输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路和测量方法技术

本发明专利技术公开了一种输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路，包括串联环节电路和并联环节电路，且两个环节的电路串联，通过参数设置使工频抑制电路在工频f

【技术实现步骤摘要】
输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路和测量方法
本专利技术涉及电力系统参数测量
，具体涉及一种输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路和测量方法。
技术介绍
在进行输电线路参数离线测量过程中，往往需要测量输电线路的短路阻抗和开路阻抗。但是，现代电力系统的架空线路，多采用同杆并架或者同走廊敷设，已建成的输电线路基本带电运行。带电运行线路与新架设线路之间由于存在耦合电感M以及耦合电容C(图1)，使新架设线路上存在工频感应电压。这种工频感应电压的幅值有可能达到数万伏。为了克服工频感应电压给测量结果带来的测量误差，现代输电线路测量仪器采用异频测量方法，即通过临近工频fS频率的异频频率fS-Δf和fS+Δf信号测量输电线路在异频频率fS-Δf和fS+Δf处的开路阻抗和短路阻抗，然后通过插值的方式求出工频参数。这种测量方法可以带来高精度的测量数据。但是，异频测量方法存在的另一个问题是如何面对被测量线路的感应电压问题。一方面，因感应电压高达数万伏，需要相应的测量设备如异频电源、电压和电流信号采集单元可耐受数万伏的高电压，这将导致设备增加对地绝缘强度，从而导致测量设备的成本急剧增加。另一方面，试验人员在进行相关测量过程中，可能由于防护不当，被感应电压击倒。为解决输电线路离线测量中可能出现的工频感应电压问题，需要另寻途径，降低被测量架空输电线路上的高电压，确保测量人员和设备的安全。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路和测量方法，以克服工频感应电压和电流带来的测量误差。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路，包括由电感Ls和电容Cs串联组成的串联环节电路和由电感Lp、电容Cp和电阻Rp并联组成的并联环节电路，串联环节电路与并联环节电路相串联，高压端与待测输电线路通过引线相连，低压端接地；调节电路Ls、电容Cs、电阻Rp、电感Lp和电容Cp的参数，使得本电路在工频频率fS附近形成极低的阻抗，在异频测量信号的异频频率fS-Δf或fS+Δf附近形成高阻抗，其中fS为工频频率，Δf为异频频率与工频频率之间的差值。一种输电线路参数测量时抑制工频感应电压的测量方法，包括步骤：将上述输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路的高压端接入待测输电线路的测量端；在所述输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路高压端和所述待测输电线路的测量端之间接入异频电源，异频电源的异频频率分别可调节为fS-Δf和fS+Δf，fS为工频频率，Δf为异频频率与工频频率之间的差值；在异频电源与待测输电线路之间接入信号采集单元，通过信号采集单元采集待测输电线路的电压信号和电流信号；对待测输电线路的电压信号和电流信号进行快速傅里叶分析，滤掉其中的工频信号，提取fS-Δf或fS+Δf频率的异频信号进行分析计算。本专利技术的输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路，由于在工频fS＝50Hz频率附近的阻抗非常低，待测输电线路上的工频感应电流将通过工频抑制电路注入大地，从而待测输电线路的工频电压被抑制在异频电源、参数测量设备安全许可范围内。同时，由于工频抑制电路在异频信号fS-Δf或fS+Δf附近具有高阻抗，将阻止异频电源输出的异频电流通过工频抑制电路注入到大地，迫使异频电源输出的大部分异频电流注入到待测输电线路当中。因此，将本工频抑制电路接入待测输电线路，然后按照本专利技术的输电线路参数测量时抑制工频感应电压的测量方法在异频频率fS-Δf或fS+Δf下测量和计算待测输电线路的开路阻抗和短路阻抗。附图说明图1为新建架空线路2邻近已建成运行线路1的示意图；图2为本专利技术输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路示意图；图3为本专利技术输电线路参数测量时抑制工频感应电压的测量方法的示意图；图4为按照公式(1)设置参数时的阻抗频率特性曲线；图5为按照公式(2)设置参数时的阻抗频率特性曲线。