电力输配电线路电气参数在线测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统运行技术领域，尤其涉及一种电力输配电线路电气参数在线 测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统运行、分析人员对电网特性的把握依赖于基于电网模型的实时监测分 析。准确的电网参数是形成准确的电网模型进行电力系统计算的基础。因此，提高电网参 数的准确性和可靠性，对特大电网的安全稳定运行具有重大意义。
[0003] 鉴于每条线路具体情况不同，而输电线路尤其是220kV及以上电压等级线路几乎 都有与之平行走向或同杆架设的运行线路，这给输电线路的参数测量带来很大干扰和困 难。由于影响因素较多，加之设计理论计算中或多或少考虑欠周全，可能造成线路实际参数 与设计参数相差较大，进而影响状态估计、潮流计算、网损分析、故障分析和继电保护整定 计算的准确率和计算结果的可靠性。所以DL/T584 - 95《3kV~110kV电网继电保护装置 运行整定规程》和DL/T559 - 94《220kV~500kV电网继电保护装置运行整定规程》要求 110千伏以上线路都要提供工频参数实测值，以提高电网运行参数的可靠性和准确度为基 础，保证基于电网运行参数的电力系统多个环节的计算、研宄与分析工作。
[0004] 在线路参数实测工作中，由于线路过长、测量装置容量不足或者平行线路互感等 因素的影响，线路停电测量方式取得的实测参数经常与理论值相差较大，因而准确性被质 疑。另外，目前的线路参数实测装置在测量过程中需要线路停电，liokv及以上线路停电 会使电网结构变得薄弱，因此，电网运行管理部门需要一种更为准确的、在线的线路实测装 置。
[0005] 总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何在输配电 系统正常运行情况下找到一种工作全面，高效的装置及方法来实现输配电线路的实时在线 测量。
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术存在的不足，本发明公开了电力输配电线路电气参数在线测量装 置及方法，本发明对输配电线路进行实时的在线测量，它具有能实时监测线路阻抗，结构设 计合理，实用性强，成本低，工作效率高的优点。
[0007] 为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
[0008] 电力输配电线路电气参数在线测量装置，包括多个测量单元，每个测量单元均通 过数据集中器与主站系统通信，测量单元之间通过时钟同步单元进行时间同步，测量单元 每隔设定时间通过一次CT即电流互感器及一次PT即电压互感器采集在同一时间点下相应 测量点同步相量数据，所述测量单元还通过量程切换电路与测量电流传感器和保护电流传 感器相连，利用量程切换电路在线路出现故障时仍能记录对应的波形，测量单元将采集数 据通过数据集中器发送至主站系统。
[0009] 所述时钟同步单元用于为测量单元提供准确的时钟，包括FPGA控制器、授时模 块、恒温晶振、光发射器及光接收器；所述恒温晶振用于为FPGA控制器提供稳定的时钟，所 述FPGA控制器与授时模块进行通信，授时模块通过授时天线获得测量单元的时钟，授时模 块通过串口将精确到秒级别的时间、坐标信息发送至FPGA控制器，将精确到纳秒级别的准 确时间通过Plush脉冲信号进行标定后发送至FPGA控制器，FPGA控制器再将时钟信号通 过光发射器发送给测量单元，所述光接收器用于在授时天线架设不方便的情况下接收外界 标准的时钟信号并传送至FPGA控制器。
[0010] 所述授时模块根据应用选择GPS模式、北斗模式或GPS+北斗模式这三种模式中的 一种。
[0011] 所述测量单元包括DSP控制器、AD转换器及网络控制器；光接收器用于接收时钟 同步单元发出的时钟信号，所述DSP控制器与网络控制器通信，网络控制器为W5100型网络 接口芯片，网络控制器与RJ45接口通信，RJ45接口通过网线、WIFI或3G对外通信；
[0012] 所述DSP控制器与SD卡进行通信；DSP控制器输入端还与AD转换器相连，AD转换 器接收的信号是外部一次CT与PT获取的线路电压电流模拟量。
[0013] 所述DSP控制器对数字量的输入通过光电隔离后进行接收，对数字量输出通过光 电隔离后进行输出；所述DSP控制器还与光接收器及光发射器相连。
[0014] 所述AD转换器通过量程切换电路与测量CT和保护CT相连，测量CT通过第一并 联电路与AD转换器的一路相连，第一并联电路包括两个并联单元，每个并联单元包括相串 联的放大器与拨码开关；测量CT及保护CT分别通过拨码开关与第二并联电路相连，第二并 联电路与第一并联电路结构相同。
[0015] 所述多个测量单元分别安装在电力线路的两端，每一端的电力线路的测量单元均 通过数据集中器与主站系统相连。
[0016] 测量单元用于完成电力输配电线路的参数采集，该输配电线路参数主要包括线路 两端的三相电压及电流同步相量数据。一个时钟同步单元可以连接六个测量单元，如需级 联更多的测量单元，光发射器用于向级联测量单元发射时钟信号。测量CT和保护CT是测 量装置里面的二次CT，非变电站一次CT。这里的一次不是CT的一次侧，而是指的是变电站 一次电气范围或者控制保护装置所属的二次电气范围。
[0017] 电力输配电线路电气参数在线测量方法：具体工作步骤如下：
[0018] 步骤一：在线路两端分别安装测量单元，分别获取线路两端的电流、电压同步相量 数据，电流、电压同步相量数据通过数据集中器传送至主站系统；
[0019] 步骤二：主站系统接收两端测量的带有准确时标的相角、幅值、频率数据并进行存 储；
[0020] 步骤三：通过测得的线路两端的数据计算出该条线路的正序31型等值参数和零 序阻抗。
[0021] 所述步骤一的具体步骤为：
[0022] (1-1)数据采集终端DPMU作为测量单元安装在线路两端；
[0023] (1-2)通过GPS同步时钟单元提供的时标在同一时间点下采集相应节点的同步相 量数据并向主站系统传输；
[0024] 所述步骤三的正序31型等值参数计算的具体步骤为：
[0025] (3-1)采用基于分布参数模型建立输电线路31型等值电路；