專利名稱：一種互感線路零序參數(shù)帶電測量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶電測量輸電線路零序參數(shù)的方法與測量裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的發(fā)展，電力工業(yè)對安全運行的要求也越來越高。由于發(fā)電廠(變電站)出線增多，使得新舊線路同桿、共走廊或部分共走廊，線路之間的電磁耦合日益嚴重。
線路之間的互阻抗(互電阻和互電感)會影響到線路故障狀態(tài)，特別是影響零序電流的大小，對零序電流保護的影響極大。由于線路之間的互阻抗受到很多因素的影響，如線路的相間距離、線路之間的距離、線路走向、零序電流流經(jīng)區(qū)域的接地電阻率等。理論計算值無法滿足繼電保護整定值計算的精度要求，如采用計算值作為整定計算的依據(jù)，會使保護在系統(tǒng)故障時產(chǎn)生拒動或誤動，這直接威脅到系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行。因此，在中華人民共和國電力行業(yè)標準中，《220kV-500kV電網(wǎng)繼電保護運行規(guī)程(DL/T559-94，1995-05-01實施)》中關(guān)于繼電保護整定的規(guī)定指出架空線路和電纜的零序阻抗、平行線間的零序互感阻抗、其它對繼電保護影響較大的參數(shù)應(yīng)使用實測值。
傳統(tǒng)的確定輸電線路零序參數(shù)的方法有公式計算法和停電測量法。由于計算公式中涉及到大地電阻率等不確切參數(shù)，因此公式計算結(jié)果是不準確的。
停電測量法測量互感線路參數(shù)的方法要求被測線路全部停電。但由于互感線路的增多要對所有有互感的線路同時停電進行測量經(jīng)常是不可能的，而分別停電測量則會受到其它運行的互感線路的影響。另外，當互感線路很多時，測量數(shù)據(jù)按互感線路的平方增加，按傳統(tǒng)的停電方式測量，在較廣的地域，其設(shè)備量、工作量大到無法承受，測量的同時性也不可能保證。因此，尋求一種新的互感線路參數(shù)測量方法，開發(fā)相應(yīng)的與測試系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)運行部門所急需的，不僅具有重要的理論價值，而且具有極大的經(jīng)濟與社會效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有互感測量技術(shù)的不足和存在的問題，提出一種互感線路零序參數(shù)帶電測量方法，并根據(jù)該方法研制了基于GPS的互感線路零序參數(shù)帶電測量裝置，實現(xiàn)了對輸電線路帶電運行時線路零序互感參數(shù)的準確測量。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種互感線路零序參數(shù)帶電測量方法，包括以下步驟1.通過下述方法之一獲得各條線路的零序電流和零序電壓在一條線路上外加零序電流；或者通過控制使一條線路由繼電保護裝置斷開線路某一相0.5秒～1.0秒的時間，造成缺相運行，由負荷電流供給測量用的零序電流增量，然后重合線路來產(chǎn)生一個零序電流；或者利用輸電線路在故障(單相短路、兩相短路、兩相短路接地、三相短路或負荷三相不平衡)時產(chǎn)生的零序電流；2.利用GPS實現(xiàn)輸電線路多端的電壓、電流信號同步采樣利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的授時功能獲得誤差小于1μs的時間基準，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時間同步下，同時采集加零序電流前后各線路零序電流瞬時值和各條線路兩端零序電壓的瞬時值，并以文件的方式存入后臺計算機中；3.在測量完成后，利用調(diào)制解調(diào)器或以太網(wǎng)絡(luò)將各測量點的數(shù)據(jù)匯總到中心計算機中；4.中心計算機在匯總所有的測量數(shù)據(jù)后，利用最小二乘法通過解包含互感線路電阻和電感參數(shù)在內(nèi)的微分方程組的方法得到互感線路的零序參數(shù)。
