CN102129009B - 基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力***输电线路参数测量技术领域，尤其涉及一种基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法。本发明包括输电线路的正序阻抗和正序电容的测量方法；在测量输电线路的正序阻抗时，将待测量的输电线路停电，将输电线路末端三相短接，在输电线路首端加上三相电压；在测量输电线路的正序电容时，将待测量的输电线路停电，将输电线路末端三相开路，在输电线路首端加上三相电压；利用全球卫星定位***技术，同时测量该输电线路首末两端的三相电压和该输电线路首末两端的三相电流，实现对三相电压和三相电流的同步采样。本发明解决了输电线路上的分布电容对正序参数测量的影响，从而大大提高了输电线路正序参数测量结果的精度。

Description

基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法

技术领域

本发明涉及电力***输电线路参数测量技术领域，尤其涉及一种基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法。

背景技术

输电线路是电力输送的载体，是电力***的主要组成部分之一，对电力***起着极其重要的作用。输电线路的工频参数主要包括正序阻抗、正序电容、零序阻抗、零序电容以及多回互感线路之间的互感等，这些参数用于电力***进行潮流计算、短路电流计算、继电保护整定计算以及选择电力***运行方式，其准确性直接关系到这些计算结果的准确性。准确地获取输电线路的参数对于电力***有重要的意义，尤其是随着我国电力***的不断发展，电网的不断扩大，电力***自动化程度的不断提高，对输电线路参数的准确性要求越来越高。

线路参数的计算较为复杂，同时受很多不确定因素的影响，包括线路的几何形状、电流、环境温度、风速、土壤电阻率、避雷线架设方式和线路路径等因素。长距离输电的线路下垂、带电线路的集肤效应和发热、地质情况的随机性质等等都会给精确计算线路参数带来困难。通常已知的输电线路参数是线路建成初期测定的，这些参数在投运后由于气候、温度、环境及地理等因素的影响会或多或少发生变化。因此，无法仅仅依靠理论计算来获取这些参数的准确值，线路参数需要定期测量。

目前输电线路参数测量方法已有了深入的研究，并研制了相应的测量***装置，已投入运行。然而随着电力***的不断发展，输电线路长度的增加，电压等级的上升，使得在原先的测量***中忽略的输电线路的分布电容，必须考虑。

同时，特高压输电线路由于电压等级特别高、输电距离特别长，采用输电线路参数集中式等效的误差会显著增加，这时必须考虑输电线路分布电容的影响。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，以克服现有方法在测量超高压和特高压输电线路的正序参数时测量误差大的弊端，提出的输电线路正序参数测量新方法，实现了对输电线路正序参数的准确测量。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

①将待测的输电线路停电后加压，获得供测量计算用的正序电压和正序电流；

②利用全球卫星定位技术，同时测量输电线路首末两端的三相电压和三相电流，对该输电线路三相电压和三相电流进行同步采样；

③采用傅立叶滤波算法获得输电线路首末两端的三相基波电压和三相基波电流；

④对首末两端的三相基波电压进行序分解得到首末两端基波电压的正序分量、负序分量、零序分量；

⑤对首末两端的三相基波电流进行序分解得到首末两端基波电流的正序分量、负序分量、零序分量；

⑥采用下述公式计算获得该输电线路的正序阻抗：

其中，r₁为输电线路的正序电阻，单位为欧姆，x₁为输电线路的正序电抗，单位为欧姆；

为输电线路首端的正序基波电压，单位为伏特；和

为输电线路首末两端的正序基波电流，单位为安培；K₁为与输电线路长度L有关的修正系数，K₁＝1+L/50×k₁，k₁为修正参数；

⑦采用下述公式计算获得该输电线路的正序导纳：

g₁为输电线路的正序电导，单位为西门子，b₁为输电线路的正序电纳，单位为西门子；

和

为输电线路首末两端的正序基波电压，单位为伏特；

输电线路首端的正序基波电流，单位为安培；K₂为与输电线路长度L有关的修正系数，K₂＝1+L/50×k₂，k₂为修正参数。

所述步骤①中，在测量输电线路的正序阻抗时，将待测量的输电线路停电，将输电线路末端三相短接，在输电线路首端加上三相电压；

所述步骤①中，在测量输电线路的正序导纳时，将待测量的输电线路停电，将输电线路末端三相开路，在输电线路首端加上三相电压。

所述步骤②中利用GPS的授时功能获得误差小于1微秒的时间基准，在GPS时间同步下，在输电线路首端加上三相电压后，测量***同时采集输电线路首末端的三相电压和输电线路首末端的三相电流。

