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第 3 9 卷 第 2 3期 2 0 1 1 年 1 2月 1日 电 力 系统 保护 与控制 P o we r S y s t e m P r o t e ct io n a n d Co n t r o l V b l_ 3 9 No 2 3 De c 1 2 0l1 基于故障录波装置的双回输电线路参数在线测量方法 韦 恒 ，周 顿 ，王 毅 (1 广西电网 公司， 广西 南宁 5 3 0 0 2 3 ； 2 哈尔滨工业大学深圳研究生院，广东 深圳 5 1 8 0 5 5 ) 摘要：为了方便测量输电线路参数， 提出一种基于故障录波装置的双回互感线路参数在线测量方法。 介绍了双回线路正序参 数测量及零序参数测量的基本原理，提出利用外接 G P 8的故障录波装置实现数据同步采集、 通过中心计算机实现线路参数计 算的输电线路参数在线测量实施方案。仿真结果表明，该在线参数测量方法简单易行，测试结果能满h_r - 程测量要求。 关键词：在线参数测量；故障录波装置；双回互感线路；G P S On lin e p a r a me t e r me a s u r e me n t o f d o u b le - cir cu it t r a n s mis s io n lin e s b a s e d o n f a u l t r e co r d e r W E I He n g ， Z HOU Di ， WANG Yi ( 1 Gu ang x i P o we r G r id C o mp a n y , Na n n i n g 5 3 0 0 2 3 ， C h i n a ； 2 S h e n z h e n G r a d u a t e S ch o o l， Ha r b in I n s t i t u t e o f T e ch n o lo g y , S h e n z h e n 5 1 8 0 5 5 ， C h i n a ) Ab s t r a ct On 1 in e p a r a m e t e r me a s u r e me n t o f d o u b le cir cu it t r an s mis s io n lin e s b a s e d o n f a u lt r e co r d e r is p r e s e n t e d in o r d e r t o me a s u r e t h e t r ans mi s s io n li n e S p ara me t e r co n v e n i e n t l y T h e t h e o r y o f d o u b le ci r cu i t t r a n s mis s i o n l in e s p o s it iv e s e q u e n ce p ara me t e r me a s u r e me n t a n d z e r o s e q u e n ce p a r a me t e r i s d e s cr i b e d Th e p r o ce s s o f t r an s mis s io n li n e o n l i n e me a s ure me n t i S i n t r o d u ce d F a u l t r e co r d e r co n n e ct e d wi t h GP S i S u s e d as t h e s y n ch r o n iz a t io n d a t a co ll e ct i o n d e v ice T r a n s mi s s i o n l i n e S p a r am e t e r iS ca l cu l a t e d b y ce n t e r co mp u t e r T h e s imu la t io n r e s u lt s p r o v e t h a t t h e n e w me t h o d ca n me e t t h e n e e d s o f liv e lin e me as u r e me n t Ke y wo r d s ： o n li n e p a r a me t e r me a s ure me n t ； f a u l t r e co r d e r ： t wo ci r cu i t mu t u a l i n d u ct i o n l in e ； GPS 中图分类号： T M7 1 文献标识码：A 文章编号： 1 6 7 4 3 4 1 5 ( 2 0 1 1 ) 2 3 - 0 1 3 8 0 5 0 引言 输 电线路参数是进行 电力系统潮流计算、短路 电流计算、继电保护整定计算和选择 电力系统运行 方式等工作之前建立 电力系统数 学模 型的必备参 数，这些参数的计算往往较复杂且难 以准确计及各 种影响因素。