基于微分方程的帶電測量方法設(shè)有n條互感線路，編號分別為1，2，…，n。當零序電流加到被測系統(tǒng)時，所有有互感的線路上都會產(chǎn)生零序電流的增量，所有與被測線路有關(guān)的母線都會產(chǎn)生零序電壓增量。
設(shè)Zii＝Rii+jXii，(i＝1，2，…，n)為第i條線路的自阻抗，包括電阻和電抗兩部分。Zij＝Rij+jXij，(i，j＝1，2，…，n，i≠j)為線路i，j之間的互阻抗，亦包括互電阻和互電抗兩部分。
采用微分方程形式表示為i1R11+L11di1dt+i2R12+L12di2dt+···+inR1n+L1ndindt=u1′-u1′′i1R12+L12di1dt+i2R22+L22di2dt+···+inR2n+L2ndindt=u2′-u2′′i1R1n+L1ndi1dt+i2R2n+L2ndi2dt+···+inRnn+Lnndindt=un′-un′′---(1)]]>上式中，Rii(i＝1，2，…，n)為第i條線路的自電阻，Rij(i，j＝1，2，…，n，i≠j)為線路i，j之間的互電阻；Lii(i＝1，2，…，n)為第i條線路的自電感，Lij(i，j＝1，2，…，n，i≠j)為線路i，j之間的互電感；i1，i2，…，in分別為各線路零序電流瞬時值，u1′，u2′，…，un′及u1″，u2″，…，un″分別為各條線路兩端零序電壓的瞬時值；在GPS時間同步下，分布在各采集點的同步采樣裝置同時采集上述各量。
方程組中t時刻的電流值可以通過采樣得到，而電流的導(dǎo)數(shù)是不能直接得到的，取t為兩個相鄰的采樣時刻m和m-1中間的某時刻，然后可以用差分代替該點的導(dǎo)數(shù)(即用離散采樣值代替微分方程中的導(dǎo)數(shù)項用1Ts[ik(m)-ik(m-1)]]]>代替微分方程組中的導(dǎo)數(shù)項 ；其中，k＝1～n，ik(m-1)和ik(m)為零序電流注入后0.3秒內(nèi)相鄰兩個時刻零序電流的采樣值，TS為采樣周期)dikdt=1Ts[ik(m)-ik(m-1)]---(2)]]>這雖然是近似的，但當采樣周期TS足夠小的時候可以有足夠的精度。當采樣頻率越高時，這種近似的精度越高，建議選擇采樣頻率在80點/周以上。
式(2)中導(dǎo)數(shù)是t時刻的，但t不在采樣點上，為了使采樣值與導(dǎo)數(shù)在同一點上，用相鄰兩點的采樣值的平均值來代替i＝(im-1+im)/2(3)u＝(um-1+um)/2(4)將方程組(1)寫成矩陣形式R11R12...R1nR12R22...R2n.............R1nR2n...Rnni1i2...in+L11L12...L1nL12L22...L2n............L1nL2n...Lnndi1dtdi2dt...dindt=u1′-u1′′u2′-u2′′...un′-u′′n---(5)]]>微分方程組的差分形式將(5)式離散化有R11R12...R1nR12R22...R2n............R1nR2n...Rnni1(k)i2(k)...in(k)+L11L12...L1nL12L22...L2n............L1nL2n...Lnni1(k+1)-i1(k-1)2Tsi2(k+1)-i2(k-1)2Ts...in(k+1)-in(k-1)2Ts---(6)]]>=u1′(k)-u1′′(k)u2′(k)-u2′′(k)...un′(k)-u′′n(k)]]>解方程組(6)即可得到零序自阻抗Zii＝Rii+jωLii和零序互阻抗Zij＝Rij+jωLij。
