CN101419253B

CN101419253B - 一种特高压输电线路正序、零序参数测量方法及系统

Info

Publication number: CN101419253B
Application number: CN2008101834700A
Authority: CN
Inventors: 刘遵义; 孙新良; 余晓鹏; 阎东; 卢明; 吕中宾; 郜洪亮
Original assignee: 河南电力试验研究院
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2011-02-16
Also published as: CN101419253A

Abstract

本发明具体公开了一种特高压输电线路正序、零序参数测量方法及系统。所述正序参数测量方法包括：被测输电线路末端三相短路，首端施加三相正序工频电压，测量计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量和正序阻抗电流基波向量被测输电线路末端三相开路，首端施加三相正序工频电压，测量计算得到首端单相正序导纳电压基波向量和正序导纳电流基波向量测量计算得到被测线路首端单相引线电阻测量值r_sd和末端单相至短接点引线电阻测量值r_md；计算正序阻抗折算值b₁和正序导纳折算值b₂；求解方程[r_md-b₁(1+r_mdb₂)]y²+2y-b₂＝0，得到正序导纳系数y；计算被测输电线路的正序阻抗Z₁和正序导纳Y₁。采用本发明所述方法及装置，能够精确地测量特高压输电线路的工频参数。

Description

一种特高压输电线路正序、零序参数测量方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及高压输电领域，特别是涉及一种特高压输电线路正序、零序参数测量方法及系统。

[0002] 背景技术

[0003] 在高压输电线路投运前，为了计算整个电网系统的潮流分布、为线路设定相应的保护定值，需要对高压输电线路的线路工频参数进行测量。

[0004] 高压输电线路的线路工频参数主要包括：输电线路的直流电阻、正序阻抗、零序阻抗、正序电容、以及零序电容、以及双回线路间的互感阻抗和耦合电容等。

[0005] 现有技术测量工频参数的方法，受测量环境及数据处理方法的限制，一般假设线路正序（或零序）容抗远远大于线路正序（或零序）阻抗。换言之，就是在测量线路导纳时忽略线路阻抗的影响，而在测量线路阻抗时忽略线路导纳的影响。

[0006] 参照图1，为现有技术高压输电线路正序参数测量方法流程图。

[0007] 步骤SlOl ：将被测输电线路末端三相短路，在首端施加三相正序工频电压，测量得到首端相电压U1、首端相电流Ip

[0008] 步骤S102 ：根据测量得到的首端相电压U1、首端相电流I1计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量C^1和正序阻抗电流基波向量i+sl。

[0009] 步骤S103 ：计算被测输电线路正序阻抗τγ。

ΰ +

7 -们 (1、

[0010] 1 ― / + (1^

[0011] 步骤S104:将被测输电线路末端三相开路，在首端施加三相正序工频电压，测量得到首端相电压U2、首端相电流12。

[0012] 步骤S105 ：根据测量得到的首端相电压U2、首端相电流I2计算得到首端单相正序导纳电压基波向量和正序导纳电流基波向量屯。

[0013] 步骤S106 ：计算被测输电线路正序导纳Y”

i +

_ y^ir7 (2)

U si

[0015] 参照图2，为现有技术高压输电线路零序参数测量方法流程图。

[0016] 步骤S201 ：将被测输电线路末端三相短路并接地，在首端三相短接、轮相施加单相工频电压，测量得到首端相电压U1、首端相电流Ip

[0017] 步骤S202 ：根据测量得到的首端相电压U1、首端相电流I1计算得到首端零序阻抗电压基波向量Atjsi和零序阻抗电流基波向量Aisi。

[0018] 步骤S203 ：计算被测输电线路零序阻抗Z。。[0020] 步骤S204 ：将被测输电线路末端三相开路，首端三相短接、轮相施加单相工频电压，测量得到首端相电压U2、首端相电流12。

[0021] 步骤S205 ：根据测量得到的首端相电压U2、首端相电流I2计算得到首端零序导纳电压基波向量AC>S2和零序导纳电流基波向量Δ/,

S2

[0022] 步骤S206 ：计算被测输电线路零序导纳Yl

Oc

γ _ MSl “、

[0023] 1O ~ —y ( 4 )

^ S2

[0024] 但是，与普通输电线路相比，特高压输电线路具有线路长、电压高、以及参数值较大等特点。采用现有技术所述方法测量特高压输电线路的工频参数时，产生的误差比较大，精确度比较低。

[0025] 因此，现有技术所述参数测量方法并不适于特高压输电线路的工频参数测量。

[0026] 发明内容

[0027] 本发明所要解决的技术问题是提供一种特高压输电线路正序、零序参数测量方法及系统，精确地测量特高压输电线路的工频参数。

[0028] 本发明提供了一种特高压输电线路正序参数测量方法，所述方法包括：

[0029] 被测输电线路末端三相短路，首端施加三相正序工频电压，测量计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量Gi和正序阻抗电流基波向量i+sl;

[0030] 被测输电线路末端三相开路，首端施加三相正序工频电压，测量计算得到首端单相正序导纳电压基波向量tJs+2和正序导纳电流基波向量仏；

[0031] 测量计算得到被测线路首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd;

[0032] 计算正序阻抗折算值Id1和正序导纳折算值b2 ；

[0033] 求解方程[Γω(ΓΜΐ+ΓηΑ)]/+2Υ-ΐ32 = 0，得到正序导纳系数y ；

[0034] 计算被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳Y1 ；

[0035]其中：i US1+

Isi

z __I

[0036] Z1—^TfY1 = 2y。

[0037] 优选地，采用下述方法测量计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量和正序阻抗电流基波向量乜：

