CN113156358A - 一种架空输电线路异常线损分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空输电线路异常线损分析方法及系统，所述方法包括：采集获得电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据；计算获得待测架空输电线路的电能量；根据电能量及电压电流谐波数据获得同步采样装置与标准电能表的相关系数；将相关系数与预设阈值比较，获得一次判定结果；满足二次判定条件时，通过将计算得到的稳态参数与历史参数进行比对，获得二次判定结果，完成异常线损原因分析。本发明能够高效、准确的在线校验互感器，分析出线损出现的原因。

Description

一种架空输电线路异常线损分析方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及异常线损分析领域，特别涉及一种架空输电线路异常线损分析方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，现代电网逐步发展成熟，向智能电网的方向迈进；电网提供的电能能够促进经济的飞速发展，提高人们的生活品质。对于供电企业而言，线损率的高低直接反应了该企业经济技术，所以加强线损管理、减小线损率是一项战略任务。

输电线路线损异常主要表现在三个方面：线损超标、出现负线损、三相电量不平衡超标。互感器二次电压信号的准确性直接影响电能质量评估和电能准确计量，若互感器比差角差超出标准，会导致线损超标、异常，潮流异常等状况，严重影响对电网稳定性和经济性的判断。相比之下，目前电力系统对于输电线路损耗的误差影响量、误差稳定性规律等对线损影响的分析研究工作开展得还不够深入。现有的研究工作都是基于实验室测试平台并采用离线的方式开展，而进行现场校验则必须停电并采用与实验室相同的方式来开展。停电校验只能作为线路安装前或检修后校验手段，而不能作为常规检查来使用。为了提高计量系统的可靠性，避免产生电量超差或线损率超差的根本手段应该是通过定期检查(周检甚至日检)来发现和排查出现线损可能存在的问题，及时进行维护。另外，电能累计量超差或者线损超差等问题是一个缓慢积累而产生的过程，只有通过记录有功功率、无功功率的定期校验数据，才能通过历史曲线了解其误差变化和发展规律，为最终确定误差影响因素及影响量大小提供关键的在线运行数据。这种周期性现场校验的方式需要停电，存在工作效率低、故障发现及排查难度大、监测时效性差等问题，已不适应智能变电站对关键设备状态在线监测的运行要求。

综上，亟需一种新的架空输电线路异常线损分析方法及系统，最终分析出线损异常原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种架空输电线路异常线损分析方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够高效、准确的在线校验互感器，分析出线损出现的原因。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种架空输电线路异常线损分析方法，所述架空输电线路安装有电流互感器、电压互感器和标准电能表，包括以下步骤：

步骤1，在待测架空输电线路上的电压互感器及电流互感器的二次侧各并联一同步采样装置；通过同步采样装置采集获得电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据；

步骤2，根据步骤1获得的电压曲线和电流曲线，计算获得待测架空输电线路的电能量；

步骤3，架空输电线路出现异常线损时，将根据同步采样装置采集获取的电能量和电压电流谐波数据与根据标准电能表采集获取的电能量和电压电流谐波数据进行相关系数分析，获得同步采样装置与标准电能表的相关系数；相关系数大于预设阈值时，则跳转执行步骤4；相关系数小于等于预设阈值时，通过同步采样装置对标准电能表进行现场校验，使同步采样装置与校验后的标准电能表的相关系数大于预设阈值，若异常线损依然存在，则跳转执行步骤4；若异常线损消失，则判定标准电能表故障引起异常线损，所述架空输电线路异常线损分析方法结束；

步骤4，取各互感器二次侧同步采样装置在相同时间段采集的电压曲线和电流曲线；基于电压曲线和电流曲线，获得电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位；根据电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位，计算获得架空输电线路的稳态参数；将计算得到的稳态参数与历史参数进行比对，若二者差值超过预设门限，则判定线损异常由电流互感器或电压互感器引起；反之，则不是由电流互感器或电压互感器引起。

本发明的进一步改进在于，还包括：当步骤4判定线损异常由电流互感器或电压互感器引起时，基于基尔霍夫定律，计算获得电流互感器和电压互感器的比差、角差值；根据计算结果，判定是电压互感器还是电流互感器的比差或角差出现异常。