該方法的特點(1)可同時測量出線路的零序自阻抗和零序互阻抗；(2)除可在外加試驗電源的測量方式下進行測量外，還可在線路負荷不平衡、單相短路接地、單相開路及兩相短路接地等故障情況下進行測量。
可以看到，零序電阻矩陣與零序電感矩陣均為對稱矩陣。故對于n條互感線路而言，共有n(n+1)個自感和互感待求參數(shù)。即至少要有n(n+1)個獨立方程才可求解。在實際測量中，為了提高計算精度，采取了測量多種運行方式下的數(shù)據(jù)的方法。這種方式使所得到的獨立方程的數(shù)目多于未知數(shù)的個數(shù)，為超定方程組，需用最小二乘法求解。
Z^=(ITI)-1ITU---(7)]]>為差分方程數(shù)學(xué)模型的最小二乘估計公式。上式中，I=i11i12...i1ni11′i12′...i1n′i21i22...i2ni21′i22′...i2n′........................ip1ip2...ipnip1′ip2′...ipn′]]>，i′為各電流的導(dǎo)數(shù)項，式中p為獨立的測量次數(shù)，且p≥n(n+1)；U=u11′-u11′′u22′-u22′′...upn′-upn′′]]>，式中p為獨立的測量次數(shù)，且p≥n(n+1)。
對于測量線路比較多的情況，在用最小二乘法求取矩陣第i行中待求參數(shù)時，可以利用零序電阻矩陣與零序電感矩陣均為對稱矩陣的特性，將對前面i-1行求解時解出的估計值代入公式中，這樣最少只需(n-i-1)+1＝(n-i)個采樣點即可求出估計值，可以減少求解中矩陣的階數(shù)，簡化了求解過程，所需用的采樣值及求解測量時間也可以大為減小。
對于測量線路較少的情況，則可依照逐行求出零序電阻矩陣與零序電感矩陣中待測參數(shù)的估計值，再取相同參數(shù)的兩個估計值的平均值來代替待測參數(shù)的估計值，以減小誤差的影響，提高算法精度。
可知估計值為R^ij=12(R^ij(i)+R^ij(j))]]>L^ij=12(L^ij(i)+L^ij(j))]]>其中R^ij(i),L^ij(i),R^ij(j),L^ij(j)]]>分別為由第i及j行求解所得的估計值。
對于超定方程組，由于其方程的個數(shù)大于待求量的個數(shù)，由線性代數(shù)的知識可知，這個超定方程組的系數(shù)矩陣一定是線性相關(guān)的，即方程組無解。但這樣的系統(tǒng)仍然是可觀測的，雖然不能直接解方程組而求出待求量的數(shù)值，但可以用擬合的方法根據(jù)帶誤差的量測量求出在某種估計準則意義上的最優(yōu)估計解。
對于最小二乘法而言，若系統(tǒng)模型為Y=AX+ϵϵ~N(0,σ2En);]]>其估計公式為X^=(ATA)-1ATY.]]>可以看到最小二乘法應(yīng)用的前提是矩陣ATA可逆，由線性代數(shù)的知識可知，該矩陣可逆的必要條件是矩陣A有最大秩，即若矩陣A為n×m(n＞m)階矩陣，其秩必須為m。這就要求其中有m個線性無關(guān)的行向量，當數(shù)據(jù)窗長度不足以解出待求參數(shù)需要增加長度時，由正弦函數(shù)的對稱性可知，其數(shù)據(jù)窗應(yīng)在(0～π/2)范圍內(nèi)選取。若超出此范圍，總可找到一個已有的與其線性相關(guān)的行向量或一組數(shù)據(jù)，這樣其仍然無法滿足矩陣A的有最大秩的要求，從而無法求出所需解。
①穩(wěn)態(tài)微分法假設(shè)測量了n個穩(wěn)態(tài)下的電流信號i1、i2、…ii…in，且ii＝Aisin(ωt+i)，那么可以列寫出此時的系數(shù)(電流)矩陣為I=i11i12...i1ni11′i12′...i1n′i21i22...i2ni21′i22′...i2n′........................im1im2...imnim1′im2′...imn′]]>通過數(shù)學(xué)運算可以證明，上面矩陣的秩為2，由矩陣初等變換的等價性可知也即是矩陣I的秩為2，這即意味著對于一種獨立運行方式測量所得數(shù)據(jù)，無論取多少個點的數(shù)據(jù)來進行計算，所形成的系數(shù)矩陣的秩始終為2，即相當于只有兩組獨立的方程，從而無法僅由一次獨立運行方式下測量所得的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)算出待測零序參數(shù)。因為即使是只有兩條互感線路，且逐條線路求解零序參數(shù)，也有4個未知數(shù)，顯然無法僅由一次獨立運行方式下測量數(shù)據(jù)求出。
