電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力輸配電線路電氣參數(shù)在線 測量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)運行、分析人員對電網(wǎng)特性的把握依賴于基于電網(wǎng)模型的實時監(jiān)測分 析。準(zhǔn)確的電網(wǎng)參數(shù)是形成準(zhǔn)確的電網(wǎng)模型進行電力系統(tǒng)計算的基礎(chǔ)。因此，提高電網(wǎng)參 數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性，對特大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重大意義。
[0003] 鑒于每條線路具體情況不同，而輸電線路尤其是220kV及以上電壓等級線路幾乎 都有與之平行走向或同桿架設(shè)的運行線路，這給輸電線路的參數(shù)測量帶來很大干擾和困 難。由于影響因素較多，加之設(shè)計理論計算中或多或少考慮欠周全，可能造成線路實際參數(shù) 與設(shè)計參數(shù)相差較大，進而影響狀態(tài)估計、潮流計算、網(wǎng)損分析、故障分析和繼電保護整定 計算的準(zhǔn)確率和計算結(jié)果的可靠性。所以DL/T584 - 95《3kV~110kV電網(wǎng)繼電保護裝置 運行整定規(guī)程》和DL/T559 - 94《220kV~500kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程》要求 110千伏以上線路都要提供工頻參數(shù)實測值，以提高電網(wǎng)運行參數(shù)的可靠性和準(zhǔn)確度為基 礎(chǔ)，保證基于電網(wǎng)運行參數(shù)的電力系統(tǒng)多個環(huán)節(jié)的計算、研宄與分析工作。
[0004] 在線路參數(shù)實測工作中，由于線路過長、測量裝置容量不足或者平行線路互感等 因素的影響，線路停電測量方式取得的實測參數(shù)經(jīng)常與理論值相差較大，因而準(zhǔn)確性被質(zhì) 疑。另外，目前的線路參數(shù)實測裝置在測量過程中需要線路停電，liokv及以上線路停電 會使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得薄弱，因此，電網(wǎng)運行管理部門需要一種更為準(zhǔn)確的、在線的線路實測裝 置。
[0005] 總而言之，目前需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個技術(shù)問題是：如何在輸配電 系統(tǒng)正常運行情況下找到一種工作全面，高效的裝置及方法來實現(xiàn)輸配電線路的實時在線 測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測量裝 置及方法，本發(fā)明對輸配電線路進行實時的在線測量，它具有能實時監(jiān)測線路阻抗，結(jié)構(gòu)設(shè) 計合理，實用性強，成本低，工作效率高的優(yōu)點。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0008] 電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測量裝置，包括多個測量單元，每個測量單元均通 過數(shù)據(jù)集中器與主站系統(tǒng)通信，測量單元之間通過時鐘同步單元進行時間同步，測量單元 每隔設(shè)定時間通過一次CT即電流互感器及一次PT即電壓互感器采集在同一時間點下相應(yīng) 測量點同步相量數(shù)據(jù)，所述測量單元還通過量程切換電路與測量電流傳感器和保護電流傳 感器相連，利用量程切換電路在線路出現(xiàn)故障時仍能記錄對應(yīng)的波形，測量單元將采集數(shù) 據(jù)通過數(shù)據(jù)集中器發(fā)送至主站系統(tǒng)。