本发明的进一步改进在于，步骤1中，所述同步采样装置包括：

ADC数据采集模块，用于采集电压互感器及电流互感器的二次侧电压模拟量以及电流模拟量，并转化为数字信号输出；

DSP模块，用于根据ADC数据采集模块输出的数字信号计算获得电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据；

GPS模块，用于为DSP模块提供时间基准；

4G射频模块，用于输出采集数据对应的时间段以及计算获得的电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据。

本发明的进一步改进在于，步骤3中，架空输电线路出现异常线损的判断方法具体包括：

架空输电线路模型中，已知末端电压有效值U₂、视在功率S₂以及线路参数；

感性负载状态下理论压降计算表达式为：

容性负载状态下理论压降计算表达式为：

式中，

表示线路中的压降，

表示末端电压向量，

表示首端电压向量，ΔU、δU分别表示压降中的横向分量和纵向分量，P₂表示首端有功功率，R表示线路电阻，Q₂表示首端无功功率，X表示线路电抗；

其中，感性负载下首端电压高于末端电压；容性负载下若末端有功功率大于无功功率，则首端电压高于末端电压，若末端有功功率小于无功功率，则首端电压低于末端电压；不符合，则判定为异常潮流。

本发明的进一步改进在于，步骤4中，根据电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位，计算获得架空输电线路的稳态参数具体包括：

稳态参数计算表达式为：

式中，

表示取复数的实部，

表示取复数的虚部，G表示对应下标的电导，B表示对应下标的电纳，R表示对应下标的电阻，X表示对应下标的电抗，

分别表示对应下标末端和首端的电流向量，

分别表示对应下标末端和首端的电压向量；

线路自感X_aa＝X_bb＝X_cc，线路互感X_ab＝X_ba，X_ac＝X_ca，X_cb＝X_bc；

其中，X_aa、X_bb、X_cc分别为线路A相、B相、C相的自感，X_ab、X_ac、X_bc、X_cb、X_ca、X_ba表示对应下标的三相线路间的互感。

本发明的进一步改进在于，步骤1中，所述待测架空输电线路上无其他发电机、动态投切的无功补偿装置或滤波器；

线路电阻与温度之间的关系为R＝R₀(1+αT)；式中，R₀是0℃时金属导体的电阻，α为金属导体的电阻温度系数，T为温度。

本发明的进一步改进在于，步骤5具体包括：

其中，

式中，

和

分别是线路两端互感器二次侧正常状态下的三相电压值；

分别是线路两端互感器二次侧正常状态下的三相电流值，与电压参考方向关联；带0下标的R、X、G、B分别表示对应的线路标准电阻、电抗、电导、电纳大小；

计算a相电流和电压互感器比差、角差时，

计算b相电流和电压互感器比差、角差时，

计算c相电流和电压互感器比差、角差时，

式中，

分别表示互感器二次侧电压、电流的测量值；U、

分别表示互感器无误差时二次侧的理论电压的幅值及相角；I、

分别表示互感器无误差时二次侧的理论电流的幅值及相角；ΔU、ΔI分别表示互感器二次侧电压、电流幅值的绝对误差；Δf_U、Δf_I分别表示电压、电流互感器的比差；

分别表示电压、电流互感器的角差。

本发明的一种架空输电线路异常线损分析系统，所述架空输电线路安装有电流互感器、电压互感器和标准电能表，包括：

同步采样装置，所述同步采样装置分别并联在待测架空输电线路上的电压互感器及电流互感器的二次侧；用于采集获得电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据；

电能量获取模块，用于根据获得的电压曲线和电流曲线，计算获得待测架空输电线路的电能量；

相关系数分析判定模块，用于当架空输电线路出现异常线损时，将根据同步采样装置采集获取的电能量和电压电流谐波数据与根据标准电能表采集获取的电能量和电压电流谐波数据进行相关系数分析，获得同步采样装置与标准电能表的相关系数；相关系数大于预设阈值时，则跳转执行二次判定模块；相关系数小于等于预设阈值时，通过同步采样装置对标准电能表进行现场校验，使同步采样装置与校验后的标准电能表的相关系数大于预设阈值，若异常线损依然存在，则跳转执行二次判定模块；若异常线损消失，则判定标准电能表故障引起异常线损；

