基于非均匀传输线的双回部分同塔线路零序参数测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于非均匀传输线的双回部分同塔线路零序参数测量方法。采用停电测量方式，将线路首末端三相短接，在一回线路首段施加单相电源，根据本发明专利技术给出的测量方式，同步测量双回输电线路首末两端的零序电压和零序电流，利用GPS同步授时功能，实现对线路双端电压和电流的同步采样；利用双端同步测量数据，利用本发明专利技术给出的计算方法计算得到双回部分同塔线路输电线路零序电阻、零序电感、零序电容。本发明专利技术方法根据双回部分同塔线路零序参数的特点，考虑线路参数的不均匀性，建立了基于非均匀传输线的分布参数模型，采用拉普拉斯变换方法，求解传输线方程，从而极大提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统测量
，特别是涉及一种双回部分同塔输电线路零序参数精确测量方法。
技术介绍
输电线路是电力系统主要的组成部分之一，也是电力输送的载体，在电力系统中所起的作用极大。输电线路零序参数受到多种因素的影响，包括输电线路的几何形状、电流、环境温度、风速、避雷线架设方式和线路路径等，同时由于零序回路经过大地，无法确定回路电流在大地中的深度，并且大地土壤电阻率无法确定，因此我国相关规程规定，线路零序参数必须实测。随着电力系统的不断发展，土地资源和输电走廊之间的矛盾越来越突出。在我国东南沿海地区，越来越多的线路采用同塔方式架设。本专利技术研究的双回部分同塔输电线路如附图1所示，该类型线路在实际工程中是十分常见的。例如，500kV双回线路从甲站出线，分别接入乙站和丙站，但是由于输电走廊的限制，在AB部分使用了双回同塔的方式架设。所以，这种类型的线路仅有一部分是同塔的。就零序参数而言，零序参数会受到线路三相排列方式，大地电阻等多方面影响。附图1所示的双回部分同塔输电线路同塔部分和非同塔部分的导线排列分别如附图2和附图3所示。二者的零序参数是不同的，所以双回部分同塔线路不能被视作均匀传输线，需要分别考虑同塔部分和非同塔部分，因此测量这样的线路参数的难度极大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术采用均匀传输线模型，无法应用于非均匀输电线路零序参数测量的弊端，同时克服了现有方法在应用于长距离线路时会出现由分布效应引起的测量精度降低的问题，提出了一种双回部分同塔线路零序参数精确测量方法。本专利技术方法可适用于任意距离的双回部分同塔输电线路；解决了异地信号测量的同时性问题；可一次性测量出零序电阻、零序电感、零序电容共9个零序参数。本专利技术的技术方案为一种基于非均匀传输线的双回部分同塔线路零序参数测量方法，双回部分同塔输电线路1和线路2为部分同塔，其零序参数测量包括以下步骤：步骤1，双回部分同塔线路是在停电情况下进行工频零序参数测量；需要4种测量方式如下：I.线路1首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接接地；线路2首端三相短接开路，末端三相短接接地；II.线路1首端三相短接开路，末端三相短接接地；线路2首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接接地；III.线路1首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接开路；线路2首端三相短接接地，末端三相短接开路；IV.线路1首端三相短接接地，末端三相短接开路；线路2首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接开路。步骤2，采用步骤1的方法对双回部分同塔线路进行接线和加压；利用全球卫星定位系统的同步授时功能，同时测量线路1和线路2首端和末端的电压数据和电流数据；步骤3，对步骤2每个独立测量方式下得到的首端和末端的电压测量数据和电流测量数据，采用傅立叶算法得到该独立测量方式下首端和末端的基波电压相量和基波电流相量；再根据四种立测量方式下首端和末端的基波电压相量和基波电流相量，就可以将双回部分同塔输电线路的零序参数求解出来。所需求解的零序参数包括：同塔部分的零序自电阻Rs，零序互电阻Rm，零序自电感Ls，零序互电感Lm，零序自电容Cs和零序互电容Cm。非同塔部分的零序自电阻R0，零序自电感L0和零序自电容C0。因此，对于双回部分同塔线路而言，待测零序参数有9个。首先将其待测零序参数转换为零序阻抗和零序导纳参数。由于线路的零序电导很小，因此零序导纳实部为0，仅计算虚部。上式中，Zs、Zm、Ys、Ym表示同塔部分的零序自阻抗、零序互阻抗、零序自导纳和零序互导纳参数。Z0和Y0表示非同塔部分的零序自阻抗和零序自导纳。双回部分同塔线路定义为三个部分，AB部分平行架设且长度为l1，BC和BD部分为单回线路，长度分别为l2和l3。设A点的电压相量和电流相量为B点的电压相量和电流相量为C点的电压相量和电流相量为D点的电压相量和电流相量为在实际测量过程中，测量设备只能安装在线路首末端，B点位于线路中部，无法安装测量设备，即是无法测量的，是测量过程的中间变量。