本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種三相不對稱t型輸電線路參數(shù)測量方法。

背景技術(shù)：

輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是電能輸送的載體。輸電線路參數(shù)是進行電力系統(tǒng)暫穩(wěn)態(tài)分析、狀態(tài)估計和繼電保護整定計算等必需的參數(shù)，準(zhǔn)確測量輸電線路參數(shù)對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，為了充分利用線路走廊、優(yōu)化投資，采用t型接線的輸電線路越來越多，現(xiàn)有的t型輸電線路參數(shù)測量方法都是建立在線路三相參數(shù)對稱的基礎(chǔ)上。t型輸電線路長度一般較短，常采用不換位架設(shè)方式，其三相參數(shù)不對稱，將會造成一系列三相不平衡問題，在進行t型線路參數(shù)測量時，不能忽略線路參數(shù)的不對稱性。

目前三相不對稱輸電線路參數(shù)測量方法，通過測量線路兩個端點各相電壓和電流，計算出三相不對稱線路的各相自參數(shù)和相間互參數(shù)。但是，這種測量方法只適用于一般接線形式的線路參數(shù)測量，對于含t型接線的特殊線路，由于無法測量t觸點處電壓和電流，只能測量t型線路各支路端點的三相電壓和電流，因此現(xiàn)有的三相不對稱輸電線路參數(shù)測量方法不適用于三相不對稱t型輸電線路參數(shù)測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決現(xiàn)有t型輸電線路參數(shù)測量方法沒有考慮線路三相參數(shù)不對稱的問題以及現(xiàn)有三相不對稱線路參數(shù)測量方法不適用于t型輸電線路參數(shù)測量的問題，提供了一種三相不對稱t型輸電線路參數(shù)測量方法，可以同時測量出三相不對稱t型輸電線路的36個線路參數(shù)。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的。

一種三相不對稱t型輸電線路參數(shù)測量方法，其特征在于：定義三相不對稱t型輸電線路由支路1、支路2和支路3組成，測量步驟如下：

步驟1：采用停電測量方法測量三相不對稱t型輸電線路參數(shù)，將t型線路任意兩條支路末端短接并接地，在第三條支路首端其中一相施加單相電源，另兩相接地或者開路，三相不對稱t型輸電線路的測量方式如下：

方式一、支路1加壓，支路2和支路3接地

方式一的測量方式包括：支路1的a相加單相電源，b相和c相接地或開路，支路2和支路3末端短接并接地；支路1的b相加單相電源，a相和c相接地或開路，支路2和支路3末端短接并接地；支路1的c相加單相電源，a相和b相接地或開路，支路2和支路3末端短接并接地。方式一的測量方式如表1所示。

表1支路1加壓，支路2和支路3接地的測量方式

根據(jù)方式一的測量原理，同理，在支路2或者支路3分別施加單相電源，其他兩條支路末端短路接地，這樣將形成多種獨立的測量方式，如方式二和方式三所示。

方式二、支路2加壓，支路1和支路3接地

方式二的測量方式包括：支路2的a相加單相電源，b相和c相接地或開路，支路1和支路3末端短接并接地；支路2的b相加單相電源，a相和c相接地或開路，支路1和支路3末端短接并接地；支路2的c相加單相電源，a相和b相接地或開路，支路1和支路3末端短接并接地。方式二的測量方式如表2所示。

表2支路2加壓，支路1和支路3接地的測量方式

方式三、支路3加壓，支路1和支路2接地

方式三的測量方式包括：支路3的a相加單相電源，b相和c相接地或開路，支路1和支路2末端短接并接地；支路3的b相加單相電源，a相和c相接地或開路，支路1和支路2末端短接并接地；支路3的c相加單相電源，a相和b相接地或開路，支路1和支路2末端短接并接地。方式三的測量方式如表3所示。

表3支路3加壓，支路1和支路2接地的測量方式

然后，按照方式一、方式二和方式三的測量方式分別進行接線，并對每個測量方式利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的同步授時功能，同步測量三相不對稱t型輸電線路3條支路端點的a、b、c三相電壓和三相電流數(shù)據(jù)。

步驟2：對步驟1所得每個獨立測量方式下各支路端點的三相電壓測量數(shù)據(jù)和三相電流測量數(shù)據(jù)，采用傅里葉算法得到每個獨立測量方式下各支路端點的三相基波電壓向量和三相基波電流向量；然后根據(jù)這些電壓和電流向量數(shù)據(jù)，應(yīng)用levenberg-marquardt(簡稱l-m)優(yōu)化算法求解出三相不對稱t型輸電線路參數(shù)。

在上述的一種三相不對稱t型輸電線路參數(shù)測量方法，所述步驟2中，三相不對稱t型輸電線路共有36個待測參數(shù)，zma、zmb、zmc分別是各支路的各相自阻抗，zmab、zmbc、zmac分別是各支路的相間互阻抗，yma、ymb、ymc分別是各支路的各相自導(dǎo)納，ymab、ymbc、ymac分別是各支路的相間互導(dǎo)納，其中m表示t型支路編號，m＝1、2、3；

