.-23.11.2010. [4] V. Lovrenčič, M. Gabrovšek, M. Marinšek, M. Polak, Conductor temperature monitoring in the slovenian

transmission network, Transmission & Distribution, EUROPE 2010, Amsterdam, Netherlands, 29.3.-31.3.2010. [5] IEEE Std 738™-2012, Standard for Calculating the Current-Temperature of Bare Overhead Conductors (Revision

of IEEE Std 738-1993 in 2006), IEEE-SA Standards Board, 19.10.2012. [6] CIGRE, TB 601, Guide for Thermal Rating Calculations of Overhead Lines, Working group B2.43, 2014. [7] CIGRE, TB 207, Thermal behaviour of overhead conductors, Working group 22.12, 2002. [8] CIGRE, TB 244, Conductors for the uprating of overhead lines, 2004. [9] CIGRE, TB 299, Guide for selection of weather parameters for bare overhead conductor ratings, Working group

B2.12, 2006. [10] CIGRE, TB 324, Sag-Tension Calculation Methods for Overhead Lines, Task Force B2.12.3, 2007. [11] CIGRE, TB 498, Guide for Application of Direct Real-Time Monitoring Systems, WG B2.36, 2012. [12] IEC/TR3 61597:1999 Overhead electrical conductors - Calculation methods for stranded bare conductors. [13] V. Lovrenčić, M. Marinšek, Moderne tehnologije monitoringa i dijagnostike elementi »SMARTGRIDS« u

slovenskom prijenosnom sustavu, 9. simpozij o sustavu vodenja EES-a HRO CIGRE, Zadar, Hrvatska, 8.10.2010. [14] M. Kovač, V. Lovrenčić, D. Kozjek, M. Krevelj, Statično in dinamično določanje obremenjenosti DV 2x110 kV

Slovenj Gradec – Dravograd na podlagi spremljanja točkovne in vzdolžne meritve temperature, 11. konferenca slovenskih elektroenergetikov CIGRE – CIRED, Laško, Slovenija, 27.–29. maj 2013.

[15] V. Lovrenčić, M. Marinšek, D. Kozjek, M. Kovač, M. Gabrovšek, „Točkasto i uzdužno mjerenje temperature osnova za statičko i dinamičko određivanje opterećenja DV 2x110 kV Slovenj Gradec – Dravograd“, 11. Savjetovanje HRO CIGRE, Cavtat, Hrvatska, 10.-13.11. 2013.

[16] V. Lovrenčić, N. Gubeljak, B. Banić, A. Ivec, D. Kozjek, M.Jarc, „Monitoring za posredno određivanje promjene horizontalne sile u zavisnosti od promjene temperature i nagiba nadzemnog voda dalekovoda prijenosnog sustava“, 11. simpozij o sustavu vođenja EES-a, Opatija, Hrvatska, 10.-12.11. 2014.

[17] N. Gubeljak, V. Lovrenčić, M. Jarc, B. Banić, J. Predan, A. Ivec, „Analiza spremembe kota in povesa v odvisnosti od temperature“, 12. konferenca slovenskih elektroenergetikov CIGRE - CIRED, Portorož, Slovenija, 25.-27.5. 2015.