所述步骤⑥中，如果采用异频电源进行测量，则对测量得到的电抗x1进行修正，得到工频时的电抗，采用下述公式进行修正：

其中，中f_异频为异频电源的频率，x_1工频为工频时的正序电抗。

所述步骤⑦中，输电线路正序电导g₁很小，忽略不计，则正序电容c₁的计算公式为：

其中，中f为工频电源的频率，Im(·)表示取相量的虚部分量。

如果采用异频电源进行测量，则对由

式测量得到的电容c₁进行修正，得到工频下的正序电容参数，采用下述修正公式：

其中，f_异频为异频电源的频率，c_1工频为工频时的正序电容。

所述步骤⑥中，修正参数k₁与输电线路长度L的取值关系如下，其中L的单位为公里：

当0＜L≤100，k₁＝0.000；当100＜L≤200，0.000＜k₁≤0.001；当200＜L≤400，0.001＜k₁≤0.002；当400＜L≤600，0.002＜k₁≤0.003；当600＜L≤800，0.003＜k₁≤0.004；当800＜L≤900，0.004＜k₁≤0.005；当900＜L≤1000，0.005＜k₁≤0.006；当1000＜L≤1100，0.006＜k₁≤0.007；当1100＜L≤1200，0.007＜k₁≤0.0075；当1200＜L≤1300，0.0075＜k₁≤0.0085；当1300＜L≤1400，0.0085＜k₁≤0.0095；当1400＜L≤1500，0.0095＜k₁≤0.0105；当1500＜L≤1600，0.0105＜k₁≤0.0115。

所述步骤⑦中，修正参数k₂与与输电线路长度L的取值关系如下，其中L的单位为公里：

当0＜L≤50，k₂＝0.0000；当50＜L≤100，0.0000＜k₂≤0.0003；当100＜L≤150，0.0003＜k₂≤0.0005；当150＜L≤200，0.0005＜k₂≤0.0008；当200＜L≤250，0.0008＜k₂≤0.0011；当250＜L≤300，0.0011＜k₂≤0.0014；当300＜L≤350，0.0014＜k₂≤0.0017；当350＜L≤400，0.0017＜k₂≤0.0020；当400＜L≤450，0.0020＜k₂≤0.0023；当450＜L≤500，0.0023＜k₂≤0.0026；当500＜L≤550，0.0026＜k₂≤0.0029；当550＜L≤600，0.0029＜k₂≤0.0032；当600＜L≤650，0.0032＜k₂≤0.0035；当650＜L≤700，0.0035＜k₂≤0.0038；当700＜L≤750，0.0038＜k₂≤0.0041；当750＜L≤800，0.0041＜k₂≤0.0044；当800＜L≤850，0.0044＜k₂≤0.0048；当850＜L≤900，0.0048＜k₂≤0.0051；当900＜L≤950，0.0051＜k₂≤0.0055；当950＜L≤1000，0.0055＜k₂≤0.0059；当1000＜L≤1050，0.0059＜k₂≤0.0063；当1050＜L≤1100，0.0063＜k₂≤0.0067；当1100＜L≤1150，0.0067＜k₂≤0.0071；当1150＜L≤1200，0.0071＜k₂≤0.0075；当1200＜L≤1250，0.0075＜k₂≤0.0079；当1250＜L≤1300，0.0079＜k₂≤0.0083；当1300＜L≤1350，0.0083＜k₂≤0.0087；当1350＜L≤1400，0.0087＜k₂≤0.0092；当1400＜L≤1450，0.0092＜k₂≤0.0097；当1450＜L≤1500，0.0097＜k₂≤0.0102；当1500＜L≤1550，0.0102＜k₂≤0.0107；当1550＜L≤1600，0.0107＜k₂≤0.0112。

