本发明主要针对三相输电线路处于不对称状态下工频序阻抗的在线测量问题，提出了一种测量方法，属于测控
技术领域：
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背景技术：
：输电线路作为电能传输的主要通道，其工频序阻抗参数的在线准确测量，对于电能正常传输、潮流计算、稳定分析、继电保护整定等工作具有重要的实际意义。针对传统离线测量方法操作繁琐、适用性差的问题，研究方便、准确的输电线路阻抗在线测量方法，是一项需要探索的课题。在线测量也可称为带电测量，是指在所有线路都不停电或者不完全停电的条件下，利用新设备和技术实现输电线路参数的测量。在线测量输电线路工频参数具有以下优点：(1)在线测量可以不受线路必须停电条件的约束，避免因为测量而使线路停电进而造成的损失，提高了电力系统的经济性和可靠性。(2)通过对线路参数进行在线测量，可以对其状态进行在线检测，能够尽早发现存在的隐患并及时排除。随着电力系统的发展，多回线平行架设的布置方式在系统中占的比例越来越高，电磁耦合作用对线路阻抗参数的影响越来越大。输电线路阻抗参数的准确测量，必须要考虑线路之间的耦合作用。由于输电线路可能处于不对称的运行状态，所以其阻抗参数在线测量时也要考虑其影响。因此，本文提出了一种新的三相输电线路工频序阻抗参数在线测量的方法。技术实现要素：本发明的目的在于针对目前输电线路阻抗参数在线测量方法中存在的不足，提出一种准确的考虑输电线路参数不对称性的工频序阻抗在线测量方法，为系统的安全可靠运行提供参考。本发明所述问题是按照以下述技术方案实现的：一种三相输电线路工频序阻抗在线测量方法，所述方法首先建立三相不对称输电线路的电路模型，得出输电线路阻抗参数计算的欠定性方程；然后针对阻抗参数的计算方程，形成超定方程组；最后利用复数域内的最小二乘法，推导出三相不对称输电线路工频各序阻抗参数的计算公式。上述一种三相输电线路工频序阻抗在线测量方法，所述方法按照以下步骤进行：a)分析三相不对称线路的特点，建立三相不对称输电线路的电路模型，得出输电线路阻抗参数计算的方程组，该方程组是欠定性的；b)针对线路阻抗参数计算方程组的欠定性，通过对线路的相关电压与电流量进行多次测量，形成超定方程组；c)利用复数域内的最小二乘法，对超定方程组进行求解，推导出三相不对称输电线路工频各序阻抗参数的计算公式。上述一种三相输电线路工频序阻抗在线测量方法，建立三相不对称输电线路的电路模型，得出参数计算的欠定性方程的具体步骤如下：①根据电路理论，分析三相电路的特点，只考虑线路的阻抗参数，计及线路之间的互阻抗，可以得到不对称输电线路的阻抗参数等效电路。见附图1。②根据等效电路自阻抗、互阻抗与电压电流量之间的关系，得出等效电路的代数方程组如公式(1)所示，该方程组是欠定性的。U·a=ZaI·a+ZabI·b+ZacI·cU·b=ZabI·a+ZbI·b+ZbcI·cU·c=ZacI·a+ZbcI·b+ZcI·c---(1)]]>式中，Za，Zb，Zc分别为各相自阻抗；Zab，Zbc，Zac分别为每两相互阻抗；分别为输电线路A，B，C三相的电流；分别是输电线路A，B，C三相前后端的电压。上述一种三相输电线路工频序阻抗在线测量方法，选取合适电压电流测量对象进行多次测量，并对所测量信号进行处理的具体步骤如下：选择对各相输电线路前后端电压与各相的电流量进行多次测量，并对所测量的电压电流信号采样数据进行傅里叶分解，去除谐波的影响，提取工频分量的信息，形成超定方程组。电压与电流信号的每次测量数据要严格保证来自于同一时刻。上述一种三相输电线路工频序阻抗在线测量方法，针对线路参数计算方程的欠定性，形成超定方程的具体步骤如下：根据公式(1)的欠定性方程组，利用傅里叶分解之后得到的电压与电流工频分量信息，建立以下求解线路阻抗参数的超定方程组：U·a(1)=ZaI·a(1)+ZabI·b(1)+ZacI·c(1)U·b(1)=ZabI·a(1)+ZbI·b(1)+ZbcI·c(1)U·c(1)=ZacI·a(1)+ZbcI·b(1)+ZcI·c(1)...U·m(1)=ZaI·a(m)+ZabI·b(m)+ZacI·c(m)U·b(m)=ZabI·a(m)+ZbI·b(m)+ZbcI·c(m)U·c(m)=ZacI·a(m)+ZbcI·b(m)+ZcI·c(m)---(2)]]>式中，为第一次到第m次测量得到的A相电压工频分量，为第一次到第m次测量的A相电流工频分量，B、C相同理。将其写成矩阵形式：U·=I·Z---(3)]]>式中，Z＝[ZaZbZcZabZbcZac]T；I=Ia(1)00Ib(1)0Ic(1)0Ib(1)0Ia(1)Ic(1)000Ic(1)0Ic(1)Ia(1)..................Ia(m)00Ib(m)0Ic(m)0Ib(m)0Ia(m)Ic(m)000Ic(m)0Ic(m)Ia(m)]]>得到输电线路的阻抗参数矩阵为：Z=(I·TI·)-1(I·TU·)---(4)]]>附图说明附图1为输电线路阻抗参数等效电路。