基于非均勻傳輸線的雙回部分同塔線路零序參數(shù)測量方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種基于非均勻傳輸線的雙回部分同塔線路零序參數(shù)測量方法。采用停電測量方式，將線路首末端三相短接，在一回線路首段施加單相電源，根據本發(fā)明專利技術給出的測量方式，同步測量雙回輸電線路首末兩端的零序電壓和零序電流，利用GPS同步授時功能，實現(xiàn)對線路雙端電壓和電流的同步采樣；利用雙端同步測量數(shù)據，利用本發(fā)明專利技術給出的計算方法計算得到雙回部分同塔線路輸電線路零序電阻、零序電感、零序電容。本發(fā)明專利技術方法根據雙回部分同塔線路零序參數(shù)的特點，考慮線路參數(shù)的不均勻性，建立了基于非均勻傳輸線的分布參數(shù)模型，采用拉普拉斯變換方法，求解傳輸線方程，從而極大提高了測量精度。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于電力系統(tǒng)測量
，特別是涉及一種雙回部分同塔輸電線路零序參數(shù)精確測量方法。
技術介紹
輸電線路是電力系統(tǒng)主要的組成部分之一，也是電力輸送的載體，在電力系統(tǒng)中所起的作用極大。輸電線路零序參數(shù)受到多種因素的影響，包括輸電線路的幾何形狀、電流、環(huán)境溫度、風速、避雷線架設方式和線路路徑等，同時由于零序回路經過大地，無法確定回路電流在大地中的深度，并且大地土壤電阻率無法確定，因此我國相關規(guī)程規(guī)定，線路零序參數(shù)必須實測。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，土地資源和輸電走廊之間的矛盾越來越突出。在我國東南沿海地區(qū)，越來越多的線路采用同塔方式架設。本專利技術研究的雙回部分同塔輸電線路如附圖1所示，該類型線路在實際工程中是十分常見的。例如，500kV雙回線路從甲站出線，分別接入乙站和丙站，但是由于輸電走廊的限制，在AB部分使用了雙回同塔的方式架設。所以，這種類型的線路僅有一部分是同塔的。就零序參數(shù)而言，零序參數(shù)會受到線路三相排列方式，大地電阻等多方面影響。附圖1所示的雙回部分同塔輸電線路同塔部分和非同塔部分的導線排列分別如附圖2和附圖3所示。二者的零序參數(shù)是不同的，所以雙回部分同塔線路不能被視作均勻傳輸線，需要分別考慮同塔部分和非同塔部分，因此測量這樣的線路參數(shù)的難度極大。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于克服現(xiàn)有技術采用均勻傳輸線模型，無法應用于非均勻輸電線路零序參數(shù)測量的弊端，同時克服了現(xiàn)有方法在應用于長距離線路時會出現(xiàn)由分布效應引起的測量精度降低的問題，提出了一種雙回部分同塔線路零序參數(shù)精確測量方法。本專利技術方法可適用于任意距離的雙回部分同塔輸電線路；解決了異地信號測量的同時性問題；可一次性測量出零序電阻、零序電感、零序電容共9個零序參數(shù)。本專利技術的技術方案為一種基于非均勻傳輸線的雙回部分同塔線路零序參數(shù)測量方法，雙回部分同塔輸電線路1和線路2為部分同塔，其零序參數(shù)測量包括以下步驟：步驟1，雙回部分同塔線路是在停電情況下進行工頻零序參數(shù)測量；需要4種測量方式如下：I.線路1首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接接地；線路2首端三相短接開路，末端三相短接接地；II.線路1首端三相短接開路，末端三相短接接地；線路2首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接接地；III.線路1首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接開路；線路2首端三相短接接地，末端三相短接開路；IV.線路1首端三相短接接地，末端三相短接開路；線路2首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接開路。步驟2，采用步驟1的方法對雙回部分同塔線路進行接線和加壓；利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的同步授時功能，同時測量線路1和線路2首端和末端的電壓數(shù)據和電流數(shù)據；步驟3，對步驟2每個獨立測量方式下得到的首端和末端的電壓測量數(shù)據和電流測量數(shù)據，采用傅立葉算法得到該獨立測量方式下首端和末端的基波電壓相量和基波電流相量；再根據四種立測量方式下首端和末端的基波電壓相量和基波電流相量，就可以將雙回部分同塔輸電線路的零序參數(shù)求解出來。所需求解的零序參數(shù)包括：同塔部分的零序自電阻Rs，零序互電阻Rm，零序自電感Ls，零序互電感Lm，零序自電容Cs和零序互電容Cm。非同塔部分的零序自電阻R0，零序自電感L0和零序自電容C0。因此，對于雙回部分同塔線路而言，待測零序參數(shù)有9個。首先將其待測零序參數(shù)轉換為零序阻抗和零序導納參數(shù)。由于線路的零序電導很小，因此零序導納實部為0，僅計算虛部。上式中，Zs、Zm、Ys、Ym表示同塔部分的零序自阻抗、零序互阻抗、零序自導納和零序互導納參數(shù)。Z0和Y0表示非同塔部分的零序自阻抗和零序自導納。雙回部分同塔線路定義為三個部分，AB部分平行架設且長度為l1，BC和BD部分為單回線路，長度分別為l2和l3。設A點的電壓相量和電流相量為B點的電壓相量和電流相量為C點的電壓相量和電流相量為D點的電壓相量和電流相量為在實際測量過程中，測量設備只能安裝在線路首末端，B點位于線路中部，無法安裝測量設備，即是無法測量的，是測量過程的中間變量。