输电线路工频参数抗干扰测量研究

1、输电线路工频参数抗干扰测量研究郭守贤王贻平程晋明 0引言系统内平行线路很多，在不能同时停电情况下，因被测线路的感应电压较高，给线路工频参数的准确测量带来了严重的干扰，为此，作者对强干扰下输电线路工频参数的测量方法进行了分析研究。1输电线路工频参数测量的干扰源输电线路工频参数测量中的干扰主要由静电分量、高频分量和工频分量组成。其中静电分量是雷云、空间带电粒子等在线路上的感应电势，实测时因感应电荷可经电阻泄放，故对测量的影响不大；高频分量主要来自线路上的载波信号，当载波机工作时即有一个高频电源作用于线路上，其容量比外界高频干扰源大得多，因实测时线路上载波通道不可能处于工作状态，故该分量也

2、可忽略；工频分量主要来自电感应电势和磁感应电势两部分。线路平行走向或同杆架设时，运行线路的电流产生的磁场将在试验线路上感应出电压，它正比于运行线路的电流和两线路之间的互感，其作用相当于在线路导线上沿纵向串接了一个磁感应电势Em1。同时，运行线路的电场通过两线路之间的电容耦合，还会在试验线路上产生电感应电势。这可看作在线路导线对地电容支路中串接了一个等效的电感应电势Ec，如图1。因导线的等效对地电容具有很高的容抗，一旦线路一端接地或经试验电源内阻接地，导线上的电感应电势将急剧下降，所以影响测量结果的主要因素是纵向感应电势Em。图1工频干扰感应电势等效图2消除干扰的测量方法2.1多功能试验变压器组

3、研制的移相和隔离用多功能试验变压器组由三台单相多绕组变压器组成，每只变压器具有两组相互独立的高低压线圈。如图2，两个高压或低压线圈可串联或并联使用，这样三个单相变压器可组成Y/Y、Y/、/、/Y等多种接线组别。图2多功能试验变压器示意图该变压器组具有如下功能：1) 三台变压器的副方和原方通过适当的接线可在0°360°之间每隔30°进行相位转换以使加在线路上的电源电压与干扰电压同相位或反相位，即该变压器组可作移相变压器组使用；2) 测量零序阻抗时兼作隔离变压器，且可用最大输出1600V的电压进行试验，以加大试验电源电流；3) 测量正序电容和零序电容时，该多功能试验变

4、压器组最大可输出线电压，以提高试验电源的电压。2.2移相倒相法测量零序阻抗当被测线路存在较大感应干扰电压时，其零序阻抗测量等效电路图如图32。其中，A、B、C三相线路存在的干扰电压分别为、，分解为正序、负序和零序干扰电压后，由于正负序三相互相抵消，1、2点之间的干扰电压实际仅由、这三相零序电压引起，且；E为试验电源电压，取自现场的400V电源，并经调压器和多功能试验变压器T输出。试验仪表精度0.2级。先用高内阻电压表测量1点对地电压即线路的感应零序电压u0，如图4a)，后在试验电压u1下，读取电流I01和功率损耗P01值，再倒换隔离变压器输出电压极性，在同电流条件(I02I01=I0)下，读取

5、试验电压u2和损耗P02。图3干扰较大时零序阻抗测量等效电路图图4线路零序阻抗试验接线正极性试验电压与感应电压的合成电压产生的试验电流滞后于的相位角即是零序阻抗Z0的阻抗角使相位滞后于角度，试验仪表所测得的阻抗Z01的幅角01，是试验电流滞后于试验电压的角度，由图5可知010。当反极性试验电压施加于线路时，和的合成电压产生。由于在正、反极性电压下保证了试验电流，而合成电压，显然又比试验电压超前角，使仪表测得的阻抗Z02的幅角比实际阻抗Z0的幅角减小角。即020。综上两项，0（0102）/2，即只要把正反极性试验电压下的测试阻抗幅角取平均值，即可完全消除感应电压对幅角的误差影响。图5零序阻抗测试