[0038] 调节可调压电源从零位缓慢升压，直至首端三相分别对应的相电流测试仪表分别达到测量系统最大电流值I1A、I1B、Iic ；

7[0039] 读取首端三相分别对应的相电压测试仪表的示数U1A、U1B、Uic;

[0040] 调节可调节电源降至零位；

[0041] 计算首端单相正序阻抗电压基波向量化和正序阻抗电流基波向量仏；

[0042]其中力

[0043]

[0044] a = e J120o

[0045] 本发明提供了一种特高压输电线路正序参数测量系统，所述系统包括可调压电源、电压互感器、电流互感器、首端测量装置、末端测量装置、短路/开路控制装置、以及数据处理单元；

[0046] 所述可调压电源为被测输电线路首端施加三相工频交流电压；

[0047] 所述电压互感器和电流互感器分别接在被测输电线路首端三相与首端测量装置之间，用于降低线路电压和电流；

[0048] 所述首端测量装置，测量被测输电线路首端相电压、首端相电流、测量时首端温度值，并计算得到首端单相引线电阻测量值rsd ；

[0049] 所述末端测量装置，测量被测输电线路测量时末端温度值，并计算得到末端单相至短接点引线电阻测量值rmd;

[0050] 所述短路/开路控制装置，用于测量正序阻抗时，控制被测输电线路末端三相短路，测量正序导纳时，控制被测输电线路末端三相开路；

[0051] 所述数据处理单元，根据首端测量装置测量得到的首端相电压和首端相电流，计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量t^、正序阻抗电流基波向量位、正序导纳电压基波向量Tjs+2、以及正序导纳电流基波向量仏；结合首端测量装置和末端测量装置分别测量得到的首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd，计算得到正序阻抗折算值h和正序导纳折算值b2 ；采用解析法求解方程[i^-bia+rJ^h^Zy-h = 0，得到正序导纳系数y ；计算得到被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳Y1 ；

[0052]其中：

[0053]

[0054] 优选地，所述首端测量装置包括：相电压测试仪表、相电流测试仪表、首端温度测试仪、首端单相引线电阻测量仪；

[0055] 所述相电压测试仪表与电压互感器相连，测量被测输电线路首端相电压；

[0056] 所述相电流测试仪表与电流互感器相连，测量被测输电线路首端相电流；

[0057] 所述首端温度测试仪，检测测量时被测输电线路首端的温度值；

[0058] 所述首端单相引线电阻测量仪，与被测输电线路首端接可调压电源的引线相连，结合测量时首端温度值计算得到首端单相引线电阻测量值rsd。[0059] 优选地，所述末端测量装置包括：末端温度测试仪和末端单相至短接点引线电阻测量仪；

[0060] 所述末端温度测试仪，检测测量时被测输电线路末端的温度值；

[0061] 所述末端单相至短接点引线电阻测量仪，与被测输电线路末端至短接点的引线相连，结合测量时末端温度值计算得到末端单相至短接点引线电阻测量值rmd。

[0062] 本发明还提供了一种特高压输电线路零序参数测量方法，所述方法包括：

[0063] 被测输电线路末端三相短路并接地，首端三相短接、轮相施加单相工频电压，测量计算得到首端零序阻抗电压基波向量AI^1和零序阻抗电流基波向量；

[0064] 被测输电线路末端三相开路，首端三相短接、轮相施加单相工频电压，测量计算首端零序导纳电压基波向量AiJs+2和零序导纳电流基波向量Δί;2;

[0065] 测量计算得到被测线路首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、以及末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx ；

[0066] 计算零序阻抗折算值b3和零序导纳折算值b4 ；

[0068] 计算被测输电线路的零序阻抗Ztl和正序导纳Ytl ；

[0069]其中：b3=^l — rsd

[0071] 优选地，采用下述方法测量计算得到首端零序阻抗电压基波向量和零序阻

抗电流基波向量Δί。

[0072] 可调压电源接通A相电源；

[0073] 调节可调压电源A相电源从零位缓慢升压，直至相电流测试仪表达到测量系统最大电流值Iia ；

[0074] 读取相电压测试仪表的示数Uia ；

[0075] 调节可调节电源A相电源降至零位；

[0076] 可调压电源依次接通B、C相电源，重复上述操作；

[0077] 取任意两相的首端相电压U1、首端相电流I1计算得到首端零序阻抗电压基波向量AI^1和零序阻抗电流基波向量Δ^。

[0078] 本发明还提供了一种特高压输电线路零序参数测量系统，所述系统包括可调压电源、电压互感器、电流互感器、首端测量装置、末端测量装置、短路/开路控制装置、以及数据处理单元；

[0079] 所述可调压电源为被测输电线路首端轮相施加单相工频交流电压；

[0080] 所述电压互感器接在被测输电线路首端三相短接线与首端测量装置之间，用于降低线路电压；

[0081] 所述电流互感器接在被测输电线路首端三相与首端测量装置之间，用于降低线路

9电流；

[0082] 所述首端测量装置，测量被测输电线路首端相电压、首端相电流、测量时首端温度，并计算得到首端单相引线电阻测量值rsd ；

[0083] 所述末端测量装置，检测测量时末端温度值、末端单相至短接点引线电阻测量值，并计算得到末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx ；