線路1與線路2的零序參數(shù)求解步驟如下：步驟3.1，由首末端電壓和電流之間的關系：其中，T為傳輸矩陣，表達式如下：矩陣T為傳輸矩陣，T中元素的表達式如下：矩陣T中的所有元素T11-T44為通過測量獲取的數(shù)值，用于計算線路的零序參數(shù)。式中，A1、A2、B1、B2、C1、C2這6個參數(shù)是與AB部分線路的零序參數(shù)有關的中間變量，γ和Zc是與BC、BD部分線路的零序參數(shù)有關的中間變量。步驟3.2，利用步驟1中的四種測量方式所對應的兩線路首端和末端的零序基波電壓相量、零序基波電流相量(矩陣中各個相量元素的上標為測量方式)，得到矩陣T。步驟3.3，利用T矩陣計算γ和Zc。γ根據下式計算。其中：α＝T11T33-T13T31β＝T22T34-T24T32δ＝-(T11T34+T22T33)ε＝T13T32+T24T31再根據γ得到Zc。步驟3.4，計算非同塔部分的零序阻抗和零序導納參數(shù)。步驟3.5，利用γ和Zc計算：步驟3.6，計算特征根r1和r2：步驟3.7，計算中間變量P1和P2：步驟3.8，代入下式計算同塔部分的零序阻抗Zs和Zm。步驟3.9，根據下式計算同塔部分的零序導納Ys和Ym。步驟3.10，根據公式(1)將所得零序阻抗和零序導納參數(shù)轉換為零序電阻，零序電感和零序電容參數(shù)。本專利技術所提供技術方案給出了雙回部分同塔輸電線路的非均勻傳輸線模型，通過同時測量雙回線路首末兩端的電壓和電流得到線路的傳輸矩陣，在通過傳輸矩陣求解出中間變量，最后通過這些中間變量與線路零序參數(shù)的關系求解出線路的所有工頻參數(shù)。這種建模和求解方法計及了輸電線路上的分布電容和參數(shù)不均勻對測量結果的影響，從而大大提高了雙回部分同塔輸電線路零序參數(shù)測量結果的精度。本專利技術具有以下特點：(1)本專利技術方法適合于雙回部分同塔線路的零序參數(shù)測量。(2)本專利技術方法利用GPS技術解決了異地信號測量的同時性問題。(3)本專利技術方法可一次性測量零序電阻、零序電感、零序電容參數(shù)，并且具有很高的測量精度。附圖說明圖1為待測線路示意圖。圖2為BC部分線路的分布式參數(shù)模型。圖3為AB部分線路的分布式參數(shù)模型。圖4為AB部分零序參數(shù)測量誤差示意圖。圖5為BC部分零序參數(shù)測量誤差示意圖。圖6為BD部分零序參數(shù)測量誤差示意圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例詳細說明本專利技術的技術方案。實施例包括以下步驟：步驟1，雙回部分同塔線路需要在停電情況下進行工頻零序參數(shù)測量；所述線路包括線路1和線路2，線路模型如圖1所示。雙回線路從變電站甲出現(xiàn)，沿AB同塔架設，在B點出分離，分別沿BC和BD接入變電站乙和變電站丙。需要4種測量方式如下：I.線路1首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接接地；線路2首端三相短接開路，末端三相短接接地；II.線路1首端三相短接開路，末端三相短接接地；線路2首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接接地；III.線路1首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接開路；線路2首端三相短接接地，末端三相短接開路；IV.線路1首端三相短接接地，末端三相短接開路；線路2首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接開路。步驟2，采用步驟1所選擇的各獨立方式分別測量，利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的同步授時功能，同本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于非均勻傳輸線的雙回部分同塔線路零序參數(shù)測量方法，其特征在于：包括以下步驟；步驟1，雙回部分同塔線路是在停電情況下進行工頻零序參數(shù)測量；雙回部分同塔輸電線路1和線路2為部分同塔，包括4種測量方式，分別如下：I.線路1首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接接地；線路2首端三相短接開路，末端三相短接接地；II.線路1首端三相短接開路，末端三相短接接地；線路2首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接接地；III.線路1首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接開路；線路2首端三相短接接地，末端三相短接開路；IV.線路1首端三相短接接地，末端三相短接開路；線路2首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接開路；步驟2，采用步驟1的方法對雙回部分同塔線路進行接線和加壓；利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的同步授時功能，同步測量線路1和線路2首端和末端的電壓數(shù)據和電流數(shù)據；步驟3，對步驟2每個獨立測量方式下得到的各線路首端和末端的電壓測量數(shù)據和電流測量數(shù)據，采用傅立葉算法得到該獨立測量方式下各線路首端和末端的基波電壓相量和基波電流相量；再根據四種獨立測量方式下首端和末端的基波電壓相量和基波電流相量，將雙回部分同塔線路的零序參數(shù)求解出來。...

