A power Flow Management Method based on Conductor Temperature Model of Transmission and Distribution Cables

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04965
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
• Research Institution: Kwansei Gakuin University
• Principal Investigator: Sugihara Hideharu 関西学院大学, 工学部, 教授 (10359854)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 電力ネットワーク / 送配電ケーブル / 架空送電線 / 熱等価回路モデル / 熱時定数

Outline of Final Research Achievements

One of the serious concerns is the power flow congestion problem in transmission and distribution lines towards high penetration of intermittent renewable energy resources. This study develops a thermal equivalent circuit model of insulated wire in medium-voltage distribution network, and the thermal equivalent circuit model is validated by simulations and experiments. The line conductor temperature can be evaluated using the model assuming a high penetration of photovoltaic systems in distribution networks. Comparing with the conventional line current limit of power flow, the proposed conductor temperature limit can flow more line current by thermal inertia characteristics of insulated wires. Consequently, through some case studies, the more fluctuation the line current has, the more advantage the temperature-based distribution line capacity can obtain.

Free Research Field

電力工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高圧配電系統で用いられている架空配電ケーブル(OC-W)を対象として熱等価回路モデルを構築し、導体温度制約下における通電電流制御の効果検証を行うことにより、配電系統の潮流計算に考慮することによるメリットを定量的に示した。また、架空送電線の導体温度を推定するための有限要素解析(FEM)モデルを開発し、特に低風速時において風洞実験による導体温度の測定結果を高精度に再現できる可能性を示した。これらのモデルは、今後、様々な条件下で妥当性を検証する必要があるものの、将来的に送配電ネットワークの有効利用の観点から有用なモデルになる可能性があると考えられる。