Real-time HV OHTL sag monitoring system based on power line carrier signal behaviour
Date
2005-12
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : University of Stellenbosch
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: A new method of measuring the change in the average height of phase
conductors above the ground plane of High Voltage (HV) Overhead
Transmission Lines (OHTLs) was discovered in 1999, at Stellenbosch
University. The new method, called Power Line Carrier-Sag (pLC-SAG),
measures average overhead conductor height variations in real-time by
exploiting high frequency signal propagation characteristics on the
existing PLC system.
The novelty of the newly discovered PLC-SAG system naturally led to a
thorough testing and investigation of the technique. This thesis explains
the methodology used to produce unique experimental data, which has
indeed proven that the average height of an OHTL can be tracked very
accurately via the PLC-SAG technique for continuous periods.
As the experiments on two live 400 kV transmission lines in South Africa
were being undertaken, a serious concern regarding the new technique
arose. Major HV Station impedance variations seemed to influence the
PLC system and clouded the interpretation of PLC-SAG recorded data.
Such HV Station impedance variations typically occur only a few times per
year.
A new Power Line Carrier Impedance (PLC-IMP) technique was then
discovered, by which these changes could be monitored. No structural
changes to the existing PLC-SAG system were required for this technique.
This was seen as a major breakthrough in the presented study. Not only
does this newly established technique make it possible to develop a stable
PLC-SAG system, but also a potential real-time condition monitor
application. Its use on PLC systems has been proposed to the main Power
Utility in South Africa.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Nuwe metode om die veranderinge in die gemiddelde hoogte bo grondvlak van die fasegeleiers van hoogspanning oorhoofse transmissielyne te meet is in 1999 by die Universiteit Stellenbosch ontdek. Hierdie uitvindsel staan bekend as die Power Line Carrier Sag (pLC-SAG) metode en dit meet veranderinge in oorhoofse geleier hoogte intyds deur benutting van die eienskappe van hoëfrekwensie sein voortplanting op die bestaande hoogspanning oorhoofse transmissielyne. Die nuutuitgevonde PLC-SAG stelsel is natuurlik onderworpe aan deeglike toetsing en ondersoek van die tegniek. Hierdie proefskrif verduidelik die metodiek gebruik, waarvolgens unieke eksperimentele data verkry is wat bewys dat die gemiddelde hoogte van 'n hoogspannings oorhoofse transmissielyn inderdaad baie akkuraat gemeet kan word, oor lang ononderbroke tydperke. Tydens die eksperimente en ondersoek op twee lewendige 400kV transmissielyne in Suid-Afrika is 'n ernstige probleem gewaar wat die vatbaarheid van die tegniek in gevaar gestel het. Groot verskille in impedansie by hoogspanningstasies beinvloed die hoogspanning oorhoofse transmissielyn stelsel en versteur die interpretasie van die PLC-SAG data wat opgeneem is. Sulke groot impedansie verskille kom tipies slegs 'n paar keer per jaar by 'n stasie voor. 'n Tweede nuwe tegniek, die sogenoemde Powerline Carrier Impedance (PLC-IMP) tegniek, is toe ontdek wat hierdie veranderinge kan monitor en dus die intydse hoogspannings oorhoofse transmissielyne impedansie metings moontlik maak. Geen struktuurverandering van die bestaande PLC-SAG stelsel is nodig vir gebruik van die PLC-IMP tegniek nie, en dit word beskou as 'n groot deurbraak in die studie wat hier aangebied word. Hierdie tegniek het teweeggebring nie slegs 'n stabiele PLC-SAG stelsel nie, maar 'n potensiele intydse monitor vir gebruik op hoogspannings oorhoofse transmissielyn stelsels. Die tegniek is voorgestel aan die grootste kragvoorsiener in Suid-Afrika vir gebruik op hul stelsels.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Nuwe metode om die veranderinge in die gemiddelde hoogte bo grondvlak van die fasegeleiers van hoogspanning oorhoofse transmissielyne te meet is in 1999 by die Universiteit Stellenbosch ontdek. Hierdie uitvindsel staan bekend as die Power Line Carrier Sag (pLC-SAG) metode en dit meet veranderinge in oorhoofse geleier hoogte intyds deur benutting van die eienskappe van hoëfrekwensie sein voortplanting op die bestaande hoogspanning oorhoofse transmissielyne. Die nuutuitgevonde PLC-SAG stelsel is natuurlik onderworpe aan deeglike toetsing en ondersoek van die tegniek. Hierdie proefskrif verduidelik die metodiek gebruik, waarvolgens unieke eksperimentele data verkry is wat bewys dat die gemiddelde hoogte van 'n hoogspannings oorhoofse transmissielyn inderdaad baie akkuraat gemeet kan word, oor lang ononderbroke tydperke. Tydens die eksperimente en ondersoek op twee lewendige 400kV transmissielyne in Suid-Afrika is 'n ernstige probleem gewaar wat die vatbaarheid van die tegniek in gevaar gestel het. Groot verskille in impedansie by hoogspanningstasies beinvloed die hoogspanning oorhoofse transmissielyn stelsel en versteur die interpretasie van die PLC-SAG data wat opgeneem is. Sulke groot impedansie verskille kom tipies slegs 'n paar keer per jaar by 'n stasie voor. 'n Tweede nuwe tegniek, die sogenoemde Powerline Carrier Impedance (PLC-IMP) tegniek, is toe ontdek wat hierdie veranderinge kan monitor en dus die intydse hoogspannings oorhoofse transmissielyne impedansie metings moontlik maak. Geen struktuurverandering van die bestaande PLC-SAG stelsel is nodig vir gebruik van die PLC-IMP tegniek nie, en dit word beskou as 'n groot deurbraak in die studie wat hier aangebied word. Hierdie tegniek het teweeggebring nie slegs 'n stabiele PLC-SAG stelsel nie, maar 'n potensiele intydse monitor vir gebruik op hoogspannings oorhoofse transmissielyn stelsels. Die tegniek is voorgestel aan die grootste kragvoorsiener in Suid-Afrika vir gebruik op hul stelsels.
Description
Thesis (PhD))--University of Stellenbosch, 2005.
Keywords
High voltage, Overhead transmission lines, Power lines, Dissertations -- Electrical engineering, Theses -- Electrical engineering, Electric power distribution, Overhead electric lines -- Sag, Electric lines -- Carrier transmission, Power line carrier impedance