【技術特征摘要】
1.基于非均勻傳輸線的雙回部分同塔線路零序參數(shù)測量方法，其特征在于：包括以下步驟；步驟1，雙回部分同塔線路是在停電情況下進行工頻零序參數(shù)測量；雙回部分同塔輸電線路1和線路2為部分同塔，包括4種測量方式，分別如下：I.線路1首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接接地；線路2首端三相短接開路，末端三相短接接地；II.線路1首端三相短接開路，末端三相短接接地；線路2首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接接地；III.線路1首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接開路；線路2首端三相短接接地，末端三相短接開路；IV.線路1首端三相短接接地，末端三相短接開路；線路2首端三相短接，并施加單相電源，末端三相短接開路；步驟2，采用步驟1的方法對雙回部分同塔線路進行接線和加壓；利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的同步授時功能，同步測量線路1和線路2首端和末端的電壓數(shù)據和電流數(shù)據；步驟3，對步驟2每個獨立測量方式下得到的各線路首端和末端的電壓測量數(shù)據和電流測量數(shù)據，采用傅立葉算法得到該獨立測量方式下各線路首端和末端的基波電壓相量和基波電流相量；再根據四種獨立測量方式下首端和末端的基波電壓相量和基波電流相量，將雙回部分同塔線路的零序參數(shù)求解出來。2.根據權利要求1所述的一種基于非均勻傳輸線的雙回部分同塔線路零序參數(shù)測量方法，其特征在于：所述步驟3中，所需求解的零序參數(shù)包括：同塔部分的零序自電阻Rs，零序互電阻Rm，零序自電感Ls，零序互電感Lm，零序自電容Cs和零序互電容Cm；非同塔部分的零序自電阻R0，零序自電感L0和零序自電容C0；因此，雙回部分同塔線路有9個待測零序參數(shù)；首先將9個待測零序參數(shù)轉換為零序阻抗和零序導納參數(shù)；由于線路的零序電導很小，因此零序導納實部為0，僅計算虛部；Zs=Rs+jωLsZm=Rm+jωLmZ0=R0+jωL0Ys=jωCsYm=jωCmY0=jωC0]]>上式中，Zs、Zm、Ys、Ym表示同塔部分的零序自阻抗，零序互阻抗，零序自導納和零序互導納參數(shù)；Z0和Y0表示非同塔部分的零序自阻抗和零序自導納；雙回部分同塔線路定義為三個部分，AB部分平行架設且長度為l1，BC和BD部分為單回線路，長度分別為l2和l3；設A點的電壓相量和電流相量為B點的電壓相量和電流相量為C點的電壓相量和電流相量為D點的電壓相量和電流相量為在實際測量過程中，測量設備只能安裝在線路首末端，B點位于線路中部，無法安裝測量設備，即是無法測量的，是測量過程的中間變量。3.根據權利要求1所述的一種基于非均勻傳輸線的雙回部分同塔線路零序參數(shù)測量方法，其特征在于：所述步驟3中，線路1與線路2的零序參數(shù)求解步驟如下：步驟3.1，由首末端電壓和電流之間的關系：U·1SU·2SI·1SI·2S=TU·1RU·2RI·1RI·2R]]>其中，T為傳輸矩陣，表達式如下：T=T11T12T13T14T21T22T23T24T31T32T33T34T41T42T43T44=A1A2B1B2A2A1B2B1C1C2A1A2C2C1A2A1·cosh(γl2)0Zcsinh(γl2)00cosh(γl3)0Zccosh(γl3)sinh(γl2)Zc0cosh(γl2)00sinh(γl3)Zc0cosh(γl3)]]>矩陣T為傳輸方程，T中元素的表達式如下：T11=A1cosh(γl2)+B1sinh(γl2)/ZcT12=A2cosh(γl3)+B2sinh(γl3)/ZcT13=A1Zcsinh(γl2)+B1cosh(γl2)T14=A2Zcsinh(γl3)+B2cosh(γl3)T21=A2cosh(γl2)+B2sinh(γl2)/ZcT22=A1cosh(γl3)+B1sinh(γl3)/ZcT23=A2Zcsinh(γl2)+B2cosh(γl2)T24=A1Zcsinh(&gamm...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：胡志堅，倪識遠，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42