對于這種情況，應(yīng)增加測量一種或幾種獨立運行方式，以滿足數(shù)據(jù)線性無關(guān)的需要。我們稱這種方法為穩(wěn)態(tài)微分法。
②暫態(tài)微分法在實際的測量中，零序增量的產(chǎn)生可以是(1)通過在線路上外加足夠大的零序電流；(2)通過控制使一條線路由繼電保護裝置短時斷開(0.5秒～1.0秒)線路某一相來得到；(3)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時。在加壓電源投入或單相跳開后，電流電壓信號的過渡過程為衰減振蕩過程，除基波分量外，還包含有非周期分量和高次諧波分量。如果將數(shù)據(jù)窗取在這一過渡過程，將濾取高頻分量后所得的信號用于互感參數(shù)的計算，經(jīng)過高等數(shù)學(xué)推導(dǎo)可知所得的系數(shù)矩陣滿足最小二乘法的條件，即系數(shù)矩陣有最大秩，從而可以由一次獨立測量就可求出所有待測零序參數(shù)，我們稱這種方法為暫態(tài)微分法。
本方法要求與低通濾波器相配合，先濾除過渡過程中的高頻分量。此外，由于微分法忽略了輸電線路分布電容，由此帶來的誤差也可由低通濾波器預(yù)先濾除電壓和電流信號中的高頻分量來基本消除。使用濾波器時不用濾除非周期分量，因為電流中的非周期分量是符合算法所依據(jù)的微分方程的。
除了模數(shù)轉(zhuǎn)換量化誤差、計算機字長舍入誤差、變送器零漂以及其它測量通道誤差等以外，在現(xiàn)場實際測量時，PT、CT出口測得的零序信號通常較小，波形也往往不是很理想，即使通過低通濾波器濾除過渡過程中的高頻分量，由噪聲干擾所引起的誤差仍然比較大。對于隨機的分布噪聲，占據(jù)頻帶很寬，如果同時還用長數(shù)據(jù)窗的窄帶通濾波器加以配合，則不僅可以濾除零點漂移的直流分量，也可大大削弱噪聲，可得到很高的精度，同時還保留了微分法不受電網(wǎng)頻率變化影響的特點。
微分方程組的積分形式將式(1)左右兩邊積分可得∫12u1dt=∫12i1R11dt+L11[i1(t2)-i1(t1)]+...+∫12inR1ndt+L1n[in(t2)-in(t1)]∫12u2dt=∫12i1R12dt+L12[i1(t2)-i1(t1)]+...+∫12inR2ndt+L2n[in(t2)-in(t1)]......∫12undt=∫12i1R1ndt+L1n[i1(t2)-i1(t1)]+...+∫12inRnndt+Lnn[in(t2)-in(t1)]---(8)]]>用離散采樣值代替積分方程組中的積分項即用[uk(m)-uk(m-1)]Ts/2和[ik(m)-ik(m-1)]Ts/2分別代替積分方程組中的積分項 和 其中，k＝1～n，uk(m-1)和uk(m)為零序電流注入后0.3秒內(nèi)相鄰兩個時刻零序電壓的瞬時采樣值，TS為采樣周期在計算機中處理各項積分值時，可用梯形法求出，表示為 Ts/2=[i1(k2)-i1(k1)]R11Ts/2+L11[i1(k2)-i1(k1)]]+...+[in(k2)-in(k1)]R1nTs/2+L1n[in(k2)-in(k1)][u2(k2)-u2(k1)]Ts/2=[i1(k2)-i1(k1)]R12Ts/2+L12[i1(k2)-i1(k1)]+...+[in(k2)-in(k1)]R2nTs/2+L2n[in(k2)-in(k1)]......[un(k2)-un(k1)]Ts/2=[i1(k1)]R1nTs/2+L1n[k1(k2)-in(k1)]+...+[in(k2)-in(k1)]RnnTs/2+Lnn[in(k2)-in(k1)]---(9)]]>這里Ts＝k2-k1為采樣周期。
