一種同塔雙回交流輸電線路參數(shù)測(cè)量和計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種同塔雙回交流輸電線 路參數(shù)的測(cè)量和計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 精確的輸電線路參數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)潮流穩(wěn)定分析、保護(hù)整定、故障定位等至關(guān)重要。 自電力系統(tǒng)誕生之日起，對(duì)輸電線路參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的努力就一直沒(méi)有停止過(guò)。
[0003] 由于輸電線路走廊限制，超（特）高壓交流輸電線路常設(shè)計(jì)成同塔雙回并架，或者 兩回線路共用走廊。圖1是典型的經(jīng)過(guò)三相換位的雙回并行交流輸電線路。一般認(rèn)為，三 相導(dǎo)線經(jīng)過(guò)換位后的線路參數(shù)具有對(duì)稱性。
[0004] 輸電線路具有分布參數(shù)的特性：三相對(duì)稱且長(zhǎng)度為D的單回線路的分布參數(shù)電路 見(jiàn)圖2,設(shè)單相線路的分布阻抗為z=r+jco1 (其中，r為單相導(dǎo)線的電阻，j表示復(fù)數(shù)的虛 部，《為角頻率，1為單相導(dǎo)線的自電感），對(duì)地分布導(dǎo)納為y=g+jwCj其中，g為單相導(dǎo) 線的對(duì)地電導(dǎo)，j表示復(fù)數(shù)的虛部，《為角頻率，C。為單相導(dǎo)線的對(duì)地電容），此外各相導(dǎo)線 之間還存在相間分布親合電容Cpp、相間分布親合電感Mpp。
[0005] 但雙回并架線路中的各單回線路除了圖2示的本回線路的參數(shù)外，I回和II回線 路的各相導(dǎo)線之間還存在具有分布性質(zhì)的耦合電容Ca(圖3)和耦合電感Ma(圖4)。圖 15較全面地描述了同塔雙回交流輸電線路各參數(shù)的相互關(guān)系：其中各相導(dǎo)線自身除了電 阻r、自電感1、對(duì)地電容C。外，單回線路的各相導(dǎo)線之間存在耦合電感MPP和耦合電容CPP， 其中一回線路單相導(dǎo)線對(duì)另一回線路單相導(dǎo)線之間還存在不同回路的相間耦合電感1和 耦合電容Ca(為簡(jiǎn)單清晰起見(jiàn)，圖15只畫出了其中一個(gè)雙回線路間的相間耦合電感^口 耦合電容Ca，其余雙回線路間的相間耦合電感和耦合電容相等）。
[0006] 如何將單位長(zhǎng)度下單相導(dǎo)線的參數(shù)r、1、C。;單回線路相間耦合參數(shù)Cpp和MPP;以 及兩回線路各相間耦合電容Ca和耦合電感M。等參數(shù)測(cè)量并計(jì)算出來(lái)，至今還沒(méi)有完善的 方法。
[0007] 過(guò)去通常的測(cè)量方法主要分為兩步：
[0008] 第一步：首先按照?qǐng)D5的方式測(cè)量單回三相線路的正序短路阻抗Zsi;按照?qǐng)D6的 方式測(cè)量單回線路三相線路的正序開(kāi)路阻抗Z131。然后，按照?qǐng)D7的方式測(cè)量單回線路的三 相零序短路阻抗Zs。;按照?qǐng)D8的方式測(cè)量單回線路的三相零序開(kāi)路阻抗Z。。。在測(cè)量完單回 線路的正序開(kāi)路阻抗^和正序短路阻抗ZS1、單回線路的零序開(kāi)路阻抗Z。。和零序短路阻抗 Zs。之后，按照下面表1的計(jì)算流程和公式，計(jì)算出單回線路的單相導(dǎo)線參數(shù)r、1、C。和相間 耦合參數(shù)Cpp和Mpp。
