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原文发表在《电力系统自动化》2017年第41卷第11期，欢迎品读。 温馨提醒: 进入《电力系统自动化》微信号首页, 点击右下角“微文微站”, 可分类搜索、阅读历史好文。 梁志瑞, 牛胜锁, 靳楠. 交流输电线路参数测量现状及发展趋势 [J]. 电力系统自动化, 2017, 41(11): 181-191. DOI: 10.7500/ AEPS20160907035. LIANG Zhirui, NIU Shengsuo, JIN Nan. Current Status and Development Trend of AC Transmission Line Parameter Measurement [J]. Automation of Electric Power Systems, 2017, 41(11): 181-191. DOI: 10.7500/ AEPS20160907035. 交流输电线路参数测量现状及发展趋势 DOI: 10.7500/AEPS20160907035 梁志瑞，牛胜锁，靳楠   输电线路参数的准确性直接关系到电力系统各项计算的准确性，进而影响到系统的安全稳定运行。纯粹的理论计算方法很难完全计及影响线路参数的诸多因素，计算的线路参数误差大，故中华人民共和国电力行业标准《DL/T 559-94 220～500kV 电网继电保护装置运行整定规程》等多部规程中规定架空输电线路参数必须实测。目前诸多学者围绕输电线路参数的测量工作（尤其是在线测量工作）展开研究，取得了丰硕成果。 单回输电线路参数的分析和计算需要考虑本回线路a，b，c各相导线的自参数和三相导线之间的耦合互参数。多回并行输电线路(两回及以上)参数的分析计算除了分析各回线路内部的作用机理外，还需要分析各回输电线路之间的耦合互参数。因此，就输电线路参数测量而言，按照被测对象的特征可将输电线路分为两类，即单回输电线路和多回并行输电线路（也称多回平行输电线路、多回耦合输电线路、同杆架设多回输电线路等）。 当各回输电线路都经过完全换位后，可以认为每回线路的a，b，c三相对称布置，由于其对称性，实际中的三相参数模型可以解耦成单相电路模型。工程中三相不完全换位甚至三相不换位的输电线路，往往也是按照三相对称布置的方式去测量其参数，这也是目前工程中的实际做法。当不换位线路引起的参数不对称性不能忽略时，线路的三相之间就不能解耦，不对称线路的参数和测量方法要复杂得多。 输电线路的模型是指从其两端看入的电气等值模型，既可以是一种等值电路，也可以是一组等值电路方程。无特殊说明时认为每回线路的a，b，c三相均对称布置，因而每回三相输电线路的等值电路均可以解耦成单相等值电路。 1）单回输电线路电路模型 单回输电线路模型可以分为一般线路模型、分布参数模型和序参数模型。 一般线路模型是指不考虑线路参数的分布参数特性，利用线路简单的集中参数制定的线路模型。一般线路模型没有考虑线路参数的分布特性，有一定的误差，在工程上一般用于中等长度及以下的输电线路，其误差可以忽略。一般线路模型分为一字型等值电路和π型等值电路两种，如图1和图2所示。 图1 一字型等值电路 图2 π型等值电路 分布参数模型是从线路的微单元入手建模，建立从线路两端看入的完全等值的线路模型。它可分为两种形式：一种是从线路微元入手（见图3）建立的分布参数模型（见式1），它是一个方程组；另一种是以π型等值电路的形式表示，如图4所示，式中Z' 和Y' 可由Z1、Y1及线路长度求取。 图3 基于分布参数特性的建模分析电路 图4 分布参数模型的π型等值电路 a，b，c三相对称布置的单回输电线路的正序与负序的电路模型及参数完全相同，其零序模型与正序模型类似，只是参数值不同。 2）多回耦合输电线路电路模型 每回线路的a，b，c三相对称布置的n回并行输电线路，每回线路的正、负序参数相同，且与其他回路的线路无耦合，与单回输电线路电路模型类似。其零序等值电路制定时，可将每回线路的a，b，c三相导线看成一根等值导线，从而可等值成为n根导线的耦合电路，如图5所示。 图5 n-π型零序集总参数电路模型 3）三相不对称布置输电线路的电路模型 三相不对称布置的输电线路，其三相无法解耦，因此它的模型要复杂得多。  输电线路参数测量工作有3个关键环节：首先是被测线路是否允许退出运行；其次是基本量的测取；最后是根据基本量计算线路参数。因此，本文按照是否要求被测线路退出运行、抗干扰测量手段、参数计算方法3个方面对输电线路参数测量方法进行归纳。 