为此 ，工程上要求对新架设及改造后 的电力线路工频参数进行实际测量 J 。 传统的实际测量方法是在待测线路完全停电的 情况下进行的，随着电力系统的扩大，系统 中的互 感线路也 曰益增多。在测量新建线路与己有线路的 互感时，又存在己运行线路不能完全停 电的困难 ， 即使能将所有被测线路都停电，测量工作量也是十 分庞大的，因此传统的测量很难满足现代大型 电力 系统的要求。 带电测量是在线测量的一种 ，区别于传统的在 线测量方法，克服了存在已运行的线路不能完全停 电的困难，而且可进行互感线路参数的带电测量。 但 即使是带电测量也需要待测线路部分停电【 2 0 】 。 本文设计的双回输电线路参数在线测量方法， 利用变电站 已投运的故障录波装置实现线路参数测 量，可随时测量输电线路的正序参数，并在满足条 件时自 动测量双回输电线路的零序参数。该方法不 必增加额外的测量设备，弥补现有线路测量装置测 量无法随时测量正序参数以及测量零序参数时需要 断电等不足，操作简单，维护方便，具有很高的实 用价值。 1 双回输电线路参数测量原理 1 1双回输 电线路正序参数原理 双回输 电线路正序量之间无互感影响，可将双 回输电线路正序参数测量视为两条独立的单回线路 正序参数测量。 正序参数线路模型如 图 1所示 。 根据均匀传输线理论，若 已知线路长度为， ， 可得首端正序电压和 电流与末端正序 电压和电流的 关系如式 ( 1 )所示 。 韦 恒，等 基于故障录波装置的双回输电线路参数在线测量方法 1 3 9 ， 1 I 图 1正序参数模型 F ig 1 M o d e l o f p o s it iv e s e q u e n ce p a r a m e t e r Z cs in 叫h y翻 由式 ( 1 )可求出线路正序传播常数 和正序 波阻抗 z 。 1 为 由计算出的线路传播常数 和波阻抗 Z c1 即可 求出输电线路 的正序阻抗和导纳如下 z 1 =，1 +j =Z c1 ( 3 ) Y1 = g l + 等 (4 ) 上述公式中：， 为输电线路的长度；己 为线路首端 正序 电压；， 1 为线路首端正序 电流 ；U 2 为线路末端 正序 电压； 2 为线路末端正序 电流； 为输电线路 正序传播常数； Z c 。 为输电线路正序波阻抗； ， 为线 路单位公里的电阻； 1 为线路单位公里的电导；g 1 为线路单位公里的电导； b 1 为线路单位公里 的电纳。 若能得到同一时刻输电线路两端的正序电压 和正序电流，则可通过公式 ( 3 )和公式 ( 4 )求出 输 电线路的正序参数 ( 即正序电阻、正序 电抗、正 序 电导、正序 电纳 ) 。 1 2双回输电线路零序互感测量原理 双回输电线路零序互感集中参数模型如图2 所 不。 由图 2可得为 ， ， a 1 o a 2 o 一 z 0 z 0 l a 1 。 I U 。 丁l ( 5 ) 。 z m o Z b o 。一Ub lo I 对 式( 5 )进 行简 化 ，得 Z ao Z m o I aO 。 其中：AU t o = lo 一 0 ； 0 = 1 0 一 2 o ； la o：I a l O- l Y a o ；， b 0 ： I b x o - U bU b 1 。 lb O 。 = l 0 ；， b 0 = 1 0 。 卒 线 路 a 二 二 二 卜 0 = = 上 土 0l牛 = = ：。 上 上 图2双回路互感线路零序参数模型 F ig 2 M o d e l o f t wo cir cu it mu t u a l in d u ct io n lin e z e r o s e q u e n ce p a r am e t e r 实际中，平行架设双回线路中两条线路的 自阻 抗十分接近，即 z l a 0 z b o 。由式 ( 6 )得双回线每公 里零序 白阻抗及零序互阻抗计算如下 z a o 一1 A o b o A I a o Z, m0 一 ， o 一 上述公式中：， 为双回输 电线路 的长度； 1 o 、 0 分别为线路 a首端零序 电压 、 线路 a末端零序 电压； 1 0、 2 o分别为线路 b首端零序 电压、线路 b末 端零序电压；厶 。o 为线路 a首端零序电流； o 为线 路 b首端零序电流；z l a 0 为线路 a 零序自阻抗：z b o 为线路 b零序 自阻抗；Z m o 为双回线零序互感；y a 0 为线路 a 零序导纳； 0 为线路b 零序导纳。 线路两端 的零序 电压、电流均可通过故障录波 装置得到，线路导纳可通过开路试验得到， 因此， 只需在双回线的其中一条线路产生零序电流，即可 测量出双回线路的零序参数。产生零序电流的方式 包括短时切除某一相的补偿装置、线路检修时外加 注入电流以及其他人为产生零序干扰方式。 1 4 0 电力 系统保护 与控制 2 基于故障录波装置 的双 回输 电线路参数 在线测量 基 于故障录波装置 的输 电线路零序互感测量 实现方式如 图 3所示。