本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法。
背景技術(shù)：
：輸電線路是電力系統(tǒng)主要的組成部分之一，也是電力輸送的載體，在電力系統(tǒng)中所起的作用極大。輸電線路的參數(shù)主要指其工頻參數(shù)，它包括正序阻抗、零序阻抗、正序電容、零序電容以及多回線路之間的耦合電容和互感阻抗等，這些參數(shù)主要用于電力系統(tǒng)故障分析、潮流計算、短路電流計算、繼電保護(hù)整定計算以及選擇電力系統(tǒng)運(yùn)行方式等，這些線路參數(shù)是建立電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的必備參數(shù)，沒有準(zhǔn)確的線路參數(shù)很難保證上述計算的正確，就無法保證裝置的正確動作，進(jìn)而影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，獲取準(zhǔn)確的輸電線路參數(shù)對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。而這些計算復(fù)雜且受諸多不確定因素的影響，包括輸電線路的幾何形狀、電流、環(huán)境溫度、風(fēng)速、土壤電阻率、避雷線架設(shè)方式和線路路徑等因素，無法依靠理論計算來獲取這些參數(shù)的準(zhǔn)確值。工程上要求對新架設(shè)及改造后的電力線路工頻參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測量。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)，T型接線線路廣泛出現(xiàn)在110kV和35kV電壓等級的電網(wǎng)中。T型線路的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，所用設(shè)備元件少，保護(hù)設(shè)置容易，調(diào)度運(yùn)行方式靈活，可靠性較高。因此，對T型接線線路的工頻正序阻抗進(jìn)行 測量是十分必要的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法，所述T型輸電線路由連接不同變電站的第一支路、第二支路、第三支路組成，所述方法包括：(a)、數(shù)據(jù)采集步驟：將待測的T型輸電線路停電后依次執(zhí)行三種測量方式，針對每種測量方式分別在第一支路首端施加對稱的三相工頻電壓，所述三種測量方式包括：測量方式一：將第二支路末端三相短接、第三支路末端分別三相開路，采集第一支路首端的電壓信號和電流信號；測量方式二：將第二支路末端分別三相開路、第三支路末端三相短接，采集第一支路首端的電壓信號和電流信號；測量方式三：將第二支路以及第三支路末端分別三相短接，采集第一支路首端的電壓信號和電流信號以及第二支路/第三支路的電流信號；(b)、數(shù)據(jù)處理步驟：將步驟(a)的每種測量方式下獲得的電壓信號解析出對應(yīng)的工頻正序電壓以及電流信號解析出對應(yīng)的工頻正序電流，并結(jié)合三種測量方式下的電路結(jié)構(gòu)計算工頻正序阻抗參數(shù)。在本發(fā)明所述的T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法中，如果所述步驟(a)中測量方式三中采集了第二支路的電流信號，所述步驟(b)中計算工頻正序阻抗參數(shù)包括：(b11)、基于三種測量方式下的工頻正序電壓、工頻正序電流以及電路結(jié)構(gòu)聯(lián)立方程組(1)，求解得到三個支路的工頻正序阻抗為：Z1=U1c·I1a-U1a·I2cI1a·(I1c-I2c)1,Z2=U1aI1a-Z1,Z3=U2aI2a-Z1;]]>U1a=I1a·(Z1+Z2)U1b=I1b·(Z1+Z3)U1c=I1c·Z1+I2c·Z2---(1)]]>(b12)、基于步驟(b11)中求解得到三個支路的工頻正序阻抗以及公式(2)確定三個支路的正序電阻和正序電抗；Zn＝Rn+j·Xn，n＝1、2、3(2)其中，Zn表示支路的工頻正序阻抗，Rn表示支路的正序電阻，Xn表示支路的正序電抗，U1a、I1a分別表示基于測量方式一以及步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流，U1b、I1b分別表示基于測量方式二以及步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流，U1c、I1c、I2c分別表示基于測量方式三以及步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流以及第二支路的工頻正序電流。