二次判定模块，用于取各互感器二次侧同步采样装置在相同时间段采集的电压曲线和电流曲线；对电压曲线和电流曲线分别加窗傅里叶函数处理，获得电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位；根据电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位，计算获得架空输电线路的稳态参数；将计算得到的稳态参数与历史参数进行比对，若二者差值超过预设门限，则判定线损异常由电流互感器或电压互感器引起；反之，则不是由电流互感器或电压互感器引起。

本发明的进一步改进在于，还包括：

三次判定模块，用于基于基尔霍夫定律，计算获得电流互感器和电压互感器的比差、角差值；根据计算结果，判定是电压互感器还是电流互感器的比差或角差出现异常。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的方法是一种基于远程同步高频采样技术的异常线损分析方法，基于同源性理论，将采集数据通过加窗傅里叶函数处理后带入LC模型，能够高效、准确的在线校验互感器，并分析线损出现的原因。本发明中，利用线路同源性，可判断异常线损是由电能表故障还是电流/电压互感器引起。电流/电压互感器所反映的比差和角差应该是固定的且在测量误差允许范围内(该值可以通过停电校验事先确定)，因此一旦产生超差的问题，必然意味着其中某台互感器存在问题。本发明基于在线数据分析，算法简单易行，计算量相对较小，相对传统方法无需停电检修就能够快速判断是电流互感器出现异常还是电压互感器出现异常，并在线计算互感器比差、角差大小，分析互感器对线损计算的影响，最后得出异常线损出现的原因。

本发明的系统能够高效、准确的在线校验互感器，分析出线损出现的原因。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中，具有远程通信能力的分步式高速同步采样装置的示意图；

图2是本发明实施例中，分步式高速同步采样测试系统原理示意图；

图3是本发明实施例中，三相互感LC线路模型示意图；

图4是本发明实施例的一种基于远程同步高频采样技术的异常线损分析方法的流程示意图；

图5是本发明实施例中，线路模拟示意图；

图6是本发明实施例中，模拟结果示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，本发明实施例的一种输电线路异常线损分析方法，是一种基于远程同步高频采样技术的异常线损分析方法，包括以下步骤：

步骤1，待测输电线路上装有标准电能表；在待测输电线路上的电压互感器及电流互感器的二次侧均并联一台具有远程通信能力的高频同步采样装置，实现电压互感器及电流互感器二次回路远程同步采样和测量，获得电压互感器的电压数据、电流互感器的电流数据、电压数据及电流数据对应谐波；

步骤2，按照规定的现场校验标准，根据步骤1获得的电压数据和电流数据，计算获得待测输电线路电能量；统计步骤1获得的谐波；

将高频同步采样装置采集的数据与标准电能表采集的数据进行相关性分析，获得二者之间的相关性；

当分析数据发现高压线路出现异常线损，例如线损超标、出现负线损、三相电量不平衡等情况，则启动线损分析功能，进行下一步判断；

步骤3，利用步骤1中每台互感器二次侧加装的高频同步采样装置提供的电能计量功能，对电能表进行现场校验；若某互感器高频同步采样装置与电能表校验结果不吻合，则判定线损异常可能由该电能表引起；反之，则不是由电能表引起，进行下一步判断；

步骤4，取各互感器二次侧高频同步采样装置在相同时间段采集的电压数据和电流数据的波形，分析计算线路稳态参数，将计算得到的稳态参数与历史参数进行比对。若电流/电压互感器间线路计算结果与历史参数差异明显，则判定线损异常可能由电流/电压互感器(含电压互感器二次回路压降)比差、角差引起，进行下一步判断；反之，则不是由电流/电压互感器引起；

步骤5，计算出电流/电压互感器的比差、角差值，判断是电压互感器还是电流互感器比差、角差出现异常，得出线损异常原因。

本发明实施例中，步骤2进行相关性分析时，可以采用计算相关系数、绘出相关图、列出相关表等方法实现。高频同步采样装置与互感器电能表对比的电压电流数据需为同一时刻采集的数据。

本发明实施例中，步骤1中，高频同步采样装置需满足：能够采集瞬时功率及电压电流波形，其精确度应高于电能表；一次电压(或电流)相同、能够实现二次回路远程高速同步采样、采样数据本地大容量存储及远程传输；且在加装前需要进行校验，保证测量的准确性。