图中的故障录波装置均接入 G P S信号，GP S时钟误差小于 1 u s ，以保证线路两 端采样数据的同步性。 调度中心计算机 蝴波装 脯融装 B站录波 2 1基于故障录波装置的双回线路正序参数测量 基于故障录波装置 的双 回线路正序参数测量 实现流程如图 4所示。 誊 惩序 雾 绷盈薅渤 薹 线 潞 掰 端 谶 隧 囊 jj宣楚 1鬣滋 网 聚 样 黻 潦 渡 装 麓 辩 谰 凄 囊 撩 录 渡 鬻 秣 I 泶 渡 燮 襻 数 据 荔 I 滤波簸璁蠢谴算线鼹 黼澎 耄纛誊疆廖嘏瀛 冀藏艨参数 将测璧结 嚣数据鬻。 ( 缀 舅 鼍 1 图4正序参数测量流程 F ig 4 Fl o w ch a r t o f p o s i t i v e s e q u e n ce p a r a me t e r me a s u r e me n t 图 4中，正序参数测量启动通过预设的整时刻 启动或者调度计算机下发参数测量指令实现。 2 2基于故障录波装置的双回线路零序参数测量 基于故障录波装置的双回线路零序参数测量 实现流程如图 5 所示。 图5中，零序参数测量启动条件为零序电压越 限、零序电流越限启动，或者中心调度计算机发送 线路参数测量指令。满足零序测量的要求为：线路 两端零序电压差大于定值，且故障录波装置得出的 故障类型为区内无故障。 图5零序参数测量流程 Fig 5 Flo w ch a r t o f z e r o s e q u e n ce p a r a me t e r m e a s u r e m e n t 3 仿 真验 证 为了验证所提出的算法， 通过 Ma t l a b对输 电线 路模型进行数字仿真 ，通过与设定参数的对 比验证 算法的正确性 。 输电线路仿真模型由5 0 0 k V单侧电源系统， 线 路长度 2 0 0 k m 的双回线以及负荷组成。仿真模型 如图 6所示。 图 6输 电线路仿真模型 F i g 6 S i mu l a t i o n mo d e l o f t r a n s mi s s io n l in e 正序参数测量仿真时，两条线路正常运行；零 序参数测量仿真时，将其中一条线路的 A相断开， 形成缺相运行，另外一条线路正常运行 。同时，本 文还对双端数据不同步时的参数测量进行 了仿真。 正序参数 、零序参数仿真结果如表 1 及表 2所示。 从表 1 和表2 中两次实验结果可 以看出：线路正 序参数仿真结果的最大误差为0 1 7 4 ，零序参数仿 真结果的最大误差为一 0 2 1 3 ，验证了参数测量算 法的正确性；同时，当双 回线路两端的采样误差达 到1 B S ，即0 0 1 8 。时，正序仿真结果及零序仿真结 果的误差均变大，其中，正序电纳的误差增大了 0 5 4 3 。由此得出结论，输电线路两侧故障录波装 置G P S 的同步误差在l u s 时，能满足线路参数测量 的工程要求。 韦 恒，等 基于故障录波装置的双回输电线路参数在线测量方法 1 4 1 表 1 正序参数仿真结果 T a b 1 S i mu l a t i o n r e s u l t o f p o s i t i v e s e q u e n ce p a r a me t e r 零序 电阻 n 】 零序电抗 x 0 零序电纳 b o 零序互感电阻 r m 0 零序互感电抗 0 0 4 0 0 0 0 Q k m 0 8 0 0 0 0 Q k m 8 0 0 0 0 0e -6 S k m 0 3 0 0 O 0 Qkm 0 6 0 0 0 0 Q k m 0 4 0 0 7 8 Q k i n 0 7 9 9 5 0 Q k m 8 0 0 0 6 6X 1 0 S k m 0 3 0 0 5 8 Q k m 0 5 9 8 7 2 Q k i n O 1 9 5 一 0 0 6 3 0 4 01 3 0 Q k m 0 7 9 9 3 8 Q k m 8 0 0 0 6 6X 1 0 S k m 0 3 0 0 7 6 Q k i n 0 5 9 8 6 9 Q k m 0 3 2 6 一 0 0 7 8 0 0 0 8 0 2 5 3 - 0 21 8 4 结论 L JJ 输电线路的工频参数是短路电流计算、继电保 护整定计算等工作的前提要素。 如果参数误差较大， 直接影响到设备的运行，甚至会引发事故。此外不 准确的参数还可能导致保护误动作4 罐 。 本文提 出的双回线路在线参数测量方法 ，利用 外接 G P S信号的故障录波装置实现输电线路两端 4 数据的同步采集 ，不仅节省了人力、物力的投入 ， 大大减少了参数测量时的安装维护工作量，而且线 路参数测量装置可以方便地实现实时测量，具有很 高的实用性 。 