[0084] 所述短路/开路控制装置，用于测量零序阻抗时，控制被测输电线路末端三相短路并接地，测量零序导纳时，控制被测输电线路末端三相开路；

[0085] 所述数据处理单元，根据首端测量装置测量的首端相电压和首端相电流，计算首端零序阻抗电压基波向量AI^1、零序阻抗电流基波向量Δί&、零序导纳电压基波向量、零序导纳电流基波向量Δί^;结合首端测量装置和末端测量装置测量的首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx，计算零序阻抗折算值、和零序导纳折算值b4;求解方程 {rfflds+3rffldx-b3[1+ (rfflds+3rffldx)b4]} y2+2y-b4 = 0，得到正序导纳系数y'；计算被测输电线路的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl ；

[0088] 优选地，所述首端测量装置包括：相电压测试仪表、相电流测试仪表、首端温度测试仪、以及首端单相引线电阻测量仪；

[0089] 所述相电压测试仪表与电压互感器相连，测量被测输电线路首端相电压；

[0090] 所述相电流测试仪表与电流互感器相连，测量被测输电线路首端相电流；

[0091] 所述首端温度测试仪，用于检测测量时被测输电线路首端的温度值；

[0092] 所述首端单相引线电阻测量仪，与被测输电线路首端接可调压电源的引线相连，结合测量时首端温度值，计算得到首端单相引线电阻测量值rsd。

[0093] 优选地，所述末端测量装置包括末端温度测试仪、末端单相至短接点引线电阻测量仪、以及末端短接点至接地线引线电阻测量仪；

[0094] 所述末端温度测试仪，用于检测测量时被测输电线路末端的温度值；

[0095] 所述末端单相至短接点引线电阻测量仪，与被测输电线路末端至短接点的引线相连，结合测量时末端温度值，测量计算得到末端单相至短接点引线电阻测量值rmds ；

[0096] 所述末端短接点至接地线引线电阻测量仪，与被测输电线路末端短接点至接地线的引线相连，结合测量时末端温度值，计算得到末端短接点至接地线引线电阻测量值。

[0097] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0098] 本发明所述特高压输电线路正序参数测量方法及系统，将测量正序阻抗Z1时得到的首端单相正序阻抗电压基波向量C^1和正序阻抗电流基波向量仏、与测量正序导纳Y1 时得到的首端单相正序导纳电压基波向量仍2和正序导纳电流基波向量t结合起来，联立首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd，计算得到正序阻抗折算值、和正序导纳折算值b2 ；求解方程[rmd-b1(l+rmdb2)]y2+2y-b2 = 0，得到正序导纳系数1 ；进而计算得到被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳A。

[0099] 采用所述方法及装置，测量被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳Y1时，考虑到 Z1和Y1之间的相互关系，将二者关联起来进行计算，同时考虑线路首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点弓I线电阻测量值rmd对Z1和Y1的影响，使测量得到的正序阻抗Z1 和正序导纳Y1的精确度大大提高。

[0100] 本发明所述特高压输电线路零序参数测量方法及系统，将测量零序阻抗Ztl时得到的首端零序阻抗电压基波向量At^1和零序阻抗电流基波向量Aisi、与测量零序导纳Ytl时得到的零序导纳电压基波向量Af>S2和零序导纳电流基波向量Δ/”结合起来，联立被测输电线路首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、以及末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx，计算得到零序阻抗折算值b3和零序导纳折算值b4;通过求解方程{rmds+3rmdx-b3[l+(rmds+3rmdx)b4]}y2+2y-b4 = 0，得到零序导纳系数y'；进而计算被测输电线路的零序阻抗Ztl和正序导纳\。

[0101] 采用所述方法及装置，测量被测输电线路的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl时，考虑到 Z0和Ytl之间的相互关系，将二者关联起来进行计算，同时考虑线路首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx对 Z0和Ytl的影响，使测量得到的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl的精确度大大提高。

附图说明 [0102] 图 1为现有技术高压输电线路正序参数测量方法流程图； [0103] 图 2为现有技术高压输电线路零序参数测量方法流程图。 [0104] 图 3为正序阻抗的单端测量等值电路图； [0105] 图 4为正序导纳的单端测量等值电路图； [0106] 图 5为本发明所述特高压输电线路正序参i (测量方法流程图；[0107] 图 6为本发明所述特高压输电线路正序参i (测量系统结构图；[0108] 图 7为零序阻抗的单端测量等值电路图； [0109] 图 8为零序导纳的单端测量等值电路图； [0110] 图 9为本发明所述特高压输电线路零序参i (测量方法流程图；[0111] 图 10为本发明所述特高压输电线路零序参] 数测量系统结构图。

具体实施方式

[0112] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0113] 由于特高压输电线路具有线路长、电压高、以及参数值较大等特点。随着输电线路距离的增加，线路阻抗与容抗之间的影响会不断增大。如果在计算被测输电线路阻抗时，完全忽略了导纳的影响，在计算导纳Y1时，也忽略阻抗的影响，对于短距离的普通输电线路，具有一定的效果。但是，对于特高压输电线路其测量误差将非常大，测量精度很低。

[0114] 本发明所述特高压输电线路正序参数测量方法及系统，结合测量正序阻抗Z1时得到的首端单相正序阻抗电压基波向量和正序阻抗电流基波向量仏、以及测量正序导纳Y1时得到的首端单相正序导纳电压基波向量ϋ。和正序导纳电流基波向量i+S2、首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd ；计算得到正序阻抗折算值、和正序导纳折算值b2 ；求解方程[rmd-b1(l+rmdb2)]y2+2y-b2 = 0，得到正序导纳系数y ；计算得到被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳A。