本发明具有以下优点和积极效果：

1)本发明需要同时采集输电线路首末两端的三相电压和三相电流，计及了输电线路上的分布电容的影响，因而特别适合特高压长距离输电线路正序参数的测量；

2)本发明利用GPS技术解决了异地信号测量的同时性问题，不仅适合一股的输电线路正序参数的测量，尤其适合测量特高压输电线路的正序参数；

3)本发明不仅适合采用工频电源进行测量，也适合采用异频电源进行测量；

4)本发明通过测量输电线路两端的正序电压和正序电流，再对线路两端正序电压相量平均值和正序电流相量的平均值进行修正，解决了输电线路上的分布电容对正序参数测量的影响，从而大大提高了输电线路正序参数测量结果的精度。

附图说明

图1是本发明中输电线路正序阻抗测量连接示意图。

图2是本发明中输电线路正序电容测量连接示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明：

本发明提供的基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，采用以下步骤：

步骤一：将被测输电线路停电。

步骤二：在测量输电线路的正序阻抗时，将输电线路的末端三相短接，在输电线路首端施加三相工频电压，测量接线如附图1所示。图中PT为电压互感器，CT为电流互感器。在全球卫星定位***时间同步下，布置在输电线路首末两端的测量***A和测量***B同时测量输电线路首端的三相电压以及输电线路首末两端的三相电流。

在测量输电线路的正序电容时，将输电线路的末端三相开路，在输电线路首端施加三相电压，测量接线如附图2所示。图中PT为电压互感器，CT为电流互感器。在全球卫星定位***时间同步下，布置在输电线路首末两端的测量***A和测量***B同时测量输电线路首末两端的三相电压以及输电线路首端的三相电流。

步骤三：对测量***A和B采集的输电线路的三相电压和三相电流，先采用傅立叶滤波算法来得到输电线路首末两端的三相基波电压

和三相基波电流

再利用公式(1)和(2)对首末两端基波电压和首末两端基波电流进行序分解得到首末两端基波电压的正序分量、负序分量和零序分量

利用公式(3)和(4)得到输电线路首末两端基波电流的正序分量、负序分量和零序分量

(1)

(1)式、(2)式、(3)式和(4)式中，α＝e^j120°。

步骤四：将输电线路首端的正序电压以及输电线路首末两端的正序电流

和

代入

(2)式，即可求出输电线路的正序阻抗参数z₁。

K₁为与输电线路长度L有关的修正系数，K₁＝1+L/50×k₁，k₁的取值如下表表1所示。

表1 k₁的取值

输电线路长度L(公里)	k1
		0＜L≤100	k1＝0.000
100＜L≤200	0.000＜k1≤0.001
		200＜L≤400	0.001＜k1≤0.002
400＜L≤600	0.002＜k1≤0.003
		600＜L≤800	0.003＜k1≤0.004
800＜L≤900	0.004＜k1≤0.005
		900＜L≤1000	0.005＜k1≤0.006
1000＜L≤1100	0.006＜k1≤0.007
		1100＜L≤1200	0.007＜k1≤0.0075
1200＜L≤1300	0.0075＜k1≤0.0085
		1300＜L≤1400	0.0085＜k1≤0.0095
1400＜L≤1500	0.0095＜k1≤0.0105
		1500＜L≤1600	0.0105＜k1≤0.0115

如果采用异频电源进行测量，则需要对由(5)式测量得到的电抗x₁进行修正，得到工频下的正序电抗。修正公式为：

将输电线路首末两端的正序电压和以及输电线路首端的正序电流

代入(7)式，即可求出输电线路的正序导纳参数g₁+jb₁。

K₂为与输电线路长度L有关的修正系数，K₂＝1+L/50×k₂，k₂的取值如下表表2所示：

表2 k₂的取值

输电线路长度L(公里)	k2
		0＜L≤50	k2＝0.0000
50＜L≤100	0.0000＜k2≤0.0003
		100＜L≤150	0.0003＜k2≤0.0005
150＜L≤200	0.0005＜k2≤0.0008
		200＜L≤250	0.0008＜k2≤0.0011
250＜L≤300	0.0011＜k2≤0.0014
		300＜L≤350	0.0014＜k2≤0.0017
350＜L≤400	0.0017＜k2≤0.0020
		400＜L≤450	0.0020＜k2≤0.0023
450＜L≤500	0.0023＜k2≤0.0026
		500＜L≤550	0.0026＜k2≤0.0029
550＜L≤600	0.0029＜k2≤0.0032
		600＜L≤650	0.0032＜k2≤0.0035
650＜L≤700	0.0035＜k2≤0.0038
		700＜L≤750	0.0038＜k2≤0.0041
750＜L≤800	0.0041＜k2≤0.0044
		800＜L≤850	0.0044＜k2≤0.0048
850＜L≤900	0.0048＜k2≤0.0051