参考文献 L aJ 1 梁志瑞，杨子强，李鹏，等电网输电线路工频参数测 量系统的研究 J 】 电网技术， 2 0 0 1 ， 2 5 ( 3 ) ： 3 4 - 3 7 LI ANG Z h i r u i ， Y ANG Zi q i a n g ， LI P e n g ， e t a 1 S t u d y o n me a s u r in g s y s y t e m f o r p o we r fr e q u e n cy p aram e t e r s o f p o we r t r a n s m i s s i o n l in e J 】 P o we r S y s t e m T e ch n o lo g y , E 6 2 0 0 1 ， 2 5 ( 3 ) ： 3 4 3 7 2 郭建全，郭建新，胡志坚，等 基于 G P S的互感输电 线路零序分布参数带电测量研究与实现 J 】 继电器， 2 0 0 5 ，3 3 ( 1 9 ) ：1 9 - 2 2 GU O J i a n q u a n ， GU O J i a n - x in ， H U Z h i - j i a n ， e t a 1 S t u d y a n d r e a li z a t i o n o f z e r o - s e q u e n ce d is t r i b u t e d p a r a me t e r li v e li n e me a s u r e me n t o f t r a n s mis s i o n li n e s wi t h mu t u a l 7 i n d u ct a n ce J R e la y , 2 0 0 5 ，3 3 ( 1 9 ) ：1 9 - 2 2 洪珠琴，章碧波，金涌涛， 等架空输电线路零序参数 干扰法的研究与实现 J 】 高压电器， 2 0 0 6 ， 4 2 ( 1 ) ： 3 5 - 3 7 HONG Z h u - q i n，Z HANG Bi- b o ，J 1 N Yo n g - t a o ，e t a 1 S t u d y an d r e a l iz a t io n o f z e r o - s e q u e n ce p a r a me t e r s i n t e r f e r e n ce o f o v e r h e a d t r ans mi s s io n li n e s J Hi g h V o l t a g e A p p ara t u s ， 2 0 0 6 ， 4 2 ( 1 ) ：3 5 3 7 韦刚，张子阳，房正良，等多回输电线路并架的不平 衡性分析 J 】 高电压技术， 2 0 0 4 ， 3 0 ( 1 0 ) ： 1 0 1 1 WEI Gan g ， ZHANG Zi - y ang ， F ANG Z h e n g - l i an g ，e t a 1 An a ly s is o f imb a la n ce o f t h e p a r a lle l mu lt icir cu it tr a n s mis s i o n l in e s J 】 H ig h V o l t a g e E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 4 ， 3 0 ( 1 O ) ： 1 0 - 1 1 郑钏，蔡金锭输电线路工频参数影响因素的量化研 究 J 高电压技术，2 0 0 8 ， 3 4 ( 4 ) ： 8 1 3 8 1 5 Z HE NG C h u a n ， C AI J in d i n g Q u ant i fica t i o n o f f a ct o r s i n f l u e n cin g t r ans mi s s i o n l in e p a r a me t e r s J H ig h V o l t a g e E n g in e e r in g ， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 4 ) ： 8 1 3 - 8 1 5 熊启新，张承学，胡志坚，等 T型输电线路零序阻抗 参数带电测量研究 J 】 电力系统保护与控制，2 0 1 0 ， 3 8 ( 1 5 ) ： 6 5 - 6 8 XI O NG Q i- x in ， Z HA N G C h e n g - x u e ， HU Z h i-j i an。 