具体实施方式图1是新建架空线路2邻近已建成运行线路1的示意图。其中已建成线路与新建线路之间存在电容C和电感M耦合。这两种耦合将使是线路1上的运行的工频电压U通过耦合电容C的作用在线路2上产生工频静电感应电压；通过线路1的工频电流I将通过耦合电感M的作用在线路2上产生工频电磁感应电压。在工频静电感应电压和工频电磁感应电压的共同作用下，将使新建线路2上的空载工频感应电压高达数万伏，具体的感应电压数值视被测量线路与带电线路之间的距离已及带电线路的电压等级、线路共用走廊的长度等关系密切。如邻近1000kV特高压输电线路的新建线路，其空载工频感应电压将可能达到数万伏。新建线路2的工频参数离线测量，需要测量线路对侧开路条件下的开路阻抗，以及线路对侧短路条件下的短路阻抗；然后通过开路阻抗和短路阻抗测量结果计算出线路的各种工频参数。这种测量方式，要求对被测量线路的电压和电流进行采样分析。如果采用工频信号进行分析，则被测量架空线路上的工频感应电压和工频感应电流将给测量结果带来不可忽视的误差。为了克服工频感应电压和电流带来的测量误差，现代输电线路测量仪器采用异频测量方法，即通过测量工频fS频率临近点的fS-Δf和fS+Δf两个异频频率的线路参数，通过插值的方式求出工频参数。这种测量方法可以带来高精度的测量数据。但是，这种异频测量方法需要异频信号电源耐受被测量架空线路工频电压和工频电流的能力较强。其耐受电压的能力需要高于被测量线路的感应电压，该感应电压往往达到数万伏；耐受工频电流的能力则是线路两端均接地短路条件下在线路测量端测量到的接地感应电流。在线路感应电压高达数万伏，且线路的短路阻抗较小的情况下，该短路电流往往达到数百安培以上。如果不采取抑制工频感应电压和电流的措施，直接将异频电源和信号采集单元接入被测量线路上，则要求异频电源的输出端和信号采集单元的输入端应该能耐受数万伏的高压和通过数百安培的感应电流。这将导致异频电源的容量非常大，给异频电源的制作和运输带来困难，增加异频电源的成本，同时也要求信号采集单元的输入端能耐受数万伏的电压。另一方面，被测量线路上数万伏的工频感应电压，也给测量人员带来安全风险。为了降低参数测量过程中的工频感应电压和电流，可以采用如下的工频电压抑制电路。按照图2所示，通过将电感元件Ls和电容元件Cs串联形成串联环节电路，其串联谐振频率可选在在工频频率附近。由于测量信号的异频频率距离工频频率比较近，两者频率仅仅相差Δf<50Hz，为防止Ls和Cs串联电路形成的阻抗在异频频率fS-Δf或fS+Δf点的阻抗也过低，导致异频信号电源的电流大部分被Ls和Cs串联电路所旁路，需要另外设置一组由Lp和Cp组成的并联调谐电路，并且使Lp和Cp并联电路的并联谐振频率调整在fS-Δf或者fS+Δf频率附近；同时增加一阻尼电阻Rp，使Rp并联在LpCp并联谐振电路上；增加Rp的目的在于防止LpCp并联电路在fS-Δf或者fS+Δf频率附近的阻抗值飘移过大，导致注入线路的异频电流不稳定。最后使LsCs串联环节电路和RpLpCp并联环节电路相串联形成工频感应电压抑制电路。本实施例中，如果将工频感应电压抑制电路的参数选择为Ls＝791.57mH，Cs＝20μF，Lp＝158.314mH，Cp＝100μF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路，其特征在于，包括由电感Ls和电容Cs串联组成的串联环节电路和由电感Lp、电容Cp和电阻Rp并联组成的并联环节电路，串联环节电路与并联环节电路相串联，本电路的高压端与待测输电线路通过引线相连，低压端接地；调节电路Ls、电容Cs、电阻Rp、电感Lp和电容Cp的参数，使得本电路在工频频率f

【技术特征摘要】
1.一种输电线路参数测量时抑制工频感应电压的电路，其特征在于，包括由电感Ls和电容Cs串联组成的串联环节电路和由电感Lp、电容Cp和电阻Rp并联组成的并联环节电路，串联环节电路与并联环节电路相串联，本电路的高压端与待测输电线路通过引线相连，低压端接地；调节电路Ls、电容Cs、电阻Rp、电感Lp和电容Cp的参数，使得本电路在工频频率fS附近形成低阻抗，在异频测量信号的异频频率fS-Δf或fS+Δf附近形成高阻抗，其中fS为工频频率，Δf为异频频率与工频频率之间的差值，所述低阻抗为一百欧姆以下的阻抗，所述高阻抗为一千欧姆以上的阻抗。2.一种输电线路参数测量时抑制工...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖遥，范毅，程澜，邓军，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，武汉大洋义天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44