[0115] 参照图3和图4，分别为正序阻抗的单端测量等值电路图和正序导纳的单端测量等值电路图。

[0116] 如图3和图4所示，Z1*被测输电线路的正序阻抗，Y1为被测输电线路的正序导纳。

[0117] ^^、仏分别为测量正序阻抗时被测输电线路首端单相正序阻抗电压基波向量和正序阻抗电流基波向量。

[0118] 1^2七2分别为测量正序导纳时被测输电线路首端单相正序导纳电压基波向量和正序导纳电流基波向量。

[0119] 参见图3和图4，当测正序阻抗时，被测输电线路首端三相通过引线接可调压电源，末端三相通过引线短接，rsd为首端单相引线电阻测量值，rmd为末端单相至短接点引线电阻测量值。

[0120] 当测正序导纳时，被测输电线路首端三相通过引线接可调压电源，末端三相开路， rsd为首端单相引线电阻测量值。

[0121] 设被测线路4首端单相引线20°C时的电阻值为rsdyx，末端单相至短接点引线20°C 时的电阻值为rmdsyx。

[0122] 设被测线路4首端测量期间平均温度为tsd°C，末端测量期间平均温度为tmd°C，测量连接引线的电阻温升系数为β。则，被测线路7首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd分别为：

[0123] rsd= [l+(tsd_20) β] Xrsdyx (5)

[0124] rffld= [l+(tmd_20) β] Xrmdxyx (6)

[0125] 根据图3和图4，得到式(7)和式(8)： 2

[0126]

[0128] 设定正序阻抗折算值为bi，正序导纳折算值为b2，有

[0131] 同时设定X为正序阻抗系数，y为正序导纳系数，有

[0134] 则有

[0136]将式（9)、（12)、（13)带入式(7)，得到

[0138]将式（10)、（12)、（13)带入式(8)，得到

[0140] 结合式(14)与式（15)，得到： [rmd-b1(l+rmdb2)]y2+2y-b2 = 0

其中，正序阻抗折算值、=

-rsd ,正序导纳折算值「= 二

b, I

S2

.rsd ,

S2

-sd

为首端单相引线电阻测量值，rffld为末端单相至短接点引线电阻测量值。

通过解析法求解方程式（16)，得到正序导纳系数y，进而根据式（15)计算得到正

序阻抗系数X。

13[0145] 则：被测输电线路4的正序阻抗Zl和正序导纳Yl分别为：

[0146]

-------(17)

[0147] Y1 = 2y (18)

[0148] 参照图5，为本发明所述特高压输电线路正序参数测量方法流程图。

[0149] 步骤S501 ：将被测输电线路末端三相短路，在首端施加三相正序工频电压，测量得到首端三相分别对应的首端相电压U1、首端相电流Ip

[0150] 测量得到首端相电压U1、首端相电流I1的具体操作过程为：

[0151] 步骤S501a ：调节可调压电源从零位缓慢升压，直至首端三相分别对应的相电流测试仪表分别达到测量系统最大电流值I1A、I1B、I1。，即为首端相电流Ii。

[0152] 在将可调压电源从零位缓慢升压过程中，实时观察测量装置中各测量仪表的示数，若各测量仪表示数均正常，则持续升压，直至首端三相分别对应的相电流测试仪表示数分别为测量系统最大电流值。

[0153] 步骤S501b ：读取首端三相分别对应的相电流测试仪表示数最大电流值时，首端三相分别对应的相电压测试仪表的示数u1A、u1B、ulc，即为首端相电压U1O

[0154] 步骤S501c ：调节可调节电源降至零位。

[0155] 步骤S502 ：根据测量得到的首端三相分别对应的首端相电压U1、首端相电流I1计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量C^1和正序阻抗电流基波向量仏。

[0156] 其计算公式为：

[0157]

( 19 )

[0158]

(20)

[0159]其中，a = eJ]20。

[0160] 步骤S503 ：将被测输电线路末端三相开路，在首端施加三相正序工频电压，测量得到首端三相分别对应的首端相电压U2、首端相电流12。

[0161] 其具体测量过程与步骤SOl相同。

[0162] 步骤S504 ：根据测量得到的首端三相分别对应的首端相电压U2、首端相电流I2计算得到首端单相正序导纳电压基波向量I^2和正序导纳电流基波向量U2。

[0163] 步骤S505 ：测量计算得到测量时被测线路首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd。

[0164] 所述首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd可以在测量时采用引线电阻测量装置直接测量得到，也可以通过以下步骤测量计算得到：

[0165] 步骤S505a ：测量首末端引线电阻，根据式（5)和式（6)折算出首端单相引线20°C 时的电阻值为rsdyx和末端单相至短接点引线20°C时的电阻值为rmdsyx。

[0166] 所述折算过程可以在步骤S501正序参数测量开始前进行，也可以在步骤S501至步骤S505之间任何时候进行。

[0167] 步骤S505b ：测量得到被测输电线路测量时首、末端的温度值。[0168] 步骤S505c ：根据测量时首、末端的温度值，计算得到测量时首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd。

[0169] 步骤S506 ：计算得到正序阻抗折算值Id1和正序导纳折算值b2。

[0170]

[0171]

[0172]

数

[0173]

[0174]

(9)

(10)

步骤S507 ：采用解析法求解方程[IraTb1 (l+rmdb2)]y2+2y-b2 = 0，得到正序导纳系

步骤S508 ：计算得到被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳Y” ^ 1 1 1 1

Z1=---= -------(17)

χ y b2-y y

[0175] Y1 = 2y (18)

[0176] 采用所述方法，测量被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳Y1时，考虑到Z1和Y1 之间的相互关系，将二者关联起来进行计算，同时考虑线路首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd对Z1和Y1的影响，使测量得到的正序阻抗Z1和正序导纳Y1的精确度大大提高。