本发明实施例中，步骤2中，设架空线路模型中已知末端电压U₂、视在功率S₂以及线路参数，可求得感性负载状态下理论压降：

容性负载状态下理论压降：

式中，

表示线路中的压降，

表示末端电压向量，

表示首端电压向量，ΔU、δU表示压降中的横向分量和纵向分量，P₂表示首端有功功率，R表示线路电阻，Q₂表示首端无功功率，X表示线路电抗，U₂表示末端电压有效值。

δU一般忽略不记，R≈X，所以理论推理得到，感性负载下首端电压一定高于末端电压；容性负载下若末端有功功率大于无功功率，则首端电压高于末端电压，若末端有功功率小于无功功率，则首端电压低于末端电压。若不符合上述情况，则判定为异常潮流。

本发明实施例中，步骤4中，系统中的GPS同步时钟保证了不同互感器加装的高频同步采样装置能够准确采集到同一时间段的数据，判断数据是否一致则在远端PC机内实现，采用远程校验方式。

本发明实施例中，步骤4中的扩展具体为，窗函数采用Blackman窗，这种窗函数具有较低的旁瓣幅度，尤其是第一旁瓣的幅度；旁瓣的幅度下降速率要快，以利于增加阻带的衰减；主瓣的宽度较窄，这样可以得到比较窄的过渡带。

具体的，Blackman窗计算表达式为：

步骤3中的扩展具体为，比差是以电压互感器测得的电压值U₂和变比K_u的乘积与实际电压U₁之差对实际电压U₁的百分比表示，用f_U表示：f_U＝(K_UU₂-U₁)/U₁×100％；角差是原边电压向量U₁与副边电压向量转过180°即-U₂之间的夹角差，电流互感器同理。

本发明实施例中，步骤4中的扩展具体为，当待测互感器间线路上无其他发电机、动态投切的无功补偿装置或滤波器等设备时，可将输电线路的感性和阻性效应作为串联阻抗矩阵建模，容性和阻性效应作为并联导纳矩阵建模。由于导线的电气距离足够长，整条输电线路模型可以被表达成多个等效的LC电路，分布参数的距离是标准频率50Hz半波长的二分之一，即1500km；

本发明实施例中，步骤4中的扩展具体为，由于本发明研究的是架空输电线路，其等效电路模型中稳态参数数值大小可能随温度产生变化。电阻与温度之间的关系为R＝R₀(1+αT)，式中，R₀是0℃时金属导体的电阻，α为该金属导体的电阻温度系数，T为温度。电感与电容的温度特性在正常温度范围下受到的影响较小，一般在0.1％以内，相对于电阻变化可忽略不计。理论上，当环境温度变化时三相线路的电阻变化幅度保持一致。

本发明实施例中，步骤4中的扩展具体为，由LC等值模型得出基尔霍夫电压与电流方程，可求出线路相关稳态参数，由于线路等长，可设线路自感X_aa＝X_bb＝X_cc，线路互感X_ab＝X_ba，X_ac＝X_ca，X_cb＝X_bc。

步骤4中，根据电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位，计算获得架空输电线路的稳态参数具体包括：

稳态参数计算表达式为：

式中，

表示取复数的实部，

表示取复数的虚部，G表示对应下标的电导，B表示对应下标的电纳，R表示对应下标的电阻，X表示对应下标的电抗，

分别表示对应下标末端和首端的电流向量，

分别表示对应下标末端和首端的电压向量。

本发明实施例中，步骤5中的扩展具体为，由两台正常运行互感器的数据可求解出基尔霍夫定律中两台互感器间线路的阻抗及导纳矩阵。线路长度与阻抗导纳成正比关系，可推出故障互感器与正常运行互感器间线路的阻抗及导纳矩阵，且正常互感器的电流电压数据已知，最终可解得故障互感器在正常状态下的数据：