解積分方程組(9)即可得到零序自阻抗Zii＝Rii+jωLii和零序互阻抗Zij＝Rij+jωLij。
計及線路電容的情況以上算法均未考慮線路電容，實際的高壓輸電線路都存在分布電容，在線路很長時充電電流不能忽略不計，應(yīng)在數(shù)學(xué)模型中計及電容的影響。仿真實驗表明，對于長度小于300km的輸電線路來說，可以π型等值電路來近似。
設(shè)c為線路電容，ikce和ikcf分別為第k條互感線路兩側(cè)的電容充電電流，ike和ikf分別為兩側(cè)電源注入線路的電流，ike′和ikf′分別為考慮電容電流后注入線路的修正電流，即ike′＝ike-ikce(10)ikf′＝ikf+ikcf(11)線路兩側(cè)的電容電流分別為ikce=c2duedt,]]>ikcf=c2dufdt]]>兩側(cè)的修正電流分別為ike′=ike-c2duedt---(12)]]>ikf′=ikf+c2dufdt---(13)]]>將修正后的電流代入公式(5)和(8)中，即可得到考慮線路充電電流后的微分方程模型。
本發(fā)明還提供一種互感線路零序參數(shù)帶電測量裝置，由GPS天線與接收機、信號輸入接線端子、信號變送器、DSP同步數(shù)據(jù)采集卡、開出量卡、繼電器、PC卡構(gòu)成；輸電線路電壓互感器的零序電壓信號和電流互感器的零序電流信號分別經(jīng)信號輸入接線端子、信號變送器接入到DSP同步數(shù)據(jù)采集卡，GPS天線與接收機的輸出PPS信號與DSP同步數(shù)據(jù)采集卡的DSP中斷輸入聯(lián)接；GPS天線與接收機的輸出GPS串行時間信號輸入到PC卡上的串口；DSP同步數(shù)據(jù)采集卡的采集的數(shù)據(jù)經(jīng)雙口RAM與PC卡聯(lián)接；PC卡發(fā)出的線路跳閘和合閘命令經(jīng)開關(guān)量輸出卡輸出后，經(jīng)繼電器與輸電線路的斷路器聯(lián)接。硬盤中的數(shù)據(jù)由PC卡經(jīng)以太網(wǎng)或調(diào)制解調(diào)器與計算機聯(lián)接送至中心計算機中供互感計算使用。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果1.傳統(tǒng)的測量方法，只能在線路停電時才能進行測量，而本測量方法既可在線路停電時進行測量，也可在線路帶電運行時進行測量，減少了停電損失，提高了經(jīng)濟效益和社會效益。
2.傳統(tǒng)的測量方法，只能測量線路間的互電感，而本測量方法不僅可測量線路之間的互電感，而且可測量線路之間的互電阻。
3.本測量利用GPS解決了異地測量的同時性問題。
4.采用最小二乘法，解決了測量中出現(xiàn)的超定方程問題，提高了測量精度。
本測量裝置由變送器、繼電器、開出量卡、DSP和計算機系統(tǒng)組成，操作簡便，測量效率高。參數(shù)測量采用參數(shù)辯識技術(shù)，提高了測量的準確性和可靠性。


圖1是本發(fā)明帶電測量裝置組成原理圖；圖2帶電測量過程原理圖。
具體的實施方式如附圖1所示(圖中TV表示電壓互感器，TA表示電流互感器)，本發(fā)明所提出的測量裝置由GPS天線與接收機、信號輸入接線端子、信號變送器、DSP同步數(shù)據(jù)采集卡、開出量卡、繼電器、PC卡構(gòu)成；輸電線路電壓互感器的零序電壓信號和電流互感器的零序電流信號分別經(jīng)信號輸入接線端子、信號變送器接入到DSP同步數(shù)據(jù)采集卡，GPS天線與接收機的輸出PPS信號與DSP同步數(shù)據(jù)采集卡的DSP中斷輸入聯(lián)接；GPS天線與接收機的輸出GPS串行時間信號輸入到PC卡上的串口；DSP同步數(shù)據(jù)采集卡的采集的數(shù)據(jù)經(jīng)雙口RAM與PC卡聯(lián)接；PC卡發(fā)出的線路跳閘和合閘命令經(jīng)開關(guān)量輸出卡輸出后，經(jīng)繼電器與輸電線路的斷路器聯(lián)接1.