[0009] 表1單回線路指定頻率下單位長(zhǎng)度電氣參數(shù)的計(jì)算流程及公式
[0010]
[0011] (表中的Re( ?)表示取實(shí)部，Im( ?)表示取虛部）
[0012] 第二步：在測(cè)量和計(jì)算雙回線路之間的耦合參數(shù)CdP^時(shí)，將雙回線路視作兩 相對(duì)稱系統(tǒng)。首先按照?qǐng)D9的方式測(cè)量雙回線路的兩相正序短路阻抗Zshl "，按照?qǐng)D10的 方式測(cè)量雙回線路的兩相正序開(kāi)路阻抗Z131,: "。然后按照?qǐng)D11的方式測(cè)量雙回線路的兩 相零序短路阻抗Zsai "，按照?qǐng)D12的方式測(cè)量雙回線路間的兩相零序開(kāi)路阻抗Z1^1 "。在 測(cè)量獲取雙回線路的兩相正序短路阻抗Zsi,::和兩相正序開(kāi)路阻抗Zl3hl "、兩相零序短路阻 抗Zstxi "和兩相零序開(kāi)路阻抗Zwm "之后，按照表2的方式計(jì)算雙回線路間的耦合參數(shù)Ca 和]V。
[0013] 表2同塔雙回線路指定頻率下單位長(zhǎng)度耦合參數(shù)的計(jì)算流程及公式
[0014]
[0015] (注：表中的Re( ?)表示取實(shí)部，Im( ?)表示取虛部）
[0016] 這當(dāng)中的問(wèn)題在于：在測(cè)量單回線路的零序開(kāi)路阻抗和短路阻抗時(shí)，因?yàn)槿嗑€ 路的零序電流和零序電壓必然要通過(guò)雙回線路間的耦合電容Ca和耦合電感Ma對(duì)另一回線 路施加影響（請(qǐng)參見(jiàn)圖13)，因此該狀態(tài)下的單回線路的零序開(kāi)路阻抗和短路阻抗并非是 單回線路獨(dú)自存在時(shí)的零序開(kāi)路阻抗和零序短路阻抗。由于測(cè)量結(jié)果不能反映同塔雙回線 路的實(shí)際耦合狀況，因此會(huì)對(duì)單回線路的參數(shù)計(jì)算帶來(lái)誤差。比如，在進(jìn)行I回線路的零序 短路阻抗的測(cè)量時(shí)，其短路電流不僅僅是受到本回線路阻抗的影響，還由于雙回線路之間 的耦合電感Ma，使II線路的分布阻抗成為I回線路的負(fù)載；而在I回線路的開(kāi)路阻抗測(cè)量 時(shí)，由于施加在I回線路上的電壓會(huì)通過(guò)雙回線路之間的耦合電容CdPII回線路的對(duì)地 電容C。對(duì)地泄流，將導(dǎo)致I回線路的實(shí)際測(cè)量到的開(kāi)路阻抗并不是單回三相線路模型中所 描述的阻抗。
[0017] 可見(jiàn)，現(xiàn)有的測(cè)量與計(jì)算方法得到的輸電線路參數(shù)誤差大，有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明的內(nèi)容就是針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種精確測(cè)量同塔雙回、同走廊雙回交 流輸電線路各參數(shù)的測(cè)量和計(jì)算方法。
[0019] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0020] -種同塔雙回交流輸電線路參數(shù)測(cè)量和計(jì)算方法，包括
[0021] 步驟A、將其中一回線路的末端三相短路，并在首端施加三相正序電壓，分別讀取 首端的三相電壓U^ =吆r>b釔]"和注入線路的三相電流I# =Iiiihij，按照下式計(jì)算 單回線路的三相正序短路阻抗ZS1:
[0022]
[0023] 步驟B、將所述的其中一回線路的末端開(kāi)路，并在首端施加三相正序電壓，分別讀 取首端的三相電壓1^=[廠，：私f>J和注入線路的三相電流iabP =k表按照下式計(jì) 算單回線路的三相正序開(kāi)路阻抗Z131:
[0024]
[0025] 步驟C、將雙回線路的末端全部短接，將第I回線路的首端三相短接、第II回線路 的首端三相短接，并在首端的雙回線路之間施加兩相正序電壓，分別讀取第I回線路首端 的電源輸出電壓和輸出電流^、第11回線路首端的電源輸出電壓!^和輸出電流///，按 照下式計(jì)算雙回線路之間的兩相正序短路阻抗Zs,。1:
[0027] 步驟D、將雙回線路的末端全部開(kāi)路，將第I回線路的首端三相短接、第II回線路 的首端三相短接，并在首端的雙回線路之間施加兩相正序電壓，分別讀取第I回線路首端 的電源輸出電壓朽和輸出電流4、第II回線路首端的電源輸出電壓色和輸出電流4，按 照下式計(jì)算雙回線路之間的兩相正序開(kāi)路阻抗Z。,?！?br>[0029] 步驟E、將雙回線路的末端全部短接并接地，將雙回線路的首端全部短接，并在雙 回線路的首端與大地之間施加單相（零序）電壓，讀取首端的電源輸出電壓&和輸出電流M安照下式計(jì)算雙回線路的零序短路阻抗Zs,。。：
[0031] 步驟F、將雙回線路的末端全部開(kāi)路，將雙回線路的首端全部短接，并在雙回線路 的首端與大地之施加單相（零序）電壓，讀取首端的電源輸出電壓泛和輸出電流按照下 式計(jì)算雙回線路的零序開(kāi)路阻抗Z。,。。：
[0033]步驟G、獲取線路的實(shí)際長(zhǎng)度D，并依據(jù)所述的單回線路的三相正序短路阻抗ZS1、 單回線路的三相正序開(kāi)路阻抗Z131、雙回線路之間的兩相正序短路阻抗Zs,M、雙回線路之間 的兩相正序開(kāi)路阻抗Zmi、雙回線路的零序短路阻抗Zs,。。、雙回線路的零序開(kāi)路阻抗Z。,。。， 計(jì)算同塔雙回三相線路間的各相自參數(shù)和各相間耦合參數(shù)。
[0034] 所述的計(jì)算同塔雙回三相線路的各種自參數(shù)和相間耦合參數(shù)的步驟包括：
[0037] 計(jì)算單回線路的三相正序單位長(zhǎng)度阻抗Z1=z^i、雙回線路的零序單位長(zhǎng)度阻 抗z。。=Z。,。。y。。、雙回線路的兩相正序單位長(zhǎng)度阻抗Ztn=Z(J1Y。1;
[0038] 計(jì)算單回線路的三相正序單位長(zhǎng)度導(dǎo)納Y1=y/Zd、雙回線路的零序單位長(zhǎng)度 導(dǎo)納y。。=ytm/z。,。。、雙回線路的兩相正序單位長(zhǎng)度導(dǎo)納ytn=ytn/X.tn;
[0039] 計(jì)算單相導(dǎo)線的電阻r=Re(Z1)，其中的Re( ?)表示取實(shí)部；
互感Mpp及雙回線路間的相間互感Ma，其中的Im( ?)表示取虛部；
[0042]
，計(jì)算單相導(dǎo)線的對(duì)地電容C。，單回線路的相間 耦合電容Cpp及雙回線路間的相間耦合電容Ca，其中的Im( ?)表示取虛部。
[0043] 有益效果如下：
[0044] 本發(fā)明根據(jù)同塔雙回輸電線路不同組合方式下短路阻抗與開(kāi)路阻抗的測(cè)量結(jié)果， 推算同塔雙回輸電線路各相導(dǎo)線的自參數(shù)，以及各相導(dǎo)線之間的耦合參數(shù)；可以準(zhǔn)確獲取 同塔雙回輸電線路之間在頻率《下的各種參數(shù)，為電力系統(tǒng)的各種計(jì)算提供準(zhǔn)確可靠的 數(shù)據(jù)來(lái)源，使計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1同塔雙回交流輸電線路及其換位的示例圖；
[0046] 圖2是單回線路的分布參數(shù)電路示意圖；
[0047] 圖3是雙回線路的單回相間耦合電容和雙回線路間耦合電容的示意圖；
[0048] 圖4是雙回線路的單回相間耦合電感和雙回線路間耦合電