[发明专利]基于分布参数模型的输电线路工频参数在线测量方法

摘要

一种基于分布参数模型的高压输电线路工频参数在线测量方法，其特征是包括以下步骤：S1推导出单回三相输电线路的分布参数数学模型，得到：S2利用同步采集装置采集被测输电线路首端的三相电压、电流信号及末端三相电压、电流信号S3根据上式求出r₁和r₂，进一步求得输电线路工频参数Z₀、Z_m、Y₀及Y_m。本发明推导出了三相输电线路分布参数模型，使现有测量装置10kHz采样率、16位分辨率、0.1%的精度就可满足算法要求，实现输电线路工频参数在线测量的问题，具有理论和实际应用价值。

主权项

1.一种基于分布参数模型的高压输电线路工频参数在线测量方法，其特征是包括以下步骤：S1推导出单回三相输电线路的分布参数数学模型令R₀、L₀、C₀、G₀分别为三相输电线每相单位长度的自电阻、自电感、对地电容及对地电导，C、G、M₀分别为任意两相之间的单位长度互容、互导和互感；列写三相输电线路x处电压、电流与线路分布参数之间的关系：-∂ua∂x=R0ia+L0∂ia∂t+M0∂ib∂t+M0∂ic∂t-∂ub∂x=R0ib+L0∂ib∂t+M0∂ia∂t+M0∂ic∂t-∂uc∂x=R0ic+L0∂ic∂t+M0∂ia∂t+M0∂ib∂t-∂ia∂x=G0ua+C0∂ua∂ta+G(ua-ub)+G(ua-uc)+C∂(ua-ub)∂t+C∂(ua-uc)∂t-∂ib∂x=G0ub+C0∂ub∂t+G(ub-ua)+G(ub-uc)+C∂(ub-ua)∂t+C∂(ub-uc)∂t-∂ic∂x=G0uc+C0∂uc∂t+G(uc-ua)+G(uc-ub)+C∂(uc-ua)∂t+C∂(uc-ub)∂t---(1);]]>式（1）中，u_a、u_b、u_c、i_a、i_b、i_c为A、B、C三相输电线路x处t时刻的工频电压、电流；（1）式写成相量的形式为：-∂U·a∂x=(R0+jωL0)I·a+jωM0I·b+jωM0I·c-∂U·b∂x=jωM0I·a+(R0+jωL0)I·b+jωM0I·c-∂U·c∂x=jωM0I·a+jωM0I·b+(R0+jωL0)I·c-∂I·a∂x=(G0+2G+jωC0+2jωC)U·a-(G+jωC)U·b-(G+jωC)U·c-∂I·a∂x=(G+jωC)U·a+(G0+2G+jωC0+2jωC)U·b-(G+jωC)U·c-∂I·c∂x=(G+jωC)U·a-(G+jωC)U·b+(G0+2G+jωC0+2jωC)U·c---(2);]]>式（2）中，为u_a、u_b、u_c、i_a、i_b、i_c的相量形式，ω为工频角速度;令Z₀=R₀+jωL₀、Z_M=jωM₀、Y₀=G₀+jωC₀、Y_M＝G+jωC，方程（2）的解为：式（3）中，r1=Y0(Z0+2Zm);]]>r2=(Z0-Zm)(Y0+3Ym);]]>U·a1,U·b1,U·c1,I·a1,I·b1,I·c1]]>分别为线路首端，即在x=0点的三相电压、电流；当输电线路的长度为l时，线路的末端（x=l）电压、电流分别为：由（4）式得：U·a2+U·b2+U·c2=(U·a1+U·b1+U·c1)coshr1l-1r1(Z0+2Zm)(I·a1+I·b1+I·c1)sinhr1lI·a2+I·b2+I·c2=(I·a1+I·b1+I·c1)coshr1l-Y0r1(U·a1+U·b1+U·c1)sinhr1l---(5);]]>r2=1lcosh-1(U·a2-U·b2)(I·a1-I·c1)-(U·a2-U·c2)(I·a1-I·b1)(U·a1-U·b1)(I·a1-I·c1)-(U·a1-U·c1)(I·a1-I·b1)Z0-Zm=r2(U·a1-U·b1)coshr2l-(U·a2-U·b2)(I·a1-I·b1)sinhr2lY0+3Ym=r2(I·a1-I·b1)coshr2l-(I·a2-I·b2)(U·a1-U·b1)sinhr2l---(6);]]>令U·1=U·a1+U·b1+U·c1,U·2=U·a2+U·b2+U·c2,I·1=I·a1+I·b1+I·c1,I·2=I·a2+I·b2+I·c2,]]>由式（5）得：r1=1lcosh-1U·2I·2+U·1I·1U·2I·1+U·1I·2Z0+2Zm=r1U·1coshr1l-U·2I·1sinhr1lY0=r1I·1coshr1l-I·2U·1sinhr1l---(7);]]>由式（6）、式（7）得线路的阻抗参数：Z0=13[2r2(U·a1-U·b1)coshr2l-(U·a2-U·b2)(I·a1-I·b1)sinhr2l+r1U·1coshr1l-U·2I·1sinhr1l]Zm=13[-r2(U·a1-U·b1)coshr2l-(U·a2-U·b2)(I·a1-I·b1)sinhr2l+r1U·1coshr1l-U·2I·1sinhr1l]Y0=r1I·1coshr1l-I·2U·1sinhr1lYm=13[r2(I·a1-I·b1)coshr2l-(I·a2-I·a2)(U·a1-U·b1)sinhr2l-r1I·1coshr1l-I·2U·1sinhr1l]--(8);]]>S2利用同步采集装置，同步采集被测输电线路首端的三相电压、电流信号U·a1,U·b1,U·c1,I·a1,I·b1,I·c1]]>及末端三相电压、电流信号U·a2,U·b2,U·c2,I·a2,I·b2,I·c2;]]>S3根据式（6）、式（7）首先求出r₁和r₂，再根据式（8）求得输电线路工频参数Z₀、Z_m、Y₀及Y_m。