[0177] 参照图6，为本发明所述特高压输电线路正序参数测量系统结构图。

[0178] 输电线路的正序参数包括：正序阻抗和正序导纳。

[0179] 所述特高压输电线路正序参数测量系统包括可调压电源11、电压互感器12、电流互感器13、首端测量装置14、末端测量装置15、短路/开路控制装置16、以及数据处理单元 17。

[0180] 可调压电源11接被测输电线路的首端，为被测输电线路首端施加三相工频交流电压。

[0181] 电压互感器12接在被测输电线路首端三相与首端测量装置14之间，电流互感器 13接在被测输电线路首端三相与首端测量装置14之间。

[0182] 由于目前采用的测量装置一般均无法直接测量高压信号，因此，采用电压互感器 12和电流互感器13分别将特高压输电线路上的高压电压信号和电流信号转换为低压的电压信号和电流信号，以便测量装置可以正常使用。

[0183] 首端测量装置14包括：相电压测试仪表、相电流测试仪表、首端温度测试仪、首端单相引线电阻测量仪。

[0184] 相电压测试仪表，与电压互感器12相连，用于测量得到被测输电线路首端相电压。

[0185] 相电流测试仪表，与电流互感器13相连，用于测量得到被测输电线路首端相电流。

[0186] 首端温度测试仪，用于检测得到测量时被测输电线路首端的温度值。

[0187] 首端单相引线电阻测量仪，被测输电线路首端接可调压电源11的引线相连，用于根据首端温度测试仪测量得到的首端温度值，测量计算得到首端单相引线电阻测量值

[0188] 末端测量装置15包括末端温度测试仪和末端单相至短接点引线电阻测量仪。

[0189] 末端温度测试仪，用于检测得到测量时被测输电线路末端的温度值。

[0190] 末端单相至短接点引线电阻测量仪，与被测输电线路末端至短接点的引线相连，用于根据末端温度测试仪测量得到的末端温度值，测量计算得到末端单相至短接点引线电阻测量值rmd。

[0191] 短路/开路控制装置16，用于测量正序阻抗时，控制被测输电线路末端三相短路，测量正序导纳时，控制被测输电线路末端三相开路。

[0192] 数据处理单元17，与首端测量装置14和末端测量装置15相连，用于根据首端测量装置14和末端测量装置15测量得到的数据计算得到被测输电线路的正序阻抗和正序导纳。

[0193] 数据处理单元17，根据首端测量装置14测量得到的首端相电压和首端相电流，计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量、正序阻抗电流基波向量、正序导纳电压基波向量仍2、以及正序导纳电流基波向量& ；结合首端测量装置14和末端测量装置15 分别测量得到的首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd，计算得到正序阻抗折算值h和正序导纳折算值b2 ；采用解析法求解方程[i^-bid+rjg y2+2y-b2 = 0，得到正序导纳系数y ；计算得到被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳A。

[0194]其中屯

[0196]

[0197] Y1 = 2y

[0198] 采用所述装置，测量被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳Y1时，考虑到Z1和Y1 之间的相互关系，将二者关联起来进行计算，同时考虑线路首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd对Z1和Y1的影响，使测量得到的正序阻抗Z1和正序导纳Y1的精确度大大提高。

[0199] 本发明所述特高压输电线路零序参数测量方法及系统，结合测量零序阻抗Ztl时得到的零序阻抗电压基波向量Ai^1和零序阻抗电流基波向量Δ/51、以及测量零序导纳Ytl时得到的零序导纳电压基波向量和零序导纳电流基波向量AZ52、首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx ；计算得到零序阻抗折算值b3和零序导纳折算值b4 ；求解方程{rmds+3rmdx-b3[l+(rmds+3rmdx) b4]}y2+2y-b4 = 0，得到零序导纳系数y'；计算被测输电线路的零序阻抗Ztl和正序导纳Υ『

[0200] 参照图7和图8，分别为零序阻抗的单端测量等值电路图和零序导纳的单端测量等值电路图。[0201] 如图7和图8所示，Z0为被测输电线路的零序阻抗，Y0为被测输电线路的零序导纳。

[0202] AI^1、Δ^分别为测量零序阻抗时被测输电线路首端零序阻抗电压基波向量和零序阻抗电流基波向量。

[0203] ΔϋΐΔ^分别为测量零序导纳时被测输电线路首端零序导纳电压基波向量和零序导纳电流基波向量。

[0204] 参见图7和图8，当测零序阻抗时，被测输电线路首端三相通过引线短接后、单相接可调压电源，末端三相通过引线短接并接地，rsd为首端单相引线电阻测量值，rfflds为末端单相至短接点引线电阻测量值，rffldx为末端短接点至接地线引线电阻测量值。

[0205] 当测零序导纳时，被测输电线路首端三相通过弓丨线短接后、单相接可调压电源，rsd 为首端单相引线电阻测量值。

[0206] 设被测输电线路首端单相引线20°C时的电阻值为rsdyx，末端单相至短接点引线 20°C时的电阻值为rmdsyx，末端短接点至接地线引线20°C时的电阻值为rmdxyx。

[0207] 设被测输电线路首端测量期间平均温度为tsd°C，末端测量期间平均温度为tmd°C，测量连接引线的电阻温升系数为β。则有：

[0208]

[0209]

[0210] [0211]

[0212]

(23) 根据图7和图8，得到式(24)和式(25)

(26)

[0215] 设定零序阻抗折算值为b3，零序导纳折算值为b4，有

[0225]将式(28)、(30)、(31)带入式(25)，得到

[0226]