具体实施方式本发明提出了一种考虑输电线路参数不对称性的阻抗在线测量方法，为系统的安全可靠运行提供参考。为了实现对线路阻抗参数的准确测量，建立了考虑线路互阻抗的等效电路。本发明所述方法的实施主要有三部分内容。一是建立三相不对称输电线路的电路模型，得到输电线路阻抗参数计算的欠定性方程组；二是针对方程组的欠定性，选取相关的电压与电流量，形成阻抗计算的超定方程组；最后利用复数域内的最小二乘法，推导出三相不对称输电线路工频各序阻抗参数的计算公式。本发明所提线路阻抗测量方法与一般方法不同的是，一般方法只针对于线路在离线状态下对其阻抗进行测量，而本方法适用于线路的在线运行状态；此外，本方法考虑了线路之间存在不对称性与互阻抗，并最终得到线路的各序阻抗。本发明建立输电线路等效电路，得到输电线路阻抗参数计算的欠定性方程组的具体实施方式如下：根据电路理论，分析三相电路的特点，只考虑线路的阻抗参数，计及线路之间的互阻抗，可以得到不对称输电线路的阻抗参数等效电路。见附图1。根据等效电路自阻抗、互阻抗与电压电流量之间的关系，得到等效电路的代数方程组如下：U·a=ZaI·a+ZabI·b+ZacI·cU·b=ZabI·a+ZbI·b+ZbcI·cU·c=ZacI·a+ZbcI·b+ZcI·c---(5)]]>式中，Za，Zb，Zc分别为各相自阻抗；Zab，Zbc，Zac分别为每两相互阻抗；分别为输电线路A，B，C三相的电流；分别是输电线路A，B，C三相前后端的电压。上述三相不对称输电线路等效模型的代数方程中，Za，Zb，Zc，Zab，Zbc，Zac是待求未知量，但是只有三个方程，显然方程组是欠定性的。本发明针对线路参数计算方程组的欠定性，形成超定方程的具体实施方式如下：选择对输电线路各相前后端电压与各相的电流量进行多次测量，为了去除谐波对工频序阻抗在线测量的干扰，对所测量的电压电流信号进行傅里叶分解，并提取工频分量的幅值与相位信息形成超定方程组。此外，要保证每组电压与电流量均来自于同一时刻的测量值。为保证线路阻抗参数测量的准确性，对线路的电压与电流的测量一般情况下不少于5组数据。建立求解线路阻抗的超定方程组如下：U·a(1)=ZaI·a(1)+ZabI·b(1)+ZacI·c(1)U·b(1)=ZabI·a(1)+ZbI·b(1)+ZbcI·c(1)U·c(1)=ZacI·a(1)+ZbcI·b(1)+ZcI·c(1)...U·m(1)=ZaI·a(m)+ZabI·b(m)+ZacI·c(m)U·b(m)=ZabI·a(m)+ZbI·b(m)+ZbcI·c(m)U·c(m)=ZacI·a(m)+ZbcI·b(m)+ZcI·c(m)---(6)]]>式中，为第一次到第m次测量得到的A相电压工频分量，为第一次到第m次测量的A相电流工频分量，B、C相同理。将其写成矩阵形式：U·=I·Z---(7)]]>式中，Z＝[ZaZbZcZabZbcZac]T；I=Ia(1)00Ib(1)0Ic(1)0Ib(1)0Ia(1)Ic(1)000Ic(1)0Ic(1)Ia(1)..................Ia(m)00Ib(m)0Ic(m)0Ib(m)0Ia(m)Ic(m)000Ic(m)0Ic(m)Ia(m)]]>本发明对阻抗参数计算超定方程进行求解，得到各序阻抗的具体实施方式如下：输电线路的阻抗参数矩阵为：Z=(I·TI·)-1(I·TU·)---(8)]]>在得到输电线路计算的超定方程之后，利用复数域内的最小二乘法，可以对三相不对称输电线路的阻抗参数进行计算，继而可以求解线路的各序阻抗。由阻抗矩阵：Zabc=ZaZabZacZabZbZbcZacZbcZc---(9)]]>与转换矩阵：A=1111a2a1aa2---(10)]]>可以得到线路的各序阻抗：Z012=A-1ZabcA=Z0Z01Z02Z01Z1Z12Z02Z12Z2---(11)]]>实例分析另外，为了验证本发明的有效性与准确性，进行了以下实验：根据上述方法，搭建三相阻抗不对称输电线路的仿真模型，三相输电线路长度为20公里，线路电压为220kV，负荷为100MW。对相关的电压与电流进行多次测量，使用上述方法，计算输电线路的零序阻抗和正序阻抗。结果如表1所示。表1仿真测试结果仿真结果表明，零序阻抗模值和阻抗角度值误差分别为0.2501％和0.1533％，正序阻抗模值和阻抗角度值误差分别为0.1974％和0.1011％。其误差远小于实际工程的误差要求，表明该方法具有有效性与准确性。当前第1页1 2 3