[0009] 所述時鐘同步單元用于為測量單元提供準(zhǔn)確的時鐘，包括FPGA控制器、授時模 塊、恒溫晶振、光發(fā)射器及光接收器；所述恒溫晶振用于為FPGA控制器提供穩(wěn)定的時鐘，所 述FPGA控制器與授時模塊進行通信，授時模塊通過授時天線獲得測量單元的時鐘，授時模 塊通過串口將精確到秒級別的時間、坐標(biāo)信息發(fā)送至FPGA控制器，將精確到納秒級別的準(zhǔn) 確時間通過Plush脈沖信號進行標(biāo)定后發(fā)送至FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器再將時鐘信號通 過光發(fā)射器發(fā)送給測量單元，所述光接收器用于在授時天線架設(shè)不方便的情況下接收外界 標(biāo)準(zhǔn)的時鐘信號并傳送至FPGA控制器。
[0010] 所述授時模塊根據(jù)應(yīng)用選擇GPS模式、北斗模式或GPS+北斗模式這三種模式中的 一種。
[0011] 所述測量單元包括DSP控制器、AD轉(zhuǎn)換器及網(wǎng)絡(luò)控制器；光接收器用于接收時鐘 同步單元發(fā)出的時鐘信號，所述DSP控制器與網(wǎng)絡(luò)控制器通信，網(wǎng)絡(luò)控制器為W5100型網(wǎng)絡(luò) 接口芯片，網(wǎng)絡(luò)控制器與RJ45接口通信，RJ45接口通過網(wǎng)線、WIFI或3G對外通信；
[0012] 所述DSP控制器與SD卡進行通信；DSP控制器輸入端還與AD轉(zhuǎn)換器相連，AD轉(zhuǎn)換 器接收的信號是外部一次CT與PT獲取的線路電壓電流模擬量。
[0013] 所述DSP控制器對數(shù)字量的輸入通過光電隔離后進行接收，對數(shù)字量輸出通過光 電隔離后進行輸出；所述DSP控制器還與光接收器及光發(fā)射器相連。
[0014] 所述AD轉(zhuǎn)換器通過量程切換電路與測量CT和保護CT相連，測量CT通過第一并 聯(lián)電路與AD轉(zhuǎn)換器的一路相連，第一并聯(lián)電路包括兩個并聯(lián)單元，每個并聯(lián)單元包括相串 聯(lián)的放大器與撥碼開關(guān)；測量CT及保護CT分別通過撥碼開關(guān)與第二并聯(lián)電路相連，第二并 聯(lián)電路與第一并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)相同。
[0015] 所述多個測量單元分別安裝在電力線路的兩端，每一端的電力線路的測量單元均 通過數(shù)據(jù)集中器與主站系統(tǒng)相連。
[0016] 測量單元用于完成電力輸配電線路的參數(shù)采集，該輸配電線路參數(shù)主要包括線路 兩端的三相電壓及電流同步相量數(shù)據(jù)。一個時鐘同步單元可以連接六個測量單元，如需級 聯(lián)更多的測量單元，光發(fā)射器用于向級聯(lián)測量單元發(fā)射時鐘信號。測量CT和保護CT是測 量裝置里面的二次CT，非變電站一次CT。這里的一次不是CT的一次側(cè)，而是指的是變電站 一次電氣范圍或者控制保護裝置所屬的二次電氣范圍。
[0017] 電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測量方法：具體工作步驟如下：
[0018] 步驟一：在線路兩端分別安裝測量單元，分別獲取線路兩端的電流、電壓同步相量 數(shù)據(jù)，電流、電壓同步相量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)集中器傳送至主站系統(tǒng)；
[0019] 步驟二：主站系統(tǒng)接收兩端測量的帶有準(zhǔn)確時標(biāo)的相角、幅值、頻率數(shù)據(jù)并進行存 儲；
[0020] 步驟三：通過測得的線路兩端的數(shù)據(jù)計算出該條線路的正序31型等值參數(shù)和零 序阻抗。
[0021] 所述步驟一的具體步驟為：
[0022] (1-1)數(shù)據(jù)采集終端DPMU作為測量單元安裝在線路兩端；
[0023] (1-2)通過GPS同步時鐘單元提供的時標(biāo)在同一時間點下采集相應(yīng)節(jié)點的同步相 量數(shù)據(jù)并向主站系統(tǒng)傳輸；
[0024] 所述步驟三的正序31型等值參數(shù)計算的具體步驟為：
[0025] (3-1)采用基于分布參數(shù)模型建立輸電線路31型等值電路；