其中，

式中，

和

分别是线路两端互感器二次侧的三相电压值；

分别是线路两端互感器二次侧的三相电流值，与电压参考方向关联；带0下标的R、X、G、B分别表示对应的线路标准电阻、电抗、电导、电纳大小；

本发明实施例中，步骤5中的扩展具体为，故障互感器二次侧的测量值与理论值已知，可求出互感器的绝对误差，再由绝对误差计算出互感器比差角差：

式中，

分别表示互感器二次侧电压、电流的测量值；U、

分别表示互感器无误差时二次侧的理论电压的幅值及相角；I、

分别表示互感器无误差时二次侧的理论电流的幅值及相角；ΔU、ΔI分别表示互感器二次侧电压、电流幅值的绝对误差；Δf_U、Δf_I分别表示电压、电流互感器的比差；

分别表示电压、电流互感器的角差。由互感器比差、角差，进而分析互感器对线损计算的影响，最后得出异常线损出现的原因。

本发明实施例中，依托分步式高速同步采样测试系统，设计了一套以经典电路算法为主、以远程同步高频采样技术为辅的异常线损现场分析方法，能够通过采集有功功率、无功功率、电压、电流数据，计算线路负荷，电压互感器比差、角差，电流互感器比差、角差及各参数间相关性，最终分析出线损异常原因。本发明提出的一种基于远程同步和同源误差比对技术的异常线损在线分析校验方法，其基本思想是利用同源性思想，即并联在同一线路两端的互感器其在低压侧计算的输入输出功率应保持平衡，正常状态下不会出现线损超标和潮流异常情况，原则上两个互感器所反映的比差和角差应该是固定的且在测量误差允许范围内，因此一旦产生超差的问题，必然意味着其中某台互感器存在问题。在电力系统的研究中，当导线的距离足够长，则整条输电线路可以被表达成多个LC电路；通过测量线路两端电流与电压判断出现比差角差偏移的互感器；在等效电路中利用已知的线路参数便可以准确有效的计算出电流或电压互感器的比差、角差。异常线损分析方法的一个关键点在于利用分步式高速同步采样测试系统对互感器输出数据进行同步化处理，并将处理后的数据通过通信技术上传到后台服务器进行计算，保证了本方法可以高效、准确的在线校验互感器，判断是电压还是电流互感器比差、角差出现异常，得出线损异常原因。综上所述，本发明的方法，利用线路同源性，可判断异常线损是由电能表故障还是电流/电压互感器引起。电流/电压互感器所反映的比差和角差应该是固定的且在测量误差允许范围内(该值可以通过停电校验事先确定)，因此一旦产生超差的问题，必然意味着其中某台互感器存在问题。本发明基于在线数据分析，算法简单易行，计算量相对较小，相对传统方法无需停电检修就能够快速判断是电流互感器出现异常还是电压互感器出现异常，并在线计算互感器比差、角差大小，分析互感器对线损计算的影响，最后得出异常线损出现的原因。

请参阅图5和图6，本发明实施例中，利用PSCAD(也可是其他仿真软件)编程实现的一种基于智能电能表采集数据的台户关系与表相关系识别方法的模拟实现，包括：

在PSCAD中设定一条已知参数的500kV单回线路，并在线路两端连接相应等效表计，如图5所示；调节某互感器电能表设定，高频同步采样装置与电能表示数不同，可判断与高频同步采样装置示数不同的互感器电能表存在故障，如图5所示。

调节某互感器比差、角差后，高频同步采样装置与电能表示数相同，但线损出现异常，线路功率不平衡，可判断互感器电能表不存在故障，互感器可能出现比差、角差偏移。调节某互感器比差、角差后，利用窗函数截取同一时间段高频同步采样装置采集到的数据，通过傅里叶分析获得互感器二次侧电压电流的幅值和相位，如图6所示；由线路参数与线路两端电压电流的等式关系可得A、B、C三相电导电抗及R_aa、R_bb、R_cc间关系，判断互感器是否出现比差、角差，如图6所示。

由正常运行互感器模拟的历史数据可求解出基尔霍夫定律中两台互感器间线路的阻抗及导纳矩阵。线路长度与阻抗导纳成正比关系，可推出故障互感器与正常运行互感器间线路的阻抗及导纳矩阵，设一端正常互感器的电流电压数据已知，解得另一端故障互感器在正常状态下的数据为I_a1＝2.8714；

故障互感器二次侧的测量值与理论值已知，可求出该互感器的绝对误差，再由绝对误差最终计算出互感器比差为50％、角差为0；与设定值一致，证明线损超标是由互感器比差、角差引起，证明了本方法的可行性。