[0227] 结合式(32)与式（33)，得到：

[0228] {

[0229]其中，零序阻抗折算值b,

,零序导纳折算值

rsd为首端单相引线电阻测量值，rfflds为末端单相至短接点引线电阻测量值，rffldx为末端短接点至接地线引线电阻测量值。

[0231] 通过解析法求解方程式（34)，得到零序导纳系数y'，进而根据式（33)计算得到零序阻抗系数X'。

则：被测输电线路的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl分别为：

[0232]

[0233]

[0234]

[0235]

参照图9，为本发明所述特高压输电线路零序参数测量方法流程图

(35)[0236] 步骤S901 ：将被测输电线路末端三相短路并接地，在首端三相短接、轮相施加单相工频电压，测量得到首端三相分别对应的首端相电压U1、首端相电流Ip

[0237] 测量得到首端相电压U1、首端相电流I1的具体操作过程为：

[0238] 步骤S901a ：可调压电源接通A相电源，给被测输电线路首端A相施加单相工频电压。

[0239] 步骤S901b ：调节可调压电源A相电源从零位缓慢升压，直至相电流测试仪表达到测量系统最大电流值I1A。

[0240] 在将可调压电源A相电源从零位缓慢升压过程中，实时观察测量装置中各测量仪表的示数，若各测量仪表示数均正常，则持续升压，直至相电流测试仪表示数为测量系统最大电流值I1A°

[0241] 步骤S901c ：读取相电流测试仪表达到测量系统最大电流值Iia时，相电压测试仪

表的示数Uiao

[0242] 步骤S901d ：调节可调节电源A相电源降至零位。

[0243] 步骤S901e ：可调压电源依次接通B、C相电源，重复上述操作，测得I1B、U1B、I1C、U1C。

[0244] 步骤S902 ：根据测量得到的首端三相分别对应的首端相电压U1、首端相电流I1, 取任意两相，计算得到首端零序阻抗电压基波向量和零序阻抗电流基波向量Aisi。

[0245] 分别取三次测量得到的首端相电压U1A、U1B、U1C和首端相电流I1A、I1B、Iic中的任意两相，计算得到首端零序阻抗电压基波向量和零序阻抗电流基波向量Aisi。

[0246] 计算时，可以根据需要选取被测输电线路任意两相的首端相电压和首端相电流进行计算。例如，选择A相和B相，则：

[0247] ALJsi =U1a -LJ1b (37)

[0248] Aisl=i1A -i1B (38)

[0249] 同样，也可以选择B相和C相、以及C相和A相计算得到。

[0250] 步骤S903 ：将被测输电线路末端三相开路，首端三相短接、轮相施加单相工频电压，测量得到首端三相分别对应的首端相电压U2、首端相电流12。

[0251] 其具体测量过程与步骤SOl相同。

[0252] 步骤S904 ：根据测量得到的首端三相分别对应的首端相电压U2、首端相电流I2计算得到首端零序导纳电压基波向量和零序导纳电流基波向量Ais2。

[0253] 步骤S905 ：测量计算得到被测线路首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、以及末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx。

[0254] 所述首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、以及末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx，可以在测量时采用引线电阻测量装置直接测量得到，也可以通过以下步骤测量计算得到：

[0255] 步骤S905a:测量首末端各引线电阻，根据式（5)和式（6)折算出首端单相引线 20°C时的电阻值为rsdyx，末端单相至短接点引线20°C时的电阻值为rmdsyx，末端短接点至接地线引线20°C时的电阻值为rmdxyx。

[0256] 所述折算过程可以在步骤S901正序参数测量开始前进行，也可以在步骤S901至步骤S905之间任何时候进行。

19[0257] 步骤S905b ：测量得到被测输电线路测量时首、末端的温度值。

[0258] 步骤S905c ：根据测量时首、末端的温度值，计算得到测量时首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、以及末端短接点至接地线引线电阻测量

[0259] 步骤S906 ：计算得到零序阻抗折算值b3和零序导纳折算值b4。

[0262] 步骤S907 ：采用解析法求解方程

[0263] {rmds+3rmdx-b3[1+ (rmds+3rmdx)b4]}y2+2y-b4 = 0，得到零序导纳系数 y'。

[0264] 步骤S908 ：计算得到被测输电线路的零序阻抗Ztl和正序导纳Y。。

[0267] 采用所述方法，测量被测输电线路的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl时，考虑到Ztl和Ytl 之间的相互关系，将二者关联起来进行计算，同时考虑线路首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx对Ztl和Ytl 的影响，使测量得到的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl的精确度大大提高。

[0268] 参照图10，为本发明所述特高压输电线路零序参数测量系统结构图。

[0269] 输电线路的零序参数包括：零序阻抗和零序导纳。

[0270] 所述特高压输电线路零序参数测量系统包括可调压电源21、电压互感器22、电流互感器23、首端测量装置24、末端测量装置25、短路/开路控制装置26、以及数据处理单元 27。

[0271] 可调压电源21接被测输电线路的首端三相短接线，为被测输电线路首端轮相施加单相工频交流电压。

[0272] 电压互感器22接在被测输电线路首端三相短接线与首端测量装置24之间，用于降低线路电压，保护各测量仪表的安全。

[0273] 电流互感器23接在被测输电线路首端三相与首端测量装置24之间，用于降低线路电流，保护各测量仪表的安全。

[0274] 首端测量装置24包括：相电压测试仪表、相电流测试仪表、首端温度测试仪、首端单相引线电阻测量仪。

[0275] 相电压测试仪表，与电压互感器22相连，用于测量得到被测输电线路首端相电压。

[0276] 相电流测试仪表，与电流互感器23相连，用于测量得到被测输电线路首端相电流。

[0277] 首端温度测试仪，用于检测得到测量时被测输电线路首端的温度和湿度值。

[0265]

