一種基于分布參數(shù)的輸電線路零序參數(shù)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于分布參數(shù)的輸電線路零序參數(shù)測(cè)量方法，屬輸電線路參數(shù)測(cè) 量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)要安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，就必須要掌握準(zhǔn)確的線路參數(shù)，這是進(jìn)行正確 繼電保護(hù)整定和潮流計(jì)算的前提，這些參數(shù)包括零序參數(shù)和正序參數(shù)。如果計(jì)算采用的參 數(shù)不準(zhǔn)，有可能算得錯(cuò)誤的短路電流，影響設(shè)備的絕緣;或者繼保整定出錯(cuò)，使得繼保裝置 誤動(dòng)作;或者在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中得出錯(cuò)誤的結(jié)果。
[0003] 確定輸電線路零序參數(shù)的方法有公式計(jì)算法和停電測(cè)量法。由于輸電線路的零序 參數(shù)的測(cè)量受到很多因素的影響，理論計(jì)算值的精度無(wú)法滿足工程要求。
[0004] 傳統(tǒng)的零序參數(shù)測(cè)量方法是基于集中參數(shù)模型，測(cè)量誤差隨線路長(zhǎng)度的增加而增 大，這是因?yàn)榧袇?shù)模型沒(méi)有考慮線路的分布性，而線路越長(zhǎng)電容電流帶來(lái)的誤差就越 大。
[0005] 分布參數(shù)模型考慮了線路參數(shù)的分布性，即電路中同一瞬間相鄰兩點(diǎn)的電位和電 流都不相同。這說(shuō)明分布參數(shù)電路中的電壓和電流除了是時(shí)間的函數(shù)外，還是空間坐標(biāo)的 函數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是，為了解決零序參數(shù)的測(cè)量問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于分布參數(shù) 的輸電線路零序參數(shù)測(cè)量方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路零序參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明一種基于分布參數(shù)的輸電線路零序參數(shù)測(cè)量方 法包括以下步驟：
[0008] (1)建立基于分布參數(shù)的輸電線路零序參數(shù)的微分狀態(tài)方程；
[0009] (2)推導(dǎo)出零序參數(shù)微分狀態(tài)方程的解的表達(dá)式；
[0010] (3)通過(guò)測(cè)量裝置采集被測(cè)線路的電壓電流數(shù)據(jù)；
[0011] (4)將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后代入零序參數(shù)微分狀態(tài)方程的解的表達(dá)式，得到被測(cè) 輸電線路的零序參數(shù)。
[0012] 所述基于分布參數(shù)的輸電線路零序參數(shù)的微分狀態(tài)方程為：
[0013]
[0014] 式中：Ro為零序自電阻，Lo為零序自電感，Co為零序自電容，Rmq為零序互電阻，Lmo為 零序互電感，Cmo為零序互電容。
[0015] 所述微分狀態(tài)方程的通解為：
[0016]
[0017] 式中，ch是雙曲余弦，sh為雙曲正弦;A、B、C、D、γι、ρ?為輔助求解方程組所 引入的中間變量：
[0018]
[0019]
[0020] 將初始條件，即χ = ο時(shí)線路Ι、π首端零序穩(wěn)態(tài)電壓、電流向量4、?Π?、 代入式(3)，得：
[0021]
[0022]
[0023]再將末端條件，即X=1時(shí)線路1、11末端零序穩(wěn)態(tài)電壓、電流向量C>Iw.、t/Ilm、 、為代入式⑶，最后得：
[0024]
[0025] 進(jìn)而可得所求參數(shù)的表達(dá)式：
[0026]
[0027] 式中：Re為取復(fù)數(shù)的實(shí)部，Im為取復(fù)數(shù)的虛部，γι、為輔助求解方程組所 引入的中間變量。
[0028] 所述采集被測(cè)線路的電壓電流數(shù)據(jù)，應(yīng)獲取一個(gè)可供測(cè)量的零序分量；同步采集 被測(cè)線路的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0029] 所述獲取一個(gè)可供測(cè)量的零序分量可通過(guò)二種途徑:將其中一條線路停電并外加 零序電源;或者通過(guò)控制其中一條線路的繼保裝置，造成短時(shí)缺相運(yùn)行，由負(fù)荷電流提供一 個(gè)較大的零序電流。