综上，本发明提供一种基于远程同步高频采样技术的异常线损分析方法。基于在线数据分析，算法简单易行，计算量相对较小，相对传统方法无需停电检修就能够快速判断是电能表出现异常、电流互感器出现异常还是电压互感器出现异常(电压互感器二次压降异常包含在电压互感器异常中)，并在线计算互感器比差、角差大小，分析互感器对线损计算的影响，最后得出异常线损出现的原因，这对线损分析具有十分重要的意义。本发明可应用于电力系统线损分析，通过采用本发明提出的方法，结合同源性理论来解决互感器角差、比差产生的不利影响，这对实现电能的准确计量、确保电力系统良好的经济效益、构建电力企业和用户之间的信任都具有十分积极的意义。

综上所述，本发明实施例公开了一种基于同源性的异常线损分析方法，包括：当线路出现异常时，在线路两端并联高频同步采样装置，采集相关电压、电流有效值及有功、无功功率变化曲线，判断与并联互感器内电能表采集数据是否相同，不同则判定是该互感器内电能表出现故障；判定不是由互感器内电能表引起线损异常后，将线路两侧互感器二次侧高频同步采样装置采集到的电压电流曲线通过加窗傅里叶函数处理，获得电压电流的幅值与相位；由每台电压/电流互感器数据计算线路参数，线路参数不一致则判定是电压或电流互感器出现异常；若判定线损异常由电流/电压互感器引起，再根据基尔霍夫定律，求得正常状态下的理论电压或电流值；将理论数据与采集到的数据进行对比，最终可得出互感器比差、角差偏移结果，分析互感器对线损计算的影响，最后得出异常线损出现的原因。本发明的方法，基于同源理论，计算量相对较小，相对传统方法无需停电检修就能够快速判断是电压还是电流互感器出现异常，并在线计算该互感器比差、角差大小，分析互感器对线损计算的影响，得出异常线损出现的原因。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种架空输电线路异常线损分析方法，所述架空输电线路安装有电流互感器、电压互感器和标准电能表，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在待测架空输电线路上的电压互感器及电流互感器的二次侧各并联一同步采样装置；通过同步采样装置采集获得电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据；

步骤2，根据步骤1获得的电压曲线和电流曲线，计算获得待测架空输电线路的电能量；

步骤3，架空输电线路出现异常线损时，将根据同步采样装置采集获取的电能量和电压电流谐波数据与根据标准电能表采集获取的电能量和电压电流谐波数据进行相关系数分析，获得同步采样装置与标准电能表的相关系数；相关系数大于预设阈值时，则跳转执行步骤4；相关系数小于等于预设阈值时，通过同步采样装置对标准电能表进行现场校验，使同步采样装置与校验后的标准电能表的相关系数大于预设阈值，若异常线损依然存在，则跳转执行步骤4；若异常线损消失，则判定标准电能表故障引起异常线损，所述架空输电线路异常线损分析方法结束；

步骤4，取各互感器二次侧同步采样装置在相同时间段采集的电压曲线和电流曲线；基于电压曲线和电流曲线，获得电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位；根据电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位，计算获得架空输电线路的稳态参数；将计算得到的稳态参数与历史参数进行比对，若二者差值超过预设门限，则判定线损异常由电流互感器或电压互感器引起；反之，则不是由电流互感器或电压互感器引起。

2.根据权利要求1所述的一种架空输电线路异常线损分析方法，其特征在于，还包括：当步骤4判定线损异常由电流互感器或电压互感器引起时，基于基尔霍夫定律，计算获得电流互感器和电压互感器的比差、角差值；根据计算结果，判定是电压互感器还是电流互感器的比差或角差出现异常。

3.根据权利要求1所述的一种架空输电线路异常线损分析方法，其特征在于，步骤1中，所述同步采样装置包括：

ADC数据采集模块，用于采集电压互感器及电流互感器的二次侧电压模拟量以及电流模拟量，并转化为数字信号输出；

DSP模块，用于根据ADC数据采集模块输出的数字信号计算获得电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据；

GPS模块，用于为DSP模块提供时间基准；

4G射频模块，用于输出采集数据对应的时间段以及计算获得的电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据。

4.根据权利要求1所述的一种架空输电线路异常线损分析方法，其特征在于，步骤3中，架空输电线路出现异常线损的判断方法具体包括：

架空输电线路模型中，已知末端电压有效值U₂、视在功率S₂以及线路参数；

感性负载状态下理论压降计算表达式为：

容性负载状态下理论压降计算表达式为：

式中，

表示线路中的压降，

表示末端电压向量，

表示首端电压向量，ΔU、δU分别表示压降中的横向分量和纵向分量，P₂表示首端有功功率，R表示线路电阻，Q₂表示首端无功功率，X表示线路电抗；

其中，感性负载下首端电压高于末端电压；容性负载下若末端有功功率大于无功功率，则首端电压高于末端电压，若末端有功功率小于无功功率，则首端电压低于末端电压；不符合，则判定为异常潮流。