6、等值电路和向量图由图5得出：2.3正序阻抗移相测量法试验回路的等效电路图见图6。图中，图6线路存在干扰时测量正序阻抗的等效电路图，。因干扰电压的零序分量不构成回路，实测的是干扰电压的正、负序分量、，其有效值可经负序电压过滤器获得3。为此用改变三相试验电源E的相序进行正序阻抗试验，步骤如下：设测得的三相正、负序干扰电压分别为U11、U1（1120°)、U1（1120°)和U22、U2（2120°)、U2（2120°)，则：1) 第一次施加三相正序电源A、B、C，三相线路上通过的电流为I1、I2、I3，正序阻抗为Z1，得：6EU1cos1Z21（I21I22

7、I23）3（E2U21U22)。2) 第二次仍是用正序电源，进行三个步骤：先是电源相序为A、B、C(已在1次测出结果)；然后是B、C、A；最后是C、B、A。三相线路上的电流依次为Ia1（I1）、Ib1（I2）、Ic1（I3）；Ia2、Ib2、Ic2；Ia3、Ib3、Ic3。三次测得的线路总损耗分别为P1、P2、P3。同理可推出：6U1U2cos（21）Z21（I2a1I2a2I2a3）3（E2U21U22)。3) 第三次施加负序三相电源。施加的电源相序为A、C、B。测得三相线路电流依次为I1、I2、I3，可得：6EU2cos2Z21（I2a1I2a2I2a3）3（E2U21U22)。由以上三式

8、可知：I1Ia1I1，导出：4) 步骤2)中测得的数据可导出正序电阻：R1（P1P2P3）I2a1I2b1I2c1I2a2I2b2I2c2I2a3I2b3I2c39（U21U22）Z21。由于三相线路上存在较大的干扰电压，将给正序阻抗的常规测试带来很大的误差，用改变三相试验电源相序的方法，仅需4组数据，便可有效消除干扰电压带来的误差，得到理想准确的正序阻抗值。5) 测量正序电容和零序电容在10kV下测量正序电容和零序电容，其干扰电压很小，对测量结果影响不大。实测时将试验电压提高到34.6kV，配以0.2级的互感器和表计，完全能达到测试精度的要求。3试验实例1996年11月16日至18日按移相倒

9、相法实测了500kV洛肥5301线路的零序阻抗和正序阻抗。该线路有多处与其平行的不同电压等级的线路，感应电压甚高。正式测试之前，在线路末端(洛河发电厂侧)开路的情况下，分别在首端用高内阻高压电压表测试了线路的A、B、C三相干扰电压分别为1521V、1120V、1643V。3.1零序阻抗的测量施加试验电压前，用高内阻电压表测得线路零序感应电压u031V(末端短路接地)，示波器观察u0波形为较好的正弦波。测试数据见表1。表1洛肥5301线零序阻抗测试数据表电源相序试验电压/V试验电流/A损耗P/W模值Z0/幅角/(°)新法计算值模值Z0/幅角/(°)AC307.89.17741

10、01.4773.95102.079.85CA314.29.1211103.5885.76101.179.80AB342.59.6797107.0375.79101.679.92试验时分别用AB相电源倒相一次，再移相用BC和AC相电源各倒相一次。不倒相每次测得的Z0的幅值和幅角差别较大，移相三次后，其结果基本上是一样的，即该方法基本上消除了感应电压引起的误差。3.2正序阻抗的测量施加试验电压以前，用负序过滤器配以高内阻电压表测得线路正、负序感应电压的幅值分别为27、15V(末端短路接地)。测试数据见表2。 表2洛肥5301线正序阻抗测试数据表三相电源相序u12/Vu23/Vu13/VE/VI1/

11、AI2/AI3/AP/W传统方法计算值/Z1R1ABC303.6303.9304.0175.45.905.795.8730229.972.938BCA302.6304.0303.8175.25.865.786.0025929.792.497CAB302.7306.5302.1175.45.805.755.8626230.242.596ACB303.6303.8304.0175.45.905.805.7529930.152.946由表2可见：有干扰时，在每种不同情况下，按传统方法求得正序阻抗虽然差异不大，但正序电阻差别近20%。为了求得该线路的真实正序阻抗和正序电阻，我们按前述公式计算可得：Z1=30.64，R12.76，这就是消除干扰后的正序阻抗和正序电阻值。 4结论试验和现场实测证明，零序阻抗的移相倒相