线路1与线路2的零序参数求解步骤如下：步骤3.1，由首末端电压和电流之间的关系：其中，T为传输矩阵，表达式如下：矩阵T为传输矩阵，T中元素的表达式如下：矩阵T中的所有元素T11-T44为通过测量获取的数值，用于计算线路的零序参数。式中，A1、A2、B1、B2、C1、C2这6个参数是与AB部分线路的零序参数有关的中间变量，γ和Zc是与BC、BD部分线路的零序参数有关的中间变量。步骤3.2，利用步骤1中的四种测量方式所对应的两线路首端和末端的零序基波电压相量、零序基波电流相量(矩阵中各个相量元素的上标为测量方式)，得到矩阵T。步骤3.3，利用T矩阵计算γ和Zc。γ根据下式计算。其中：α＝T11T33-T13T31β＝T22T34-T24T32δ＝-(T11T34+T22T33)ε＝T13T32+T24T31再根据γ得到Zc。步骤3.4，计算非同塔部分的零序阻抗和零序导纳参数。步骤3.5，利用γ和Zc计算：步骤3.6，计算特征根r1和r2：步骤3.7，计算中间变量P1和P2：步骤3.8，代入下式计算同塔部分的零序阻抗Zs和Zm。步骤3.9，根据下式计算同塔部分的零序导纳Ys和Ym。步骤3.10，根据公式(1)将所得零序阻抗和零序导纳参数转换为零序电阻，零序电感和零序电容参数。本专利技术所提供技术方案给出了双回部分同塔输电线路的非均匀传输线模型，通过同时测量双回线路首末两端的电压和电流得到线路的传输矩阵，在通过传输矩阵求解出中间变量，最后通过这些中间变量与线路零序参数的关系求解出线路的所有工频参数。这种建模和求解方法计及了输电线路上的分布电容和参数不均匀对测量结果的影响，从而大大提高了双回部分同塔输电线路零序参数测量结果的精度。本专利技术具有以下特点：(1)本专利技术方法适合于双回部分同塔线路的零序参数测量。(2)本专利技术方法利用GPS技术解决了异地信号测量的同时性问题。(3)本专利技术方法可一次性测量零序电阻、零序电感、零序电容参数，并且具有很高的测量精度。附图说明图1为待测线路示意图。图2为BC部分线路的分布式参数模型。图3为AB部分线路的分布式参数模型。图4为AB部分零序参数测量误差示意图。图5为BC部分零序参数测量误差示意图。图6为BD部分零序参数测量误差示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例详细说明本专利技术的技术方案。实施例包括以下步骤：步骤1，双回部分同塔线路需要在停电情况下进行工频零序参数测量；所述线路包括线路1和线路2，线路模型如图1所示。双回线路从变电站甲出现，沿AB同塔架设，在B点出分离，分别沿BC和BD接入变电站乙和变电站丙。需要4种测量方式如下：I.线路1首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接接地；线路2首端三相短接开路，末端三相短接接地；II.线路1首端三相短接开路，末端三相短接接地；线路2首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接接地；III.线路1首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接开路；线路2首端三相短接接地，末端三相短接开路；IV.线路1首端三相短接接地，末端三相短接开路；线路2首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接开路。步骤2，采用步骤1所选择的各独立方式分别测量，利用全球卫星定位系统的同步授时功能，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于非均匀传输线的双回部分同塔线路零序参数测量方法，其特征在于：包括以下步骤；步骤1，双回部分同塔线路是在停电情况下进行工频零序参数测量；双回部分同塔输电线路1和线路2为部分同塔，包括4种测量方式，分别如下：I.线路1首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接接地；线路2首端三相短接开路，末端三相短接接地；II.线路1首端三相短接开路，末端三相短接接地；线路2首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接接地；III.线路1首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接开路；线路2首端三相短接接地，末端三相短接开路；IV.线路1首端三相短接接地，末端三相短接开路；线路2首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接开路；步骤2，采用步骤1的方法对双回部分同塔线路进行接线和加压；利用全球卫星定位系统的同步授时功能，同步测量线路1和线路2首端和末端的电压数据和电流数据；步骤3，对步骤2每个独立测量方式下得到的各线路首端和末端的电压测量数据和电流测量数据，采用傅立叶算法得到该独立测量方式下各线路首端和末端的基波电压相量和基波电流相量；再根据四种独立测量方式下首端和末端的基波电压相量和基波电流相量，将双回部分同塔线路的零序参数求解出来。...