在本發(fā)明所述的T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法中，如果所述步驟(a)中測量方式三中采集了第三支路的電流信號，所述步驟(b)中計算工頻正序阻抗參數(shù)包括：(b21)、基于三種測量方式下的工頻正序電壓、工頻正序電流以及電路結(jié)構(gòu)聯(lián)立方程組(3)，求解得到三個支路的工頻正序阻抗參數(shù)為：Z1=U1c·I1a-U1a·(I1c-I3c)I1a·I3c,Z2=U1aI1a-Z1,Z3=U2aI2a-Z1;]]>U1a=I1a·(Z1+Z2)U1b=I1b·(Z1+Z3)U1c=I1c·Z1+I3c·Z3---(3)]]>(b22)、基于步驟(b21)中求解得到三個支路的工頻正序阻抗以及公式(2)確定三個支路的正序電阻和正序電抗；Zn＝Rn+j·Xn，n＝1、2、3(2)其中，Zn表示支路的工頻正序阻抗，Rn表示支路的正序電阻，Xn表示支路的正序電抗，U1a、I1a分別表示基于測量方式一以及步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流，U1b、I1b分別表示基于測量方式二以及步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流，U1c、I1c、I3c分別表示基于測量方式三以及步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流以及第三支路的工頻正序電流。在本發(fā)明所述的T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法中，所述步驟(a)中基于GPS技術(shù)進(jìn)行各支路的電壓信號和電流信號的同步數(shù)據(jù)采集。在本發(fā)明所述的T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法中，所述步驟(b)中解析工頻正序電壓以及工頻正序電流包括：對于驟(a)采集的電壓信號和電流信號，采用傅里葉算法進(jìn)行濾波處理得到各電壓信號和電流信號的工頻分量，再進(jìn)行序分解得到三種測量方式下的各電壓信號和電流信號所對應(yīng)的工頻正序電壓和工頻正序電流。在本發(fā)明所述的T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法中，所述步驟(a)中采用測量終端分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過調(diào)制解調(diào)器或者以太網(wǎng)上傳匯總到中心計算機(jī)，中心計算機(jī)執(zhí)行步驟(b)。實(shí)施本發(fā)明的T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法，具有以下有益效果：本發(fā)明的測量方法主要是基于三種獨(dú)立的測量方式，獲取不同電路結(jié)構(gòu)下各支路所對應(yīng)的工頻正序電壓以及工頻正序電流，從而結(jié)合三種測量方式下的電路結(jié)構(gòu)可以計算工頻正序阻抗參數(shù)。本發(fā)明所采用的三種測量方式易于實(shí) 現(xiàn)，方便簡單，適合于所有T型輸電線路正序阻抗參數(shù)的測量，一旦確定了正序阻抗，則工頻正序電阻和工頻正序電抗也可同時確定，即可實(shí)現(xiàn)同時測量出T型接線線路的工頻正序電阻和工頻正序電抗；進(jìn)一步的，本發(fā)明可基于GPS技術(shù)同步采集同一時刻不同變電站各支路的電壓和電流信號，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，解決了異地信號測量的同時性問題；更進(jìn)一步的，利用傅里葉濾波算法及序分解方法處理所采集的數(shù)據(jù)，消除了諧波和其它序分量的干擾，提高了測量精度。附圖說明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：圖1a是測量方式一的仿真模型示意圖；圖1b是測量方式一的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a是測量方式二的仿真模型示意圖；圖2b是測量方式二的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a是測量方式三的仿真模型示意圖；圖3b是測量方式三的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。T型輸電線路是由連接不同變電站的第一支路、第二支路、第三支路組成，如圖1a、2a、3a所示，該三個支路分別連接甲、乙、丙變電站，本發(fā)明的T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法主要包括數(shù)據(jù)采集步驟和數(shù)據(jù)處理步 驟。下面結(jié)合圖1a-3b詳細(xì)分別介紹數(shù)據(jù)采集步驟和數(shù)據(jù)處理步驟的實(shí)現(xiàn)：(a)、數(shù)據(jù)采集步驟：首先將待測的T型輸電線路停電，然后依次執(zhí)行表1中的三種運(yùn)行方式，即執(zhí)行三種測量方式，每種測量方式分別在第一支路首端施加對稱的三相工頻電壓，并獲取各測量方式下T型輸電線路的電流信號和電壓信號。