[0030] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路零序參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量，可以 減小基于集中參數(shù)模型的傳統(tǒng)測(cè)量方法在測(cè)量長(zhǎng)距離輸電線路時(shí)誤差大的問(wèn)題，大幅提高 測(cè)量結(jié)果的精度。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為兩回互感線路的示意圖；
[0032]圖2為兩回互感線路零序的分布參數(shù)模型；
[0033]圖3為本發(fā)明測(cè)量方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明基于分布參數(shù)的輸電線路零序參數(shù)測(cè)量方法的【具體實(shí)施方式】為：
[0035] 建立基于分布參數(shù)的輸電線路零序參數(shù)的微分狀態(tài)方程;推導(dǎo)出零序參數(shù)微分狀 態(tài)方程的解的表達(dá)式;通過(guò)測(cè)量裝置采集被測(cè)線路的電壓電流數(shù)據(jù);將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 后代入零序參數(shù)微分狀態(tài)方程的解的表達(dá)式，得到被測(cè)輸電線路的零序參數(shù)。下面結(jié)合理 論推導(dǎo)和原理圖，以兩回相鄰的參數(shù)相同的互感輸電線路為例，對(duì)本實(shí)施例所提出的測(cè)量 方法做詳細(xì)說(shuō)明。
[0036] 步驟一，根據(jù)線路的分布參數(shù)模型，建立基于分布參數(shù)的輸電線路零序參數(shù)的微 分狀態(tài)方程。由于實(shí)際線路中自電導(dǎo)和互電導(dǎo)比較小，可以忽略不計(jì)，所以需要進(jìn)行實(shí)測(cè)的 零序參數(shù)只有自電阻Ro、自電感Lo、自電容Co、互電阻Rmq、互電感Lmq、互電容Cmq。但是自電導(dǎo) 和互電導(dǎo)的求解表達(dá)式在采用分布參數(shù)模型的分析方法中是可以得到的。
[0037] 兩回互感線路如圖1所示，兩回互感線路零序的分布參數(shù)模型如圖2所示，可以得 到兩條耦合的線路I、II的微分方程關(guān)系如下：
[0038](1)
[0039] 因?yàn)閷?shí)際線路中的電壓
、電流量均為正弦量，所以可以得到相量形式的微分方程 組。
[0040]
(2)
[0041 ] 式中：Ro為零序自電阻，Lo為零序自電感，Co為零序自電容，Rmq為零序互電阻，Lmo為 零序互電感，Cmo為零序互電容。
[0042] 步驟二，推導(dǎo)出零序參數(shù)微分狀態(tài)方程的解的表達(dá)式。
[0043] 由式(2)可以得到微分方程組的通解：
[0044]
(3)
[0045] 式（3)中，ch是雙曲氽弦，sh為雙曲止弦；A、B、C、D、γ!、為輔助求解方程 組所引入的中間變量：
[0046] (4)
[0047] (5)
[0048] 將初始條件，即X = 0時(shí)線路I、II首端零序穩(wěn)態(tài)電壓、電流向量、&、/Ib. 代入式(3)，得：
[0049]
(6)
[0050] 再將末端條件，即X=1時(shí)線路1、11末端零序穩(wěn)態(tài)電壓、電流向量C>Im、t/nw、 4、4?代入式⑶，最后得：
[0051 ]
Γ)
[0052]進(jìn)而可得所求參數(shù)的表達(dá)式：
[0053
(8)
[0054]式中：Re為取復(fù)數(shù)的實(shí)部，Im為取復(fù)數(shù)的虛部，γι、為輔助求解方程組所 引入的中間變量。
[0055]步驟三，通過(guò)測(cè)量裝置采集被測(cè)線路的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0056] 1)獲取一個(gè)可供測(cè)量的零序分量。輸電線路正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)存在一較小的零序電 流。當(dāng)這個(gè)零序電流不夠大到用于工程測(cè)量時(shí)，可以通過(guò)但不限于以下兩種方式來(lái)獲取一 個(gè)可供測(cè)量的零序分量:將其中一條線路停電并外加零序電源;或者通過(guò)控制其中一條線 路的繼保裝置，造成短時(shí)缺相運(yùn)行，由負(fù)荷電流提供一個(gè)較大的零序電流。
[0057] 2)同步采集被測(cè)線路的電壓電流數(shù)據(jù)。在獲取了一個(gè)足夠大的零序分量后，通過(guò) 具有A/D數(shù)據(jù)采集及數(shù)字信號(hào)處理功能的測(cè)量裝置同時(shí)采集待測(cè)兩條線路首、末端的三相 電壓、電流數(shù)據(jù)。值得注意的是，為了達(dá)到在不同測(cè)量點(diǎn)同時(shí)采集數(shù)據(jù)的要求，需要采取必 要的時(shí)間同步措施，如GPS時(shí)間同步。
[0058]式(9)為采集到的線路I首、末端的三相電壓、電流數(shù)據(jù)，式（10)為采集到的線路II 首、末端的三相電壓、電流數(shù)據(jù);其中k為采樣點(diǎn)，下標(biāo)第一個(gè)字母1、11