900＜L≤950	0.0051＜k2≤0.0055
		950＜L≤1000	0.0055＜k2≤0.0059
1000＜L≤1050	0.0059＜k2≤0.0063
		1050＜L≤1100	0.0063＜k2≤0.0067
1100＜L≤1150	0.0067＜k2≤0.0071
		1150＜L≤1200	0.0071＜k2≤0.0075
1200＜L≤1250	0.0075＜k2≤0.0079
		1250＜L≤1300	0.0079＜k2≤0.0083
1300＜L≤1350	0.0083＜k2≤0.0087
		1350＜L≤1400	0.0087＜k2≤0.0092
1400＜L≤1450	0.0092＜k2≤0.0097
		1450＜L≤1500	0.0097＜k2≤0.0102
1500＜L≤1550	0.0102＜k2≤0.0107
		1550＜L≤1600	0.0107＜k2≤0.0112

通常，输电线路正序电导g₁很小，可忽略不计，则正序电容c₁的计算公式为：

(8)式中f为工频频率，Im(·)表示取相量的虚部分量。

如果采用异频电源进行测量，则(8)式中的频率f为异频频率，需要对由(8)式测量得到的电容c₁进行修正，得到工频下的正序电容。修正公式为：

(9)式中f_异频为异频电源的频率，c_1工频为工频时的正序电容。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将待测的输电线路停电后加压，获得供测量计算用的正序电压和正序电流；

②利用全球卫星定位技术，同时测量输电线路首末两端的三相电压和三相电流，对该输电线路三相电压和三相电流进行同步采样；

③采用傅立叶滤波算法获得输电线路首末两端的三相基波电压和三相基波电流；

④对首末两端的三相基波电压进行序分解得到首末两端基波电压的正序分量、负序分量、零序分量；

⑤对首末两端的三相基波电流进行序分解得到首末两端基波电流的正序分量、负序分量、零序分量；

⑥采用下述公式计算获得该输电线路的正序阻抗：

$z_1=r_1+{\mathrm{jx}}_1=\frac{2\×{\stackrel{\·}{U}}_{p1}}{({\stackrel{\·}{I}}_{p1}+{\stackrel{\·}{I}}_{q1})\×K_1}$

其中，r₁为输电线路的正序电阻，单位为欧姆，x₁为输电线路的正序电抗，单位为欧姆；

为输电线路首端的正序基波电压，单位为伏特；

和

为输电线路首末两端的正序基波电流，单位为安培；K₁为与输电线路长度L有关的修正系数，K₁=1+L/50×k₁，k₁为修正参数；

⑦采用下述公式计算获得该输电线路的正序导纳：

$g_1+{\mathrm{jb}}_1=\frac{2\×{\stackrel{\·}{I}}_{p1}}{({\stackrel{\·}{U}}_{p1}+{\stackrel{\·}{U}}_{q1})\×K_2}$

g₁为输电线路的正序电导，单位为西门子，b₁为输电线路的正序电纳，单位为西门子；和

为输电线路首末两端的正序基波电压，单位为伏特；

输电线路首端的正序基波电流，单位为安培；K₂为与输电线路长度L有关的修正系数，K₂=1+L/50×k₂，k₂为修正参数。

2.根据权利要求1所述的基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于：

所述步骤①中，在测量输电线路的正序阻抗时，将待测量的输电线路停电，将输电线路末端三相短接，在输电线路首端加上三相电压；

所述步骤①中，在测量输电线路的正序导纳时，将待测量的输电线路停电，将输电线路末端三相开路，在输电线路首端加上三相电压。

3.根据权利要求1所述的基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于：

所述步骤②中利用GPS的授时功能获得误差小于1微秒的时间基准，在GPS时间同步下，在输电线路首端加上三相电压后，测量***同时采集输电线路首末端的三相电压和输电线路首末端的三相电流。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于：