5.根据权利要求1所述的一种架空输电线路异常线损分析方法，其特征在于，步骤4中，根据电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位，计算获得架空输电线路的稳态参数具体包括：

稳态参数计算表达式为：

式中，

表示取复数的实部，

表示取复数的虚部，G表示对应下标的电导，B表示对应下标的电纳，R表示线路电阻，X表示对应下标的电抗，

分别表示对应下标末端和首端的电流向量，

分别表示对应下标末端和首端的电压向量；

线路自感X_aa＝X_bb＝X_cc，线路互感X_ab＝X_ba，X_ac＝X_ca，X_cb＝X_bc；

其中，X_aa、X_bb、X_cc分别为线路A相、B相、C相的自感，X_ab、X_ac、X_bc、X_cb、X_ca、X_ba表示对应下标的三相线路间的互感。

6.根据权利要求1所述的一种架空输电线路异常线损分析方法，其特征在于，步骤1中，所述待测架空输电线路上无其他发电机、动态投切的无功补偿装置或滤波器；

线路电阻与温度之间的关系为R＝R₀(1+αT)；式中，R₀是0℃时金属导体的电阻，α为金属导体的电阻温度系数，T为温度。

7.根据权利要求2所述的一种架空输电线路异常线损分析方法，其特征在于，步骤5具体包括：

其中，

式中，

和

分别是线路两端互感器二次侧正常状态下的三相电压值；

分别是线路两端互感器二次侧正常状态下的三相电流值，与电压参考方向关联；带0下标的R、X、G、B分别表示对应的线路标准电阻、电抗、电导、电纳大小；

计算a相电流和电压互感器比差、角差时，

计算b相电流和电压互感器比差、角差时，

计算c相电流和电压互感器比差、角差时，

式中，

分别表示互感器二次侧电压、电流的测量值；U、

分别表示互感器无误差时二次侧的理论电压的幅值及相角；I、

分别表示互感器无误差时二次侧的理论电流的幅值及相角；ΔU、ΔI分别表示互感器二次侧电压、电流幅值的绝对误差；Δf_U、Δf_I分别表示电压、电流互感器的比差；

分别表示电压、电流互感器的角差。

8.一种架空输电线路异常线损分析系统，所述架空输电线路安装有电流互感器、电压互感器和标准电能表，其特征在于，包括：

同步采样装置，所述同步采样装置分别并联在待测架空输电线路上的电压互感器及电流互感器的二次侧；用于采集获得电压曲线、电流曲线以及电压电流谐波数据；

电能量获取模块，用于根据获得的电压曲线和电流曲线，计算获得待测架空输电线路的电能量；

相关系数分析判定模块，用于当架空输电线路出现异常线损时，将根据同步采样装置采集获取的电能量和电压电流谐波数据与根据标准电能表采集获取的电能量和电压电流谐波数据进行相关系数分析，获得同步采样装置与标准电能表的相关系数；相关系数大于预设阈值时，则跳转执行二次判定模块；相关系数小于等于预设阈值时，通过同步采样装置对标准电能表进行现场校验，使同步采样装置与校验后的标准电能表的相关系数大于预设阈值，若异常线损依然存在，则跳转执行二次判定模块；若异常线损消失，则判定标准电能表故障引起异常线损；

二次判定模块，用于取各互感器二次侧同步采样装置在相同时间段采集的电压曲线和电流曲线；对电压曲线和电流曲线分别加窗傅里叶函数处理，获得电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位；根据电压的幅值、相位以及电流的幅值、相位，计算获得架空输电线路的稳态参数；将计算得到的稳态参数与历史参数进行比对，若二者差值超过预设门限，则判定线损异常由电流互感器或电压互感器引起；反之，则不是由电流互感器或电压互感器引起。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：

三次判定模块，用于基于基尔霍夫定律，计算获得电流互感器和电压互感器的比差、角差值；根据计算结果，判定是电压互感器还是电流互感器的比差或角差出现异常。

Images