三相不對稱t型輸電線路參數(shù)求解過程如下：

步驟2.1：根據(jù)三相不對稱t型輸電線路的π型參數(shù)模型，三相不對稱t型輸電線路各支路三相電壓滿足關(guān)系式(1)：

三相不對稱t型輸電線路各支路三相電流滿足關(guān)系式(2)、式(3)和式(4)：

上述參數(shù)方程中，m表示t型支路編號，m＝1、2、3；表示各支路端點三相電壓，表示各支路的三相電流，表示流過各支路阻抗的電流，表示t觸點處的三相電壓，表示各支路流入t觸點處的電流。由于通常只能測量出t型各支路端點的電壓和電流值，線路中間的電壓電流值和t觸點處的電壓電流值只能作為參數(shù)計算的中間變量；

步驟2.2：消去步驟2.1中線路參數(shù)方程中無法測量的這些中間變量，三相不對稱t型線路參數(shù)方程變換為如下方程：

式中：

e是單位矩陣；

步驟2.3：選擇k種獨立測量方式，測量k組獨立的各支路基波電壓和基波電流數(shù)據(jù)，步驟2.2中的變換成如下形式：

步驟2.4：根據(jù)工程經(jīng)驗，給定線路參數(shù)估計值作為計算初始值，采用l-m優(yōu)化算法，求解步驟2.3中關(guān)于線路參數(shù)的非線性方程組，直接求解出三相不對稱t型輸電線路的36個參數(shù)；l-m優(yōu)化算法求解非線性方程組的方法如下：

標(biāo)準(zhǔn)形式的非線性方程組如式(6)所示：

f(x)＝0(6)

其中：f(x)＝(f1(x),f2(x),...,fm(x))^t；x＝(x1,x2,...,xm)^t；

l-m優(yōu)化算法采用式(7)模型求解非線性方程組：

mins(x)＝min||f(x^(k))+j(x^(k))(x-x^(k))||²(7)

式中：x^(k)是第k次迭代點，f(x)在x^k處泰勒級數(shù)為f(x)＝f(x^(k))+j(x^(k))(x-x^(k))，j(x^(k))是f(x)在x^(k)處的jacobi矩陣；s(x)是f(x)的平方和；

l-m算法的迭代公式為：

x^(k+1)＝x^(k)-[j(x^(k))^tj(x^(k))+λ^(k)i]^-1j(x^(k))^tf(x^(k))(8)

式中：λ^(k)是第k次迭代的步長，f(x^(k))是f(x)在x^k處的函數(shù)值；

l-m優(yōu)化算法求解非線性方程組步驟如下：

步驟(1)：給定變量初始值x⁽⁰⁾，迭代精度ε，初始步長λ⁽⁰⁾；

步驟(2)：根據(jù)迭代公式求出x^(k+1)，并計算計算目標(biāo)函數(shù)s(x^(k+1))；

步驟(3)：如果s(x^(k+1))≤ε，則最優(yōu)解為x*＝x^(k+1)，轉(zhuǎn)到步驟(7)；否則，轉(zhuǎn)到步驟(4)；

步驟(4)：如果s(x^(k+1))≥s(x^(k))，則增大步長λ，令λ^(k)＝4λ^(k)，然后進行步驟(6)；

步驟(5)：如果s(x^(k+1))＜s(x^(k))，則減小步長λ，令λ^(k)＝0.25λ^(k)，然后進行步驟(6)；

步驟(6)：令k＝k+1，重復(fù)步驟(2)；

步驟(7)：輸出最優(yōu)解x^*，迭代結(jié)束。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：1、適用于三相不對稱t型輸電線路參數(shù)測量，也可用于三相參數(shù)對稱的t型輸電線路參數(shù)測量；2、本發(fā)明方法測量利用gps技術(shù)解決了異地信號測量的同時性問題；3、可一次性測量出三相不對稱t型輸電線路共36個線路參數(shù)。

附圖說明：

附圖1為三相不對稱t型輸電線路參數(shù)模型。

附圖2為三相不對稱t型線路參數(shù)仿真模型。

附圖3為支路1阻抗參數(shù)相對誤差對比圖。

附圖4為各支路阻抗參數(shù)相對誤差對比圖。

附圖5為各支路導(dǎo)納參數(shù)相對誤差對比圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體的說明。

實施例：

以下結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明技術(shù)方案。

三相不對稱t型輸電線路參數(shù)測量，實施例包括以下步驟：

步驟1：采用停電測量方法測量三相不對稱t型輸電線路參數(shù)，將t型線路任意兩條支路末端短接并接地，在第三條支路首端其中一相施加單相電源，另兩相接地或者開路。