所述步骤⑥中，如果采用异频电源进行测量，则对测量得到的电抗x₁进行修正，得到工频时的电抗，采用下述公式进行修正：

其中，f_异频为异频电源的频率，x_1工频为工频时的正序电抗。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于：

所述步骤⑦中，输电线路正序电导g₁很小，忽略不计，则正序电容c₁的计算公式为：

$c_1=\frac{\mathrm{Im}\left(\frac{2\×{\stackrel{\·}{I}}_{p1}}{({\stackrel{\·}{U}}_{p1}+{\stackrel{\·}{U}}_{q1})\×K_2}\right)}{2\mathrm{\πf}}$

其中，f为工频电源的频率，Im(·)表示取相量的虚部分量。

6.根据权利要求5所述的基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于：

如果采用异频电源进行测量，则对由

式测量得到的电容c₁进行修正，得到工频下的正序电容参数，采用下述修正公式：

其中，f_异频为异频电源的频率，c_1工频为工频时的正序电容。

7.根据权利要求1所述的基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于：

所述步骤⑥中，修正参数k₁与输电线路长度L的取值关系如下，其中L的单位为公里：

当0<L≤100，k₁=0.000；当100<L≤200，0.000<k₁≤0.001；当200<L≤400，0.001<k₁≤0.002；当400<L≤600，0.002<k₁≤0.003；当600<L≤800，0.003<k₁≤0.004；当800<L≤900，0.004<k₁≤0.005；当900<L≤1000，0.005<k₁≤0.006；当1000<L≤1100，0.006<k₁≤0.007；当1100<L≤1200，0.007<k₁≤0.0075；当1200<L≤1300，0.0075<k₁≤0.0085；当1300<L≤1400，0.0085<k₁≤0.0095；当1400<L≤1500，0.0095<k₁≤0.0105；当1500<L≤1600，0.0105<k₁≤0.0115。

8.根据权利要求1或7所述的基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于：

所述步骤⑦中，修正参数k₂与输电线路长度L的取值关系如下，其中L的单位为公里：

当0<L≤50，k₂=0.0000；当50<L≤100，0.0000<k₂≤0.0003；当100<L≤150，0.0003<k₂≤0.0005；当150<L≤200，0.0005<k₂≤0.0008；当200<L≤250，0.0008<k₂≤0.0011；当250<L≤300，0.0011<k₂≤0.0014；当300<L≤350，0.0014<k₂≤0.0017；当350<L≤400，0.0017<k₂≤0.0020；当400<L≤450，0.0020<k₂≤0.0023；当450<L≤500，0.0023<k₂≤0.0026；当500<L≤550，0.0026<k₂≤0.0029；当550<L≤600，0.0029<k₂≤0.0032；当600<L≤650，0.0032<k₂≤0.0035；当650<L≤700，0.0035<k₂≤0.0038；当700<L≤750，0.0038<k₂≤0.0041；当750<L≤800，0.0041<k₂≤0.0044；当800<L≤850，0.0044<k₂≤0.0048；当850<L≤900，0.0048<k₂≤0.0051；当900<L≤950，0.0051<k₂≤0.0055；当950<L≤1000，0.0055<k₂≤0.0059；当1000<L≤1050，0.0059<k₂≤0.0063；当1050<L≤1100，0.0063<k₂≤0.0067；当1100<L≤1150，0.0067<k₂≤0.0071；当1150<L≤1200，0.0071<k₂≤0.0075；当1200<L≤1250，0.0075<k₂≤0.0079；当1250<L≤1300，0.0079<k₂≤0.0083；当1300<L≤1350，0.0083<k₂≤0.0087；当1350<L≤1400，0.0087<k₂≤0.0092；当1400<L≤1450，0.0092<k₂≤0.0097；当1450<L≤1500，0.0097<k₂≤0.0102；当1500<L≤1550，0.0102<k₂≤0.0107；当1550<L≤1600，0.0107<k₂≤0.0112。

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