Case Study on Applications of Measurement Equipment for Dynamic Line Rating

Dynamic Line Rating is the concept of rating the ampacity of power lines depending on the thermodynamicconditions of the lines. It is an alternative to Static Line Ratings, which are set to maintainnetwork safety requirements under unfavourable operating conditions. Thus Dynamic Line Rating allowsthe network operator to utilise unused capacity of the lines, and operate network assets closer to theirlimits while still maintaining network safety requirements.This thesis explores the potential of Dynamic Line Rating through an analysis of a pilot project fromEllevio AB and Heimdall Power. The goal is to ascertain the ideal placement of monitoring equipment forDynamic Line Rating purposes, determine an estimate of the transmission capacity increase, and studythe economic impact of Dynamic Line Rating implementation.Data from the measurement equipment used in the pilot project has been analysed to ensure that it isoperating correctly. This analysis showed that the line temperature measurements were malfunctioning.Because of this, the analysis of Dynamic Line Rating in this thesis is strictly weather based.The most critical spans along a line have been identied through a method that has been developed forthis thesis. The capacity increase is estimated to 23% when Dynamic Line Rating is implemented. Aneconomic analysis quantied the potential value of this capacity increase from both the perspective of awind power producer and a DSO. This analysis also showed that DLR show a correlation towards windpower generation and no correlation towards the general load prole of the line.Dynamisk gradering är ett alternativt sätt att gradera utrustning i elkraftsystem (luftledningar, transfor-matorer). Den rådande normen är en statisk gradering som är satt för att säkerställa att systemet håller sig inom säkerhetsgränserna även vid ofördelaktiga förhållanden. En dynamisk gradering beräknar lastbarheten kontinuerligt utifrån realtids eller prognosticerade mätvärden. Detta tillåter drift närmare de faktiska säkerhetsgränserna, vilket ökar utrustningens överföringskapacitet. Det är således ett attraktivt forskningsområde inom elkraftmarknaden, då utbyggnad av överföringskapacitet i nuläget ofta är förenat med stora kostnader och långa handläggningstider.I Oktober 2019 påbörjade Ellevio AB tillsammans med Heimdall Power ett pilotprojekt om dynamisk lastbarhet. Mätutrustning utvecklad av Heimdall Power monterades på en regionalledning, för att utforska potentialen hos både mätutrustningen och den dynamiska lastbarheten för ledningen i fråga. Det här examensarbetet har som en del i pilotprojektet haft som mål att besvara frågor gällande den potentiella ökningen i överföringskapacitet och de ekonomiska konsekvenserna av detta, samt analysera mätutrustningens tillförlitlighet och optimala placering längs ledningen.En metod för att finna de mest kritiska punkterna längs ledningen har tagits fram i samband med examensarbetet. Metoden är baserad på en litteraturstudie av tidigare metoder, och använder tre faktorer för att göra en riskskattning av varje span på ledningen. Metoden applicerades sedan på ledningen i pilotprojektet för att finna de mest kritiska punkterna för att placera mätutrustning.Analysen av mätutrustningens tillförlitlighet visade att temperaturmätningarna hos Heimdalls neuroner inte fungerade korrekt. Detta har senare bekräftats genom tester från Heimdall.Den potentiella överföringskapaciteten ökade i genomsnitt med 23% då dynamisk gradering implementerades. En positiv korrelation mellan den dynamiska graderingen och lastprofilen från vindkraftsproduktion i området har också påvisats. Den ekonomiska analysen visade att det potentiella ekonomiska värdet från denna ökning beror på mängden nyetablering av vindkraft, och att värdet från implementering av dynamisk gradering då som mest är 4.1 MSEK.Sammanfattningsvis har det här examensarbetet påvisat både möjligheter och utmaningar kring dynamisk gradering. Vidare behöver ovanstående analyser göras ånyo då mer mätdata samlats in, för att kunnabekräfta eller förkasta slutsatserna i rapporten