測量信號為母線或線路TV的開口三角的零序電壓與線路零序回路(TA)的零序電流；2.信號經(jīng)過隔離變換與模擬濾波環(huán)節(jié)后，經(jīng)A/D變換后，由DSP數(shù)據(jù)采集卡進行處理；3.測量的統(tǒng)一啟動時間由各測量點的工作人員利用測量計算軟件送入PC卡中，當PC卡接收到的GPS時間(導(dǎo)航信息)與整定時間一致時，由主機發(fā)出斷路器的跳閘(或合閘)命令，然后經(jīng)過開出量卡發(fā)出到斷路器的輔助跳閘(或合閘)接點輸出，同時各測量點的測量系統(tǒng)在整定時間到來的情況下開始同步數(shù)據(jù)采樣；各測量點同時采集跳閘前0.5秒與跳閘后1.5秒的數(shù)據(jù)；4.DSP每秒中從串口讀取GPS的時間信息，在GPS接收機發(fā)出的PPS信號的同步下控制A/D轉(zhuǎn)換，并將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)打上GPS時標，存入DSP卡上的雙口RAM中；5.上位機(PC卡)從雙口RAM讀取采樣數(shù)據(jù)存入硬盤中，并以采樣時的時間、線路的編號等特征參數(shù)作為本次測量的文件名；6.當所有測量完成后，各測量點將所采集的數(shù)據(jù)通過INTERNET網(wǎng)或者MODEM送到指定的中心計算機中，由中心計算機匯總所有的采樣數(shù)據(jù)后進行參數(shù)的計算，并打印計算結(jié)果。
下面結(jié)合實施例(附圖2)對本發(fā)明和測量裝置作進一步說明設(shè)有三條參數(shù)待測的互感線路，編號分別為1，2，和3，三線路均處于帶電運行狀態(tài)。在線路1上采取短時(1秒左右)跳閘，再重合線路的方式產(chǎn)生測量用的零序電流，線路2和3仍帶電運行，帶電測量步驟如下1.首先各測量站(如A、B、C站)將各線路與零序有關(guān)的保護退出后，按附圖2所示測量接線圖接好測量裝置。將母線TV開口三角的3U0和線路TA零序回路的3I0分別接入同步采集裝置的電壓和電流通道中，并將各通道的檔位用繼電器調(diào)整到合適的檔位。控制線路單相斷路器跳閘的信號由A裝置(主站)發(fā)出。
2.當GPS接受機接受到4顆以上衛(wèi)星信息時，表明GPS時間已同步。各站點在A站的指示下用軟件設(shè)置各自測量裝置的同步采樣啟動時間。
3.當整定時間到來時，A裝置發(fā)出跳閘信號，通過繼電保護裝置跳開運行線路的某一相(如B相)，經(jīng)1.5秒后，通過自動重合閘裝置，重新合上跳閘線路。各測點的采集裝置同時采集線路跳閘前0.5秒(25周波)和跳閘后1.5秒(75周波)的數(shù)據(jù)，并打上GPS時標。
4.在數(shù)據(jù)采集完成后，各(A、B、C)裝置PC卡將采集到的數(shù)據(jù)通過雙口RAM傳送到硬盤上，以GPS時間為文件名保存。同時將各線路CT、母線PT的變比、通道號及檔位等信息存入相應(yīng)的文件中。
5.按改變測量(運行)方式，如分別在線路2和線路3上采取短時(1秒左右)跳開線路的某一相，再重合線路的方式，重復(fù)步驟1～4。