1）按照是否要求被测线路退出运行分类 被测输电线路退出运行（俗称“离线”）后测量其线路参数的方法称为离线测量法。在被测线路不退出运行（俗称“在线”）的方式下采集有关的电气信息，对其线路参数进行测量计算的方法称为在线测量法。离线测量法的测量过程中需要线路停电，影响系统正常运行。在线测量法的主要问题在于零序信号的产生，有时需要人为使断路器动作，存在一定的安全隐患。 2）按照抗干扰测量方法进行分类 在测量线路参数时，常常有其他线路的互感影响而造成的干扰，有时干扰电压高达数千伏甚至数万伏，干扰电流达数十安，此时干扰对测量的影响不能忽略。这时需要一定的手段来降低干扰电压对于参数测量的影响，最为常用的抗干扰方法有异频法和增量法。异频法原理与工频法类似，只是用异频信号电源替代了工频信号电源，异频信号电源一般采用频率为40～60Hz。增量法人为地短时制造可供测量用的足够大的零序电流，在互感线路中产生零序电流和零序电压的增量，以此来消除正常运行时外部干扰产生的零序电压和零序电流对零序参数测量的影响。 3）按照参数计算方法进行分类 对测量基本量进行计算处理，然后代入相应的计算公式才能求得输电线路的参数。测量基本量的形式不同时，其相应的计算模型和数学求解方法也有很大差异，从计算模型和数学求解方法方面可把输电线路参数测量方法分为相量计算法、微分法、积分法和拉普拉斯变换法等多种类型。 1）多回耦合输电线路在线测量时零序信号的产生 对于多回耦合输电线路，采用在线测量方法时最大的困难在于线路中零序电流信号的产生。现在工程上采用在相关线路上短时断开一相来产生零序电流信号的方法，该方法可以较好地产生测量需要的零序信号，但要使系统处在一种断相故障模式下，有一定风险，而且采用该方法时也曾引起过系统的异常反应，因而这种方法目前一般也不建议采用。建议有关部门立项研究该方法使用的可行性，并制定相应的试验操作规范，使得这种方法能够得以安全的推广。 2）含T接线路和非全程并列多回输电线路参数测量 工程实际中，新建变电站后往往需要从已有输电线路中间的T接线路对新建变电站供电，这种情况下各段输电线路的参数需要重新测量。在T接线路处不具备安装测量设备的条件，此时要实现线路参数的在线测量存在一定困难。另外，对于非全程并列多回长距离输电线路零序互感参数，目前没有较好的办法进行在线测量。 3）适用于输电线路参数在线测量的WAMS 目前广泛装设于电力系统的WAMS一般用于电力系统运行状态的监测，大多数情况下一般不能较好地适用于线路参数的在线测量工作。研究可根据监测需要灵活装设于电力系统的相量测量单元，组建灵活WAMS，用于输电线路参数的在线测量是较为可行的一种方案。 4）非接触式测量方法在参数测量中的应用 非接触式测量方法利用传感器测量架空线路周围测量点的工频磁场或感应电压，建立反演逆推数学模型，通过优化算法估算出线路电流和电压值，进而提取特征参数，从而实现线路电流和电压的非接触测量。该方法可以加以推广应用在输电线路参数测量中，尤其针对T接线路或非全程并行多回输电线路等不方便装设互感器的测量点，利用该方法可以实现节点电压和支路电流的非接触测量，用于输电线路参数的测量工作。 5）输电线路并联电抗器、阻波器及耦合电容器对参数测量的影响及对策 安装在超（特）高压长距离输电线路首末端的并联电抗器会对线路工频参数的测量产生影响，应该在参数测量时将该并联电抗器退出运行；在对超短输电线路(5km以下)参数测量时，应在串联其中的载波通信阻波器的两端并接一条良导体；并联在输电线路上的载波通信耦合电容器与结合滤波器串联后再接地，输电线路参数测量时，须打开结合滤波器的接地连接线。 输电线路参数是电力系统进行各项分析计算的重要基础参数，参数的准确获取对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。国内外的专家学者对该问题展开了持续的研究工作，取得了丰硕成果。今后输电线路参数测量工作必将朝着对电力系统正常运行的影响越来越小、测量的抗干扰能力越来越强、测量结果精确度越来越高、测量工作越来越简便等方向发展。 轻点蓝字, 查看相关微文
梁志瑞，华北电力大学教授。主要研究方向：电力系统自动化、电力系统监测与故障诊断技术。
牛胜锁，博士，华北电力大学讲师。主要研究方向：广域测量技术与电能质量监测与分析。
靳楠，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生。主要研究方向：输电线路参数测量方法。 |
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