表1三種運(yùn)行方式其中，該步驟中一般是采用測量終端在各測量點(diǎn)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測量終端包括例如電壓互感器、電流互感器等，測量終端將采集到的數(shù)據(jù)可以通過調(diào)制解調(diào)器或者以太網(wǎng)上傳匯總到中心計算機(jī)，中心計算機(jī)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理步驟。優(yōu)選的，可基于GPS技術(shù)進(jìn)行同步數(shù)據(jù)采集，當(dāng)GPS接受機(jī)接受到4顆以上衛(wèi)星信息時，表明GPS時間已同步；各站點(diǎn)用軟件設(shè)置各自測量終端的同步采樣啟動時間,到達(dá)GPS同步采樣啟動時間時，測量開始。利用GPS技術(shù)的授時功能獲得誤差小于1μs的時間基準(zhǔn)，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時間同步下，同時采集各支路上的三相電壓和三相電流，并以文件的方式存入測量裝置中；為提高測量精度，優(yōu)選的，本發(fā)明的數(shù)據(jù)采樣率一般應(yīng)在4000點(diǎn)/秒(4kHz)以上，即每工頻周期采集80點(diǎn)。(b)、數(shù)據(jù)處理步驟：將步驟(a)的每種測量方式下獲得的電壓信號解析出對應(yīng)的工頻正序電 壓以及電流信號解析出對應(yīng)的工頻正序電流，并結(jié)合三種測量方式下的電路結(jié)構(gòu)計算工頻正序阻抗參數(shù)。其中，解析主要是對于驟(a)采集的電壓信號和電流信號，采用傅里葉算法進(jìn)行濾波處理得到各電壓信號和電流信號的工頻分量，再進(jìn)行序分解得到三種測量方式下的各電壓信號和電流信號所對應(yīng)的工頻正序電壓和工頻正序電流。下面結(jié)合三種測量方式詳細(xì)介紹本發(fā)明的原理：測量方式一：參考圖1a，是測量方式一的仿真模型示意圖，該測量方式下將第二支路末端三相短接，將第三支路末端分別三相開路，參考圖1b，是測量方式一的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖，可見此時第一支路和第二支路串聯(lián)。測量開始，在第一支路首端施加對稱的三相工頻電壓，采集第一支路首端的電壓信號和電流信號，在數(shù)據(jù)采集完成后，各測量終端將采集到的數(shù)據(jù)保存在硬盤上，以GPS時間為文件名保存，同時將各線路CT、母線PT的變比(因?yàn)闇y量終端采集的是經(jīng)過降壓后的低電壓，所以需要根據(jù)變比計算出初級繞組一側(cè)的電壓)、通道號及檔位等信息存入相應(yīng)的文件中，然后將數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)器或者以太網(wǎng)上傳匯總到中心計算機(jī)，再對該電壓信號和電流信號經(jīng)過步驟(b)的數(shù)據(jù)處理后，可以得到對應(yīng)的工頻正序電壓以及正序電流，如圖1b中所示，U1a、I1a分別表示在當(dāng)前的測量方式一下，經(jīng)過步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流，Z1、Z2、Z3表示三個支路的工頻正序阻抗。由于第一支路和第二支路串聯(lián)，則根據(jù)KVL定律，當(dāng)前測量方式可以建立如下方程：U1a＝I1a·(Z1+Z2)(A)測量方式二：參考圖2a，是測量方式二的仿真模型示意圖，該測量方式下將第二支路末端分別三相開路，將第三支路末端三相短接，參考圖2b，是測量方式二的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖，可見此時第一支路和第三支路串聯(lián)?；贕PS的數(shù)據(jù)采集控制參考上述測量方式一的介紹，此處不再贅述。在當(dāng)前測量方式下，測量開始后，在第一支路首端施加對稱的三相工頻電壓，采集第一支路首端的電壓信號和電流信號，該電壓信號和電流信號經(jīng)過步驟(b)的數(shù)據(jù)處理后，可以得到對應(yīng)的工頻正序電壓以及正序電流，如圖2b中所示，U1b、I1b分別表示在當(dāng)前的測量方式二下，經(jīng)過步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流。由于第一支路和第三支路串聯(lián)，則根據(jù)KVL定律，當(dāng)前測量方式可以建立如下方程：U1b＝I1b·(Z1+Z3)(B)測量方式三：參考圖3a，是測量方式三的仿真模型示意圖，該測量方式下將第二支路末端分別三相短接，同時將第三支路末端分別三相短接，參考圖3b，是測量方式三的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖，可見此時第二支路和第三支路并聯(lián)的整體再與第一支路串聯(lián)。