[0266]

[0278] 首端单相引线电阻测量仪，与被测输电线路首端接可调压电源21的引线相连，用于根据首端温度测试仪测量得到的测量时首端温度值，测量计算得到测量时首端单相引线电阻测量值rsd。

[0279] 末端测量装置25包括末端温度测试仪、末端单相至短接点引线电阻测量仪、以及末端短接点至接地线引线电阻测量仪。

[0280] 末端温度测试仪，用于检测得到测量时被测输电线路末端的温度和湿度值。

[0281] 末端单相至短接点引线电阻测量仪，与被测输电线路末端至短接点的引线相连，用于根据末端单相至短接点引线电阻测量仪测量得到的测量时末端的温度值，测量计算得到测量时末端单相至短接点引线电阻测量值！·-。

[0282] 末端短接点至接地线引线电阻测量仪，与被测输电线路末端短接点至接地线的引线相连，用于根据末端单相至短接点引线电阻测量仪测量得到的测量时末端的温度值，测量计算得到测量时末端短接点至接地线引线电阻测重值rmdx。

[0283] 短路/开路控制装置26，用于测量零序阻抗时，控制被测输电线路末端三相短路并接地，测量零序导纳时，控制被测输电线路末端三相开路。

[0284] 数据处理单元27，与首端测量装置24和末端测量装置25相连，用于根据首端测量装置24和末端测量装置25测量得到的数据计算得到被测输电线路的零序阻抗和零序导纳。

[0285] 数据处理单元27，根据首端测量装置24测量得到的首端相电压和首端相电流，计算得到首端零序阻抗电压基波向量AI^1、零序阻抗电流基波向量、零序导纳电压基波向量、以及零序导纳电流基波向量Aig2 ；结合首端测量装置24和末端测量装置25分别测量得到的首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、以及末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx，计算得到零序阻抗折算值b3和零序导纳折算值b4 ；采用解析法求解方程

，得到正序导纳系数y'；计算得到被测输电线路的零序阻抗Ztl和零序导纳\。

[0290] 采用所述装置，测量被测输电线路的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl时，考虑到Ztl和Ytl 之间的相互关系，将二者关联起来进行计算，同时考虑线路首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx对Ztl和Ytl 的影响，使测量得到的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl的精确度大大提高。

[0291] 以上对本发明所提供的一种特高压输电线路正序、零序参数测量方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

