同杆双回输电线路两端测量相量的校正方法、装置及系统与流程

本发明属于输电线路相位测量领域，具体涉及一种同杆双回输电线路两端测量相量的校正方法、装置及系统。
背景技术：
：随着我国经济的快速增长，用电负荷的规模和数量不断增加，用户对电网的要求不断提高。相比于单回路输电，多回输电输送功率高，系统送电可靠性较高，目前在高压输电系统中被广泛采用。相比于同步相量测量装置(phasormeasurementunit，pmu)，故障录波设备以其低成本、记录波形方便等优势，被广泛应用于220kv及以上输电线路中。然而，对于一条输电线路而言，其两端故障录波装置测量存在一定的非同步误差，使得故障录波数据的相位信息失去利用价值。此外，非同步相位会降低利用稳态同步相量的输电线路故障测距精度。因此，解决线路两端故障录波装置测量相量的相位校准问题，对于提升故障录波数据价值，减小输电线路故障定位误差具有重要意义。目前，对于故障录波设备测量的线路两端相量，没有系统的非同步相位校正方法。因此研究原理简单、实用性强的同杆双回输电线路两端测量向量的校正方法不仅具有理论研究价值，而且对于工程实践具有重要的现实意义。技术实现要素：针对上述问题，本发明提出一种同杆双回输电线路两端测量相量的校正方法、装置及系统，无需同步测量，具有较高的相位校正精度。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：第一方面，本发明提供了一种同杆双回输电线路两端测量相量的校正方法，包括：(1)获取正常运行的双回输电线路两端稳态电压和电流向量，分别记为us、is、ue和ie，其中us、is分别为双回输电线路首端稳态电压和电流向量，ue、ie分别为双回输电线路末端稳态电压和电流向量；(2)基于所述双回输电线路两端稳态电压和电流向量，利用六序分量法计算出双回输电线路首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数(3)基于首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数计算出距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量；(4)基于所述距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量，以双回输电线路首端稳态电压、电流相位为参考，计算当距离首端设定距离处时双回输电线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差；(5)从双回输电线路首端起重复步骤(3)和(4)，直至线路末端，构建非同步相位差向量γ；(6)将所述非同步相位差向量γ内的各非同步相位差求和，并求平均值，即为双回输电线路首、末端电压电流相量的实测相位与真实相位间的非同步相位差θ，并基于所述非同步相位差θ进行相位校正。优选地，所述us、is、ue和ie的计算公式为：其中，分别表示双回输电线路首端第一回线a、b、c相电压相量；分别表示双回输电线路首端第二回线a、b、c相电压相量；分别表示双回输电线路首端第一回线a、b、c相电流相量；分别表示双回输电线路首端第二回线a、b、c相电流相量；分别表示双回输电线路末端第一回线a、b、c相电压相量；分别表示双回输电线路末端第二回线a、b、c相电压相量；分别表示双回输电线路末端第一回线a、b、c相电流相量；分别表示双回输电线路末端第二回线a、b、c相电流相量。优选地，所述双回输电线路首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数的计算公式分别为：其中，m为六序分量解耦矩阵；a为旋转因子；zl和yl分别为线路单位长度阻抗矩阵和导纳矩阵；[](5,5)表示取矩阵的第5行第5列的元素；[](5)表示取向量第5个元素优选地，所述距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量的计算公式为：其中，δx为步长，l为双回输电线路总长，l＝nδx；分别为距离双回输电线路首端kδx处的同序正序电压相量，0≤k≤n；p(kδx)、q(kδx)分别为的实部、虚部；w(kδx)、v(kδx)分别为的实部、虚部，分别为双回输电线路首端同序正序电压、电流相量；分别为双回输电线路末端同序正序电压、电流相量；分别为双回输电线路同序正序传播常数和波阻抗。优选地，所述当距离首端设定距离处时双回输电线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差的计算公式为：其中，δ(kδx)为当距离首端kδx处时双回输电线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差；δr(kδx)和δi(kδx)分别为利用的实、虚部相等所求的非同步相位差。