同理，基于GPS的數(shù)據(jù)采集控制參考上述測量方式一的介紹，此處不再贅述。在當(dāng)前測量方式下，測量開始后，在第一支路首端施加對稱的三相工頻電壓，采集第一支路首端的電壓信號和電流信號以及第二支路電流信號，所有的電壓信號和電流信號經(jīng)過步驟(b)的數(shù)據(jù)處理后，可以得到對應(yīng)的工頻正序電壓以及正序電流，如圖2b中所示，U1c、I1c、I2c分別表示基于測量方式二以及 步驟(b)處理得到的第一支路首端的工頻正序電壓和工頻正序電流以及第二支路的工頻正序電流。第二支路和第三支路并聯(lián)的整體再與第一支路串聯(lián)，所以當(dāng)前測量方式可以建立如下方程：U1c＝I1c·Z1+I2c·Z2(C1)由于第二支路和第三支路并聯(lián)，第二支路和第三支路上的壓降相等，所以上述方程(C1)中的I2c×Z2也可以用I3c×Z3代替，因此，在當(dāng)前測量方式下，也可以通過采集第三支路的電流信號來替代采集第二支路的電流信號，例如，用第三支路的工頻正序電流為I3c替代第二支路的工頻正序電流I2c建立方程組如下：U1c＝I1c·Z1+I3c·Z3(C2)基于上述的方程(A)、(B)、(C1)可以聯(lián)立得到關(guān)于Z1、Z2、Z3的方程組(1)，或者，可以基于(A)、(B)、(C2)可以聯(lián)立得到關(guān)于Z1、Z2、Z3的方程組(3)。U1a=I1a·(Z1+Z2)U1b=I1b·(Z1+Z3)U1c=I1c·Z1+I2c·Z2---(1)]]>或U1a=I1a·(Z1+Z2)U1b=I1b·(Z1+Z3)U1c=I1c·Z1+I3c·Z3---(3)]]>如果基于方程組(1)，則解方程組可以得到：Z1=U1c·I1a-U1a·I2cI1a·(I1c-I2c)1Z2=U1aI1a-Z1Z3=U2aI2a-Z1---(D1)]]>如果基于方程組(3)，則解方程組可以得到：Z1=U1c·I1a-U1a·(I1c-I3c)I1a·I3cZ2=U1aI1a-Z1Z3=U2aI2a-Z1---(D2)]]>由于最終計算得到的Z1、Z2、Z3都可以表示為以下公式(2)的形式：Zn＝Rn+j·Xn(2)Zn表示解方程組得到的各支路的工頻正序阻抗，n＝1、2、3，根據(jù)電路理論知識可知，其中的Rn實(shí)質(zhì)上是對應(yīng)支路的正序電阻，Xn實(shí)質(zhì)上是對應(yīng)支路的正序電抗，因此本發(fā)明最終可以實(shí)現(xiàn)確定T型接線線路的工頻正序電阻和工頻正序電抗。例如，假如基于方程組(D1)計算得到Z1的數(shù)值為：0.6935+j8.4640Ω，則可以直接確定工頻正序電阻為0.6935Ω和工頻正序電抗為8.4640Ω。下面介紹一個具體的例子，該例中，仿真測試得到的各測量方式所對應(yīng)的電壓電流數(shù)據(jù)分別為：測量方式一：U1a＝8+j0kV；I1a＝0.0325-j0.3633kA；測量方式二：U1b＝8+j0kV；I1b＝0.0229-j0.3034kA；測量方式三：U1c＝8+j0kV；I1c＝0.0411-j0.4940kA；I2c＝0.0261-j0.2812kA；將上述數(shù)值代入方程組(D1)，即可計算出各線路工頻正序阻抗，對比所設(shè)置的理論參數(shù)，計算出T型接線輸電線路工頻正序阻抗參數(shù)測量結(jié)果和相對誤差，如表2所示。表2測量結(jié)果與相對誤差從表2可以看出，所測得的T型接線線路三個支路的工頻正序阻抗參數(shù)都十分準(zhǔn)確，相對誤差都在0.6％以內(nèi)，驗(yàn)證了本方法的正確性。綜上所述，實(shí)施本發(fā)明的T型接線輸電線路工頻正序阻抗測量方法，具有以下有益效果：本發(fā)明的測量方法主要是基于三種獨(dú)立的測量方式，獲取不同電路結(jié)構(gòu)下各支路所對應(yīng)的工頻正序電壓以及工頻正序電流，從而結(jié)合三種測量方式下的電路結(jié)構(gòu)可以計算工頻正序阻抗參數(shù)。本發(fā)明所采用的三種測量方式易于實(shí)現(xiàn)，方便簡單，適合于所有T型輸電線路正序阻抗參數(shù)的測量，一旦確定了正序阻抗，則工頻正序電阻和工頻正序電抗也可同時確定，即可實(shí)現(xiàn)同時測量出T型接線線路的工頻正序電阻和工頻正序電抗；進(jìn)一步的，本發(fā)明可基于GPS技術(shù)同步采集同一時刻不同變電站各支路的電壓和電流信號，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，解決了異地信號測量的同時性問題；更進(jìn)一步的，利用傅里葉濾波算法及序分解方法處理所采集的數(shù)據(jù)，消除了諧波和其它序分量的干擾，提高了測量精度。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3