6.在所有測量完成后，通過MODEM或者INTERNET網(wǎng)絡(luò)將B站和C站的數(shù)據(jù)送到A站，A站在匯總所有的測量數(shù)據(jù)后，用互感計算軟件包計算出互感線路的零序參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種互感線路零序參數(shù)帶電測量方法，包括以下步驟(一)通過下述方法之一獲得各條線路的零序電流和零序電壓在一條線路上外加零序電流；或者通過控制使一條線路由繼電保護裝置斷開線路某一相0.5秒～1.0秒的時間，造成缺相運行，由負荷電流供給測量用的零序電流增量，然后重合線路來產(chǎn)生一個零序電流；或者利用輸電線路在故障時產(chǎn)生的零序電流；(二)利用GPS實現(xiàn)輸電線路多端的電壓、電流信號同步采樣利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的授時功能獲得誤差小于1μs的時間基準，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時間同步下，同時采集加零序電流前后各線路零序電流瞬時值和各條線路兩端零序電壓的瞬時值，并以文件的方式存入后臺計算機中；(三)在測量完成后，利用調(diào)制解調(diào)器或以太網(wǎng)絡(luò)將各測量點的數(shù)據(jù)匯總到中心計算機中；(四)互感線路零序參數(shù)的計算中心計算機在匯總所有的測量數(shù)據(jù)后，進行互感線路零序參數(shù)的計算；具體的實現(xiàn)步驟如下(1)、列寫出互感線路的微分方程組i1R11+L11di1dt+i2R12+L12di2dt+···+inR1n+L1ndindt=u1′-u1″i1R12+L12di1dt+i2R22+L22di2dt+···+inR2n+L2ndindt=u2′-u2″······i1R1n+L1ndi1dt+i2R2n+L2ndi2dt+···+inRnn+Lnndindt=un′-un″]]>上式中，n為互感線路的條數(shù)；Rii(i＝1，2，…，n)為第i條線路的自電阻，Rij(i，j＝1，2，…，n，i≠j)為線路i，j之間的互電阻；Lii(i＝1，2，…，n)為第i條線路的自電感，Lij(i，j＝1，2，…，n，i≠j)為線路i，j之間的互電感；i1，i2，…，in分別為各線路零序電流瞬時值， …， 及 …， 分別為各條線路兩端零序電壓的瞬時值；將微分方程式左右兩邊積分可得積分方程組∫12u1dt=∫12i1R11dt+L11[i1(t2)-i1(t1)]+···+∫12inR1ndt+L1n[in(t2)-in(t1)]∫12u2dt=∫12i1R12dt+L12[i1(t2)-i1(t1)]+···+∫12inR2ndt+L2n[in(t2)-in(t1)]······∫12undt=∫12i1R1ndt+L1n[i1(t2)-i1(t1)]+···+∫12inRnndt+Lnn[in(t2)-in(t1)]]]>(2)、用1Ts[ik(m)-ik(m-1)]]]>代替微分方程組中的導(dǎo)數(shù)項 用[uk(m)-uk(m-1)]Ts/2和[ik(m)-ik(m-1)]Ts/2分別代替積分方程組中的積分項 和 其中，k＝1～n，ik(m-1)和ik(m)為零序電流注入后0.3秒內(nèi)相鄰兩個時刻零序電流的采樣值，uk(m-1)和uk(m)為零序電流注入后0.3秒內(nèi)相鄰兩個時刻零序電壓的瞬時采樣值，Ts為采樣周期；(3)、將微分方程組和積分方程組分別寫成離散形式R11R12···R1nR12R22···R2n············R1nR2n···Rnni1(k)i2(k)···in(k)+L11L12···L1nL12L22···L2n············L1nL2n···Lnni1(k+1)-i1(k-1)2Tsi2(k+1)-i2(k-1)2Ts···in(k+1)-in(k-1)2Ts=u1′(k)-u1n(k)u2′(k)-u2n(k)···un′(k)-unn(k)]]>[u1(k2)-u1(k1)]Ts/2=[i1(k2)-i1(k1)]R11Ts/2+L11[i1(k2)-i1(k1)]]+···+[in(k2)-in(k1)]R1nTs/2+L1n[in(k2)-in(k1)][u2(k2)-u2(k1)]Ts/2=[i1(k2)-i1(k1)]R12Ts/2+L12[i1(k2)-i1(k1)]+···+[in(k2)-in(k1)]R2nTs/2+L2n[in(k2)-in(k1)]······[un(k2)-un(k1)]Ts/2=[i1(k2)-i1(k1)]R1nTs/2+L1n[k1(t2)-i1(k1)]+···+[in(k2)-in(k1)]RnnTs/2+Lnn[in(k2)-in(k1)]]]>(4)、用最小二乘法求互感線路零序參數(shù)上述零序電阻矩陣與零序電感矩陣均為對稱矩陣；對于n條互感線路而言，共有n(n+1)個自感和互感待求參數(shù)；用最小二乘法求解Z^=(ITI)-1ITU]]>上式中，I=i11i12···i1ni11′i12′···i1n′i21i22···i2ni21′i22′···i2n′························ip1ip2ipnip1′ip2′ipn′,]]>i′為各電流的導(dǎo)數(shù)項，式中p為獨立的測量次數(shù)，且p≥n(n+1)；U=u11′-u11″u22′-u22″···upn′-upnn,]]>式中p為獨立的測量次數(shù)，且p≥n(n+1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是通過電容電流補償進行互感線路零序參數(shù)的計算。設(shè)c為線路電容，ikce和ikcf分別為第k條互感線路兩側(cè)的電容充電電流，ike和ikf分別為兩側(cè)電源注入線路的電流，ike′和ikf′分別為考慮電容電流后注入線路的修正電流，即ike′＝ike-ikceikf′＝ikf+ikcf線路兩側(cè)的電容電流分別為ikce=c2duedt,]]>ikcf=c2dufdt]]>兩側(cè)的修正電流分別為ike′=ike-c2duedt]]>ikf′=ikf+c2dufdt]]>將修正后的電流代入微分方程組和積分方程組中，即得到考慮線路電容充電電流后的微分方程和積分方程。
3.一種互感線路參數(shù)帶電測量裝置，由GPS天線與接收機、信號輸入接線端子、信號變送器、DSP同步數(shù)據(jù)采集卡、開出量卡、繼電器、PC卡構(gòu)成；輸電線路電壓互感器的零序電壓信號和電流互感器的零序電流信號分別經(jīng)信號輸入接線端子、信號變送器接入到DSP同步數(shù)據(jù)采集卡，GPS天線與接收機的輸出PPS信號與DSP同步數(shù)據(jù)采集卡的DSP中斷輸入聯(lián)接；GPS天線與接收機的輸出GPS串行時間信號輸入到PC卡上的串口；DSP同步數(shù)據(jù)采集卡的采集的數(shù)據(jù)經(jīng)雙口RAM與PC卡聯(lián)接；PC卡發(fā)出的線路跳閘和合閘命令經(jīng)開關(guān)量輸出卡輸出后，經(jīng)繼電器與輸電線路的斷路器聯(lián)接。
全文摘要
一種互感線路零序參數(shù)帶電測量方法，獲得各條線路的零序電流和零序電壓；利用GPS實現(xiàn)輸電線路多端的電壓、電流信號同步采樣；利用調(diào)制解調(diào)器或以太網(wǎng)絡(luò)將各測量點的數(shù)據(jù)匯總到中心計算機中；再利用最小二乘法通過解包含互感線路電阻和電感參數(shù)在內(nèi)的微分方程組的方法得到互感線路的零序參數(shù)。本發(fā)明裝置由GPS天線與接收機、信號輸入接線端子、信號變送器、DSP同步數(shù)據(jù)采集卡、開出量卡、繼電器、PC卡構(gòu)成。本發(fā)明不僅能測量線路之間的互電感，而且能測量線路之間的互電阻；另外采用該方法使得互感線路零序參數(shù)的測量既可在穩(wěn)態(tài)過程完成，也可在暫態(tài)過程完成。對于電力系統(tǒng)安全運行具有重要意義，因此具有十分廣泛的推廣應(yīng)用價值。
文檔編號G01R31/00GK1737588SQ200510019418
公開日2006年2月22日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者陳允平, 胡志堅 申請人:武漢大學(xué)