优选地，所述非同步相位差向量具体为：其中，δx为步长，l为双回输电线路总长，l＝nδx，0≤k≤n，δ(kδx)为当距离首端kδx处时双回输电线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差；函数fz()为取实数的整数部分。优选地，所述非同步相位差θ的计算公式为：其中，γ(k)为取非同步相位差向量γ的第k个元素；符号“||”为取绝对值。第二方面，本发明提供了一种同杆双回输电线路两端非同步测量相量的相位校正装置，包括：获取模块，用于获取正常运行的双回输电线路两端稳态电压和电流向量，分别记为us、is、ue和ie，其中us、is分别为双回输电线路首端稳态电压和电流向量，ue、ie分别为双回输电线路末端稳态电压和电流向量；第一计算模块，用于基于所述双回输电线路两端稳态电压和电流向量，利用六序分量法计算出双回输电线路首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数第二计算模块，用于基于首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数计算出距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量；第三计算模块，用于基于所述距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量，以双回输电线路首端稳态电压、电流相位为参考，计算当距离首端设定距离处时双回输电线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差；构建模块，用于从双回输电线路首端起重复步骤(3)和(4)，直至线路末端，构建非同步相位差向量γ；相位校正模块，用于对线路上各设定距离非同步相位差向量γ求和，并求平均值，即为双回输电线路首、末端电压电流相量的实测相位与真实相位间的非同步相位差θ，并基于所述非同步相位差θ进行相位校正。第三方面，本发明提供了一种同杆双回输电线路两端非同步测量相量的相位校正系统，包括：处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行第一方面中任一项所述的步骤。与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明公开了一种同杆双回输电线路两端测量相量的校正方法、装置及系统，首先需要获取正常运行的双回输电线路两端稳态电压和电流向量；其次，通过六序分量法计算出双回输电线路两端稳态电压和电流同序正序分量，以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数；第三，利用双回输电线路两端稳态电压和电流同序正序分量，以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数计算距离双回输电线路首端不同距离处的同序正序电压相量；最后，以双回输电线路首端稳态电压、电流相位为参考，设置步长，求取距离首端各个不同位置时，线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差，求取非同步相位差的平均值。本发明能够实现无需同步测量，具有较高的相位校正精度。附图说明图1为本发明一种实施例中的方法流程图；图2为同杆双回输电线路仿真模型示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。实施例1如图2所示，为一种典型的同杆双回输电线路的拓扑结构，基于此，本发明提出了一种同杆双回输电线路两端测量相量的校正方法，具体为同杆双回输电线路两端非同步测量相量的相位校正方法，其整体流程如图1所示，具体包括如下步骤：步骤(1)在输电线路的首端和末端设置测量点，获取正常运行的双回输电线路两端稳态电压和电流向量，分别记为us、is、ue和ie，其中us、is分别表示双回线路首端稳态电压和电流向量；ue、ie分别表示双回线路末端稳态电压和电流向量；us、is、ue和ie的计算公式为：其中，分别表示双回输电线路首端第一回线a、b、c相电压相量；分别表示双回输电线路首端第二回线a、b、c相电压相量；分别表示双回输电线路首端第一回线a、b、c相电流相量；分别表示双回输电线路首端第二回线a、b、c相电流相量；分别表示双回输电线路末端第一回线a、b、c相电压相量；分别表示双回输电线路末端第二回线a、b、c相电压相量；分别表示双回输电线路末端第一回线a、b、c相电流相量；分别表示双回输电线路末端第二回线a、b、c相电流相量；步骤(2)基于所述双回输电线路两端稳态电压和电流向量，利用六序分量法计算出双回输电线路首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数计算公式如下：其中，m为六序分量解耦矩阵；a为旋转因子；zl和yl分别为线路单位长度阻抗矩阵和导纳矩阵；[](5,5)表示取矩阵的第5行第5列的元素；[](5)表示取向量第5个元素。