【技术特征摘要】
1.基于非均匀传输线的双回部分同塔线路零序参数测量方法，其特征在于：包括以下步骤；步骤1，双回部分同塔线路是在停电情况下进行工频零序参数测量；双回部分同塔输电线路1和线路2为部分同塔，包括4种测量方式，分别如下：I.线路1首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接接地；线路2首端三相短接开路，末端三相短接接地；II.线路1首端三相短接开路，末端三相短接接地；线路2首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接接地；III.线路1首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接开路；线路2首端三相短接接地，末端三相短接开路；IV.线路1首端三相短接接地，末端三相短接开路；线路2首端三相短接，并施加单相电源，末端三相短接开路；步骤2，采用步骤1的方法对双回部分同塔线路进行接线和加压；利用全球卫星定位系统的同步授时功能，同步测量线路1和线路2首端和末端的电压数据和电流数据；步骤3，对步骤2每个独立测量方式下得到的各线路首端和末端的电压测量数据和电流测量数据，采用傅立叶算法得到该独立测量方式下各线路首端和末端的基波电压相量和基波电流相量；再根据四种独立测量方式下首端和末端的基波电压相量和基波电流相量，将双回部分同塔线路的零序参数求解出来。2.根据权利要求1所述的一种基于非均匀传输线的双回部分同塔线路零序参数测量方法，其特征在于：所述步骤3中，所需求解的零序参数包括：同塔部分的零序自电阻Rs，零序互电阻Rm，零序自电感Ls，零序互电感Lm，零序自电容Cs和零序互电容Cm；非同塔部分的零序自电阻R0，零序自电感L0和零序自电容C0；因此，双回部分同塔线路有9个待测零序参数；首先将9个待测零序参数转换为零序阻抗和零序导纳参数；由于线路的零序电导很小，因此零序导纳实部为0，仅计算虚部；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，零序自导纳和零序互导纳参数；Z0和Y0表示非同塔部分的零序自阻抗和零序自导纳；双回部分同塔线路定义为三个部分，AB部分平行架设且长度为l1，BC和BD部分为单回线路，长度分别为l2和l3；设A点的电压相量和电流相量为B点的电压相量和电流相量为C点的电压相量和电流相量为D点的电压相量和电流相量为在实际测量过程中，测量设备只能安装在线路首末端，B点位于线路中部，无法安装测量设备，即是无法测量的，是测量过程的中间变量。3.根据权利要求1所述的一种基于非均匀传输线的双回部分同塔线路零序参数测量方法，其特征在于：所述步骤3中，线路1与线路2的零序参数求解步骤如下：步骤3.1，由首末端电压和电流之间的关系：U·1SU·2SI·1SI·2S=TU·1RU·2RI·1RI·2R]]>其中，T为传输矩阵，表达式如下：T=T11T12T13T14T21T22T23T24T31T32T33T34T41T42T43T44=A1A2B1B2A2A1B2B1C1C2A1A2C2C1A2A1·cosh(γl2)0Zcsinh(γl2)00cosh(γl3)0Zccosh(γl3)sinh(γl2)Zc0cosh(γl2)00sinh(γl3)Zc0cosh(γl3)]]>矩阵T为传输方程，T中元素的表达式如下：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志坚，倪识远，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42