本發(fā)明實施例采用的測量接線方式如下：

在支路1首端各相分別施加單相電壓，未加壓相端點接地，支路2和支路3末端短接并接地的測量接線方式如表4所示：

表4實施例中支路1加壓，支路2和支路3接地的測量方式

同理，在支路2或者支路3分別施加單相電源，其他兩條支路末端短路接地，共采用9種不同的獨立測量方式。

步驟2：采用步驟1所選擇的各種獨立測量方式，利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的同步授時功能，同步測量三相不對稱t型輸電線路3條支路端點的a、b、c三相電壓和三相電流數(shù)據(jù)；

步驟3：對步驟2所得每個獨立測量方式下各支路端點的三相電壓測量數(shù)據(jù)和三相電流測量數(shù)據(jù)，采用傅里葉算法得到每個獨立測量方式下各支路端點的三相基波電壓向量和三相基波電流向量；然后根據(jù)這些電壓和電流向量數(shù)據(jù)，應(yīng)用l-m優(yōu)化算法求解出三相不對稱t型輸電線路參數(shù)。

實施例在步驟2中將步驟1中選擇的各種獨立測量方式下的測量完成后，將各種獨立測量方式下所得測量數(shù)據(jù)保存成的文件匯總到一臺計算機中。在各獨立測量方式下，端點各相數(shù)據(jù)均取線路加壓后若干時間內(nèi)(例如0.2秒至0.4秒間)的測量數(shù)據(jù)，采用傅立葉算法分別得到各個獨立測量方式下各支路端點的三相基波電壓向量和三相基波電流向量，然后進行三相不對稱t型輸電線路參數(shù)求解。傅立葉算法為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不予贅述。

實施例三相不對稱t型輸電線路參數(shù)的求解過程如下：

根據(jù)附圖1中三相不對稱t型輸電線路的π型參數(shù)模型，得到三相不對稱t型輸電線路參數(shù)方程如下：

其中：

上述參數(shù)方程中，表示各支路端點三相電壓，表示各支路的三相電流，表示t觸點處的三相電壓，表示流過各支路阻抗的電流，其中m表示t型支路編號，m＝1、2、3。通常只能測量出t型各支路端點的電壓和電流值，線路中間的電壓電流值只能作為參數(shù)計算的中間變量。

消去式(12)-式(14)線路參數(shù)方程中無法測量的中間變量三相不對稱t型線路參數(shù)方程變換為如下方程：

式中：

e是單位矩陣；

采用步驟1中的不同的獨立測量方式，測量計算得到各獨立測量方式下的各支路三相基波電壓和基波電流數(shù)據(jù)，將式(15)中的變換成如下形式：

最后采用l-m優(yōu)化算法，求解式(15)非線性方程組，直接求解出三相不對稱t型輸電線路的36個線路參數(shù)。

用本發(fā)明技術(shù)方案對三相不對稱t型輸電線路參數(shù)進行仿真測量，根據(jù)附圖1所示的三相不對稱t型輸電線路π型線路模型，在pscad軟件中建立仿真模型，如附圖2所示，支路1、支路2和支路3的長度分別為30km、20km和15km。三相不對稱t型輸電線路各支路單位長度線路參數(shù)的理論值如表5所示。

表5三相不對稱t型輸電線路各支路單位長度線路參數(shù)的理論值

注：表5中，m表示支路編號，m＝1、2、3；z的單位為ω/km，y的單位是s/km。

t型輸電線路傳統(tǒng)參數(shù)測量方法，只能測量線路阻抗參數(shù)，采用傳統(tǒng)方法測量t型線路阻抗參數(shù)結(jié)果如表6所示。

表6采用傳統(tǒng)方法測量各支路阻抗參數(shù)仿真結(jié)果

注：表6中，m表示支路編號，m＝1、2、3；z的單位是ω/km。

采用本發(fā)明測量方法測量t型線路參數(shù)結(jié)果如表7所示。

表7采用本發(fā)明方法測量各支路參數(shù)仿真結(jié)果

注：表7中，m表示支路編號，m＝1、2、3；z的單位是ω/km，y的單位是s/km。

根據(jù)以上仿真結(jié)果，支路1、支路2和支路3采用兩種測量方法的參數(shù)測量誤差結(jié)果大致相同。對支路1采用兩種測量方法的參數(shù)測量誤差結(jié)果進行對比，對比結(jié)果如附圖3所示。兩種方法測量結(jié)果對比說明：采用本發(fā)明方法的阻抗參數(shù)測量相對誤差比傳統(tǒng)方法要小，說明本發(fā)明方法測量的三相不對稱t型線路阻抗參數(shù)結(jié)果正確。

采用本發(fā)明方法測量的三相不對稱t型線路各支路阻抗參數(shù)和導(dǎo)納參數(shù)的誤差對比結(jié)果如附圖4和附圖5所示。采用本發(fā)明方法能夠同時測量出三相不對稱t型線路的阻抗參數(shù)和導(dǎo)納參數(shù)，測量的互阻抗參數(shù)誤差要大于自阻抗參數(shù)誤差，但都在0.3％以內(nèi)；互導(dǎo)納參數(shù)誤差大于自導(dǎo)納參數(shù)誤差，但都在3％以內(nèi)，能夠滿足實際工程線路參數(shù)測量的精度要求。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。