步骤(3)基于首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数计算出距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量，具体计算公式为：其中，其中，δx为步长，l为双回输电线路总长，l＝nδx；分别为距离双回输电线路首端kδx处的同序正序电压相量；p(kδx)、q(kδx)分别为的实部、虚部；w(kδx)、v(kδx)分别为的实部、虚部，即上述公式表达的是计算距离双回输电线路首端kδx(0≤k≤n)处的同序正序电压相量；步骤(4)基于所述距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量，以双回输电线路首端稳态电压、电流相位为参考，计算当距离首端设定距离(kδx)处时双回输电线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差，具体计算公式为：其中，δ(kδx)为双回输电线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差；δr(kδx)和δi(kδx)分别为利用的实、虚部相等所求的非同步相位差。步骤(5)从双回输电线路首端(k＝0)起重复步骤(3)和(4)，直至线路末端(k＝n)，构建非同步相位差向量γ：其中，函数fz()为取实数的整数部分；δx可取值1km；步骤(6)对线路上各设定距离非同步相位差向量γ求和，并求平均值，即为双回输电线路首、末端电压电流相量的实测相位与真实相位间的非同步相位差θ，并基于所述非同步相位差θ进行相位校正，在本实施例的一种具体实施方式中，具体为：计算利用故障录波测量的线路首、末端电压电流相量的实测相位与真实相位间的非同步相位差θ，所述非同步相位差θ的计算公式为：其中，γ(k)为取向量γ的第k个元素；符号“||”为取绝对值。仿真验证在pscad仿真软件上搭建一条总长度为100km的500kv同杆双回输电线路，仿真模型示意图如图2所示。其中，两端系统的等效电源电压为75kv，双回输电线路两端变压器型容量为600mva，变比分别为：75kv/500kv和500kv/75kv。在双回输电线路首端和末端分别测量双回线路电压、电流。双回输电线路采用符合实际的依频特性模型。采用双回直线塔，架设四分裂导线，其型号为：4×lgj-300。计算得到的双回输电线路同序正序传播常数和波阻抗约为：2.9656×10-8+j1.0857×10-6和(228.2229-j5.7538)ω。以双回输电线路左端测得的双回稳态电压、电流的相位为参考，分别给双回输电线路右端测得的双回稳态电压、电流加入不同的相位平移量，以模拟故障录波设备不同步采样特性。采用本发明所提出的方法对加入的相位平移量进行估计，所得结果如表1所示。从表中可以看出：本发明所提方法对于不同的非同步测量相位的均有较好校正精度。表1不同的非同步测量相量的相位平移量估算结果真实值(度)58111417估算值(度)4.88627.842210.837113.913617.1146估算绝对误(度)0.11390.15780.16290.08640.1146实施例2本发明实施例提供了一种同杆双回输电线路两端非同步测量相量的相位校正装置，包括：获取模块，用于获取正常运行的双回输电线路两端稳态电压和电流向量，分别记为us、is、ue和ie，其中us、is分别为双回输电线路首端稳态电压和电流向量，ue、ie分别为双回输电线路末端稳态电压和电流向量；第一计算模块，用于基于所述双回输电线路两端稳态电压和电流向量，利用六序分量法计算出双回输电线路首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数第二计算模块，用于基于首端电压同序正序分量电流同序正序分量末端电压同序正序电压电流同序正序分量以及双回输电线路同序正序波阻抗和传播常数计算出距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量；第三计算模块，用于基于所述距离双回输电线路首端设定距离处的同序正序电压相量，以双回输电线路首端稳态电压、电流相位为参考，计算当距离首端设定距离处时双回输电线路末端稳态电压、电流实测相位与真实相位间的非同步相位差；构建模块，用于从双回输电线路首端起重复步骤(3)和(4)，直至线路末端，构建非同步相位差向量γ；相位校正模块，用于对线路上各设定距离非同步相位差向量γ求和，并求平均值，即为双回输电线路首、末端电压电流相量的实测相位与真实相位间的非同步相位差θ，并基于所述非同步相位差θ进行相位校正。实施例3本发明实施例提供了一种同杆双回输电线路两端非同步测量相量的相位校正系统，包括：处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例1中任一项所述的步骤。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12