一种特高压输电线路正序参数测量方法，其特征在于，所述方法包括：被测输电线路末端三相短路，首端施加三相正序工频电压，测量计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量和正序阻抗电流基波向量被测输电线路末端三相开路，首端施加三相正序工频电压，测量计算得到首端单相正序导纳电压基波向量和正序导纳电流基波向量测量计算得到被测线路首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd；计算正序阻抗折算值b1和正序导纳折算值b2；求解方程[rmd‑b1(1+rmdb2)]y2+2y‑b2＝0，得到正序导纳系数y；计算被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳Y1；其中： <mrow> <msub> <mi>b</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msup> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>·</mo> </mover> <mrow> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> </msup> <msup> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>·</mo> </mover> <mrow> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> </msup> </mfrac> <mo>-</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>sd</mi> </msub> <mo>;</mo> </mrow> <mrow> <msub> <mi>b</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>/</mo> <mfrac> <msup> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>·</mo> </mover> <mrow> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> </msup> <msup> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>·</mo> </mover> <mrow> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> </msup> </mfrac> <mo>-</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>sd</mi> </msub> <mo>;</mo> </mrow> <mrow> <msub> <mi>Z</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>b</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <mi>y</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>y</mi> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>Y1＝2y。FSB00000136536800011.tif,FSB00000136536800012.tif,FSB00000136536800013.tif,FSB00000136536800014.tif
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下述方法测量计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量Gi和正序阻抗电流基波向量& ：调节可调压电源从零位缓慢升压，直至首端三相分别对应的相电流测试仪表分别达到测量系统最大电流值I1A、I1B、Iic ；读取首端三相分别对应的相电压测试仪表的示数U1A、U1B、U1C; 调节可调节电源降至零位；计算首端单相正序阻抗电压基波向量和正序阻抗电流基波向量/二； _ ΰ1Α +alJm +Si2Xj1l
3. 一种特高压输电线路正序参数测量系统，其特征在于，所述系统包括可调压电源、电压互感器、电流互感器、首端测量装置、末端测量装置、短路/开路控制装置、以及数据处理单元；所述可调压电源为被测输电线路首端施加三相工频交流电压；所述电压互感器和电流互感器分别接在被测输电线路首端三相与首端测量装置之间，用于降低线路电压和电流；所述首端测量装置，测量被测输电线路首端相电压、首端相电流、测量时首端温度值，并计算得到首端单相引线电阻测量值rsd ；所述末端测量装置，测量被测输电线路测量时末端温度值，并计算得到末端单相至短接点引线电阻测量值rmd;所述短路/开路控制装置，用于测量正序阻抗时，控制被测输电线路末端三相短路，测量正序导纳时，控制被测输电线路末端三相开路；所述数据处理单元，根据首端测量装置测量得到的首端相电压和首端相电流，计算得到首端单相正序阻抗电压基波向量坑、正序阻抗电流基波向量仏、正序导纳电压基波向量 υ。、以及正序导纳电流基波向量结合首端测量装置和末端测量装置分别测量得到的首端单相引线电阻测量值rsd和末端单相至短接点引线电阻测量值rmd，计算得到正序阻抗折算值h和正序导纳折算值b2 ；采用解析法求解方程[rmd-b1(l+rmdb2)]y2+2y-b2 = 0，得到正序导纳系数y ；计算得到被测输电线路的正序阻抗Z1和正序导纳Y1 ；
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述首端测量装置包括：相电压测试仪表、相电流测试仪表、首端温度测试仪、首端单相引线电阻测量仪；所述相电压测试仪表与电压互感器相连，测量被测输电线路首端相电压；所述相电流测试仪表与电流互感器相连，测量被测输电线路首端相电流；所述首端温度测试仪，检测测量时被测输电线路首端的温度值；所述首端单相引线电阻测量仪，与被测输电线路首端接可调压电源的引线相连，结合测量时首端温度值计算得到首端单相引线电阻测量值rsd。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述末端测量装置包括：末端温度测试仪和末端单相至短接点引线电阻测量仪；所述末端温度测试仪，检测测量时被测输电线路末端的温度值；所述末端单相至短接点引线电阻测量仪，与被测输电线路末端至短接点的引线相连，结合测量时末端温度值计算得到末端单相至短接点引线电阻测量值rmd。
6. 一种特高压输电线路零序参数测量方法，其特征在于，所述方法包括：被测输电线路末端三相短路并接地，首端三相短接、轮相施加单相工频电压，测量计算得到首端零序阻抗电压基波向量Δύ纟和零序阻抗电流基波向量Δί。被测输电线路末端三相开路，首端三相短接、轮相施加单相工频电压，测量计算首端零序导纳电压基波向量ΔΙ^2和零序导纳电流基波向量；测量计算得到被测线路首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、以及末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx ；计算零序阻抗折算值b3和零序导纳折算值b4 ；求解方程{rmds+3rmdx-b3[l+(rmds+3rmdx)b4]}y2+2y-b4 = 0，得到零序导纳系数 y'；计算被测输电线路的零序阻抗Ztl和正序导纳Ytl ；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用下述方法测量计算得到首端零序阻抗电压基波向量和零序阻抗电流基波向量Aig1 ：可调压电源接通A相电源；调节可调压电源A相电源从零位缓慢升压，直至相电流测试仪表达到测量系统最大电流值Iia ；读取相电压测试仪表的示数Uia ；调节可调节电源A相电源降至零位；可调压电源依次接通B、C相电源，重复上述操作；取任意两相的首端相电压U1、首端相电流I1计算得到首端零序阻抗电压基波向量AI^1 和零序阻抗电流基波向量Δ^。
8. 一种特高压输电线路零序参数测量系统，其特征在于，所述系统包括可调压电源、电压互感器、电流互感器、首端测量装置、末端测量装置、短路/开路控制装置、以及数据处理单元；所述可调压电源为被测输电线路首端轮相施加单相工频交流电压；所述电压互感器接在被测输电线路首端三相短接线与首端测量装置之间，用于降低线路电压；所述电流互感器接在被测输电线路首端三相与首端测量装置之间，用于降低线路电流；所述首端测量装置，测量被测输电线路首端相电压、首端相电流、测量时首端温度，并计算得到首端单相引线电阻测量值rsd ；
所述末端测量装置，检测测量时末端温度值、末端单相至短接点引线电阻测量值，并计算得到末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx ；所述短路/开路控制装置，用于测量零序阻抗时，控制被测输电线路末端三相短路并接地，测量零序导纳时，控制被测输电线路末端三相开路；所述数据处理单元，根据首端测量装置测量的首端相电压和首端相电流，计算首端零序阻抗电压基波向量AI^1、零序阻抗电流基波向量Δί纟、零序导纳电压基波向量ΔΙ^2、零序导纳电流基波向量结合首端测量装置和末端测量装置测量的首端单相引线电阻测量值rsd、末端单相至短接点引线电阻测量值rmds、末端短接点至接地线引线电阻测量值rmdx，计算零序阻抗折算值b3和零序导纳折算值b4 ；求解方程{rmds+3rmdx-b3[l+(rmds+3rmdx)b4]} y2+2y-b4 = 0，得到正序导纳系数y'；计算被测输电线路的零序阻抗Ztl和零序导纳Ytl ；
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述首端测量装置包括：相电压测试仪表、相电流测试仪表、首端温度测试仪、以及首端单相引线电阻测量仪；所述相电压测试仪表与电压互感器相连，测量被测输电线路首端相电压；所述相电流测试仪表与电流互感器相连，测量被测输电线路首端相电流；所述首端温度测试仪，用于检测测量时被测输电线路首端的温度值；所述首端单相引线电阻测量仪，与被测输电线路首端接可调压电源的引线相连，结合测量时首端温度值，计算得到首端单相引线电阻测量值rsd。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述末端测量装置包括末端温度测试仪、末端单相至短接点引线电阻测量仪、以及末端短接点至接地线引线电阻测量仪；所述末端温度测试仪，用于检测测量时被测输电线路末端的温度值；所述末端单相至短接点引线电阻测量仪，与被测输电线路末端至短接点的引线相连，结合测量时末端温度值，测量计算得到末端单相至短接点引线电阻测量值rmds ；所述末端短接点至接地线引线电阻测量仪，与被测输电线路末端短接点至接地线的引线相连，结合测量时末端温度值，计算得到末端短接点至接地线引线电阻测量值。