[发明专利]一种超高压同塔三回输电线路零序参数精确测量方法

摘要

本发明公开了一种新型的超高压同塔三回输电线路零序参数精确测量方法。该方法同时测量同塔三回输电线路首末两端的零序电压和零序电流，利用全球卫星定位GPS的同步授时功能，实现对三回线路零序电压和零序电流的同步采样；通过基于分布参数的超高压同塔三回输电线路模型，得到相应的微分方程组，再通过本发明给出的测量方式与计算方法得到同塔三回输电线路的零序电阻、零序电感、零序电容参数。本发明方法基于分布参数模型，特别适合于超高压长距离同塔三回输电线路的零序参数测量，能极大地提高测量精度，可满足实际工程测量的需要。

主权项

一种超高压同塔三回输电线路零序参数精确测量方法，其特征在于，基于定义同塔三回输电线路由线路a、线路b、线路c组成，测量步骤包括：步骤1，停电测量同塔三回输电线路，将三回线路首末端三相分别短接；需要两种不同的测量方式如下：测量方式1：线路a首端加压，末端接地；线路b首端悬空或接地，末端接地；线路c首端悬空或接地，末端接地；测量方式2：线路a首端悬空或接地，末端接地；线路b首端加压，末端接地；线路c首端悬空或接地，末端接地；步骤2，利用全球卫星定位系统的同步授时功能，同步测量线路a、线路b、线路c首端和末端的零序电压数据和零序电流数据；步骤3，对步骤2所得每个独立测量方式下得到的零序电压测量数据和零序电流测量数据，采用傅立叶算法得到该独立测量方式下首端和末端的零序基波电压相量和零序基波电流相量，再利用这些相量数据将同塔三回输电线路的零序参数求解出来；所需参数包括零序自阻抗参数Z_a、Z_b，零序互阻抗参数Z_ab、Z_bc，零序自电纳参数Y_a、Y_b零序互电纳参数Y_ab、Y_bc，然后根据以下两式求解出所有的零序参数：其中，因为线路的泄漏电流很小，所以不考虑电导参数；同塔三回线路定义为平行架设且长度同为l，定义a、b、c三回输电线路首端的零序基波电压相量分别为末端的零序基波电压相量分别为首端的零序基波电流相量分别为末端的零序基波电流相量分别为零序参数求解过程如下：步骤3.1，由零序参数Z_a、Z_b、Z_ab、Z_bc和Y_a、Y_b、Y_ab、Y_bc得到输电线路首末端电压电流的关系：矩阵中的所有元素以及γ、z是和线路参数有关的中间变量；步骤3.2，将运行方式2获得的首末端零序电压和零序电流(右上角标为测量方式)代入式得到：解得中间变量γ和z：$\mathrm{\γ}=\frac{1}{l}arch\frac{({\stackrel{\·}{U}}_{b1}^2-{\stackrel{\·}{U}}_{c1}^2)({\stackrel{\·}{I}}_{b1}^2-{\stackrel{\·}{I}}_{c1}^2)}{({\stackrel{\·}{U}}_{b1}^2-{\stackrel{\·}{U}}_{c1}^2)({\stackrel{\·}{I}}_{b2}^2-{\stackrel{\·}{I}}_{c2}^2)},$$z=\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{b1}^2-{\stackrel{\·}{U}}_{c1}^2}{({\stackrel{\·}{I}}_{b2}^2-{\stackrel{\·}{I}}_{c2}^2)sh\mathrm{\γ}l}$解得零序参数步骤3.3，将运行方式1、2下获得的首末端零序电压和零序电流(右上角标为测量方式)代入得到：由以上两式分别计算出矩阵A和B的所有元素；步骤3.4，设x＝l，将矩阵A和B中的元素代入下式求解特征根p₁和p₂，并求出A₁、A₂、B₁、B₂；步骤3.5，将矩阵A、特征根p₁、p₂以及A₁、A₂代入得到矩阵T；步骤3.6，将矩阵T、B特征根p₁、p₂以及B₁、B₂代入下式，得到矩阵Z；$B=\left[\begin{array}{c}{B}_{aa}\\ B_{ab}\\ B_{ba}\\ B_{bb}\end{array}\right]=B_1\left[\begin{array}{c}\left({p_1}^2-T_4\right)Z_a+2T_2{Z}_{ab}\\ \left({p_1}^2-T_4\right)Z_{ab}+T_2\left(Z_b+Z_{bc}\right)\\ \left({p_1}^2-T_1\right)2Z_{ab}+T_3{Z}_a\\ \left({p_1}^2-T_1\right)\left(Z_b+Z_{bc}\right)+T_3{Z}_{ab}\end{array}\right]-B_2\left[\begin{array}{c}\left({p_2}^2-T_4\right)Z_a+2T_2{Z}_{ab}\\ \left({p_2}^2-T_4\right)Z_{ab}+T_2\left(Z_b+Z_{bc}\right)\\ \left({p_1}^2-T_1\right)2Z_{ab}+T_3{Z}_a\\ \left({p_1}^2-T_1\right)\left(Z_b+Z_{bc}\right)+T_3{Z}_{ab}\end{array}\right]$$Z=\left[\begin{array}{cc}{Z}_a& Z_{ab}\\ 2Z_{ab}& Z_b+Z_{bc}\end{array}\right]$步骤3.7，由Y＝TZ^‑1得到Y矩阵$Y=\left[\begin{array}{cc}{Y}_a& -Y_{ab}\\ -2Y_{ab}& Y_b-Y_{bc}\end{array}\right]$步骤3.8，根据所求得的零序参数，得到零序阻抗参数Z_a、Z_b、Z_ab、Z_bc和零序电纳参数Y_a、Y_b、Y_ab、Y_bc；步骤3.9，求出所有零序电阻、零序电感、零序电容参数；其中，符号sh(·)表示双曲正弦函数，符号ch(·)表示双曲余弦函数，符号arch(·)表示反双曲余弦函数，ω＝2πf，f为电力系统频率50Hz，l表示同塔三回线路长度。