e t a 1 Liv e l in e me asu r e me n t t o t h e z e r o s e q u e n ce i mp e d a n ce p a r a me t e r s o f mu l ti- t e r mi n a l t r a n s mi s s io n li n e s J P o we r S y s t e m P r o t e ct i o n and C o n tr o l， 2 0 1 0 ，3 8 ( 1 5 ) ： 6 5 - 6 8 刘伟，陈皓 基于分布参数模型的混合线路故障测距 一 一 一 O 0 1 4 2 电力 系统保护 与控制 新算法【 J 电力系统保护与控制， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 2 4 ) ： 7 6 - 8 0 LI U We i，CHE N Ha o A n e w f a u l t l o cmi o n a l g o r it h m f o r h y b ri d t r a n s mi s s io n li n e b a s e d o n d i s t r i b u t e d p a r a me t e r mo d e 1 J P o w e r S y s t e m P r o t e ct io n a n d C o n t r o l， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 2 4 ) ： 7 6 - 8 0 8 李博通，李永丽，陈莉， 等同塔四回线参数解耦及故 障分析方法 J 】 电力系统保护与控制， 2 0 1 0 ， 3 8 ( 1 9 )： 1 - 9 LI Bo t o n g ，L I Yo n g - li，CHEN L i，e t a 1 Me t h o d for p a r a me t e r d e co u p li n g a n d f a u l t ana l y s i s o f f o u r - ci r cu i t t r a n s mi s s io n li n e s o n t h e s a m e t o we r J P o we r S y s t e m P r o t e ct i o n a n d C o n t r o l ， 2 0 1 0 ， 3 8 ( 1 9 ) ： 1 - 9 收稿日期：2 0 1 1 - 0 1 - 1 5 作者简介： 韦 恒( 1 9 7 2 - )， 男， 高级工程师， 主要研究方向为继电 保护运行管理； E - ma il ： w e ih e n g 0 0 1 1 2 6 co m 周 崾 ( 1 9 8 3 - )， 男， 硕士， 主要研 究方向为继电保 护原 理及其算法实现； 王毅 ( 1 9 6 6 一 ) ， 男， 副教授 ， 主要研 究方向为电力传 输 线实用模型的建立及传输线故障诊断方法的研究、 非线性电 路的计算机仿真。 ( 上接第1 1 1 页co n t i n u e df r o mp a g e 1 1 1 ) 1 9 姚玮，陈敏，牟善科，等基于改进下垂法的微电网 逆变器并联控制技术 J 电力系统自动化，2 0 0 9 ，3 3 ( 6 ) ： t 7 7 8 0 Y AO W e i，C HE N M in，M OU S h a n k e ，e t a 1 P ara lle lin g co n t r o l t e ch n i q u e o f micr o g r i d i n v e r t e r s b a s e d o n i mp r o v e d d r o o p me t h o d J Au t o ma t i o n o f E le ct r ic P o we r S y s t e ms ，2 0 0 9 ， 3 3 ( 6) ：7 7 - 8 0 2 0 王新刚含分布式发电的微电网能量管理多目标优化 J 电力系统保护与控制，2 0 0 9 ，3 7( 2 0 )： 7 9 8 3 WA NG X in g ang Mu l t i o b j e ct i v e o p t i ma l e n e r g y mana g e me n t o f mi cr o g r id wi t h d i s t r ib u t e d g e n e r a t i o n J P o we r S y s t e m P r o t e ct i o n a n d Co n t r o l，2 0 0 9 ，3 7 ( 2 0 )： 7 9 8 3 2 1 刘杨华，吴政球 孤岛运行的微电网潮流计算方法研 究 J 】 电力系统保护与控制，2 0 1 0 ，3 8( 2 3 )： 1 6 2 0 L I U Ya n g - h u a ， WU Zh e n g q iu S t u d y o n p o we r fl o w ca l cu l a t i o n me tho d for i s l and i n g mi cr o g r i d s J P o w e r S y s t e m P r o t e ct i o n and Co n t r o l，2 0 1 0 ，3 8 ( 2 3 )： 1 6 - 2 0 收稿日期：2 0 1 0 - 1 卜3 0 ； 修回E l期：2 0 1 1 - 0 1 1 0 作者简介： 张洋 ( 1 9