交流输电线路参数测试

交流输电线路参数测试交流输电线路参数是电力系统潮流计算、稳定计算、暂态计算、继电保护、线路故障定位的重要基础数据，该数据的质量直接影响到电力系统的安全运行。主要内容1交流输电线路参数测量项目和依据标准2线路参数测试前试验项目3异频法测试原理4线路参数测试接线原理及计算方法5异频测试系统实现及其抗干扰验证6典型测试数据及现场问题讨论1.1测量项目正序参数（正序阻抗、正序电容）零序参数（零序阻抗、零序电容）回路间零序互阻抗回路间零序互电容交流特高压输电线路相参数矩阵1交流线路参数测试项目和依据标准1.2依据标准GB/T50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准DL/T1179-20121000kV交流架空输电线路工频参数测量导则DL/T1583-2016交流输电线路工频电气参数测量导则（2014.06）Q/GDW1123-2015特高压交流输电线路工频相参数测量导则（2015.11）1交流线路参数测试项目和依据标准2输电线路参数测试前试验项目2.1工频感应电压、感应电流测试2.2绝缘电阻测试及相序核对2.3直流电阻测试2.1工频感应电压、感应电流测试末端短路条件下的感应电压。将被试线路末端三相接地，首端测试引下线接阻容分压器分压，通过阻容分压器低压端分别测量各相对地工频感应电压。ACB首端V分压器A'C'B'末端被试线路末端开路条件下的感应电压。首端测试引下线接阻容分压器，将被试线路的首、末端解除接地后，测量各相末端开路条件下的感应电压。ACB首端V分压器A'C'B'末端被试线路末端短路条件下的感应电流。将被试线路首、末端分别三相接地，用钳形电流表在线路首端分别测量各相的接地电流，以及三相共用接地线的接地电流。ACB首端A'C'B'末端被试线路AA钳形电流表2.2绝缘电阻测试及相别核对在进行A相线路绝缘电阻测量和核相过程中，将B相、C相首、末端接地，A相线路两端悬空，用2500V兆欧表对A相线路进行绝缘电阻的测量，如果绝缘满足要求，记录绝缘电阻值。然后将A相线路末端A接地，再次测量绝缘电阻值，此时的绝缘电阻值应该接近于零。在A相线路末端开路时，如果测量得到的A相绝缘电阻接近于零，可能是：（1）首、末端的相别标识不对应，此时可通过线路末端A相接地，B相、C相轮换开路的方式来进行绝缘电阻的测量，核对相别；（2）本相线路沿线某处有接地点，可通过测量直流电阻的方式来推算接地短路点的大概位置。线路B相和C相的绝缘电阻测量及核相方法与A相测量方法相同。ACB首端A'C'B'末端被试线路兆欧表ACB首端A'C'B'末端被试线路兆欧表当线路的工频感应电压较高，无法使用兆欧表测量线路的绝缘电阻及核对相别时，可采用直流电源法核对相别。采用直流电源法核对相别的前提是线路沿线没有接地点。将A相线路末端A接地，其余各相首、末端悬空。在线路首端A相与接地装置之间施加直流电源（如蓄电池）。测量引线中有直流电流时，可暂定A端与A端同为A相，然后将线路末端A开路，观察测量引线中没有直流电流，则可确定A端与A端同为A相；若测量引线中有直流电流，则A相沿线有接地点，或者相别标识错误。线路B相与C相核对相别和绝缘的方式参照A相。ACB首端A'C'B'末端被试线路AACB首端A'C'B'末端被试线路A2.3直流电阻测试直流电阻的可以用于计算线路损耗，线路长度校核。线路末端三相短路接地，首端开路并在A相和B相之间施加直流电压，测量直流电压和直流电流。A相和B相线路的总直流电阻为：逐次测量B和C相线路、C和A相线路的相间电阻，则各相的直流电阻：当测量线路较短时，测量结果应考虑减去对端短接引线的直流电阻。ABABABIUR/2/(2/(2/(）））ABBCCACCABCABBBCCAABAR-RRRR-RRRR-RRRAACB首端A'C'B'末端被试线路V3异频法测试原理3.1序阻抗的概念3.2输电线路参数测试中干扰源3.3异频法基本原理3.4测试频点选择及频率等效性分析3.5工频干扰抑制3.1序阻抗的概念对一个静止的三相线路，各相自阻抗分别为Zaa，Zbb，Zcc；相间互阻抗为Zab=Zba，Zbc=Zcb，Zca=Zac。当线路通过三相不对称的电流时，元件各相的电压降为cbaVVVcccbcabcbbbaacabaaZZZZZZZZZcbaIII=将三相量变换成对称分量，可得V120=SZS-1I120=ZscI120式中，Zsc=SZS-1称为阻抗矩阵。当线路完全对称，则)0()2()1(0000002000000ZZZZZZZZZmsmsmsZsc=上式表明，在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。也就是说，当电路通以某序对称分量的电流时，只产生同一序对称分量的电压降。反之，当电路施加某序对称分量的电压时，电路中也只产生同一序对称分量的电流。这样，可以对正序、负序和零序分量分别进行计算。3.2输电线路参数测试中的干扰源静电感应分量。是云中电荷、空间带电粒子等在输电线路上的感应电势，以电容耦合的方式为主。在测试接线完成后，测试电源内阻极低，静电感应分量可以直接对地泄放，对输电线路参数测量影响甚微。但是在雷雨天气，云中电荷累积，雷云电位升高，对线路放电的几率大增，如果发生雷击线路，将严重影响测试人员和设备的安全，此时应停止测试工作。高频分量。主要来自载波通讯，公网通讯，邻近线路或者变电站母线等高压设备电晕放电或者间隙放电。高频分量通过屏蔽、接地处理以及信号去耦电容基本可以消除，高频干扰信号极易分离，而且其幅值较小，对输电线路参数测量的影响可以完全消除。工频分量。包括电容耦合感应电势和电磁耦合感应电势。当被测线路两端都悬空不接地时，邻近带电线路或者母线电场通过电容耦合在试验线路将感应一个电势，可看作在线路导线对地电容支路（C10）中串接了一个等效的电感应电势EC，根据干扰线路电压等级和耦合紧密情况的不同，干扰电压值从几百伏到几十千伏不等。线路平行走向或同杆架设时，带电运行线路的电流产生的磁场将在被测线路上感应出电压，它正比于运行线路的电流I2和两线路之间的互感M21，其作用相当于在线路导线上沿纵向串接了一个磁感应电势EM，根据耦合紧密情况和干扰线路潮流变化，电磁感应干扰会发生变化。3.3异频法基本原理仪器输出测试频点或者，则线路上存在的信号的主要分量混叠信号：或者：)2sin()2sin(11100010uufffUfUuuu)2sin()2sin(11100010iifffIfIiii)2sin()2sin(22200020uufffUfUuuu)2sin()2sin(22200020iifffIfIiii1f2f混频的信号在阻抗上的响应满足叠加原理，采集到的混频信号数字化后，通过FFT变换，分离出异频信号和、和，求取两个测试频点下阻抗的幅值和相位，通过运算求得两个频点的和、和，折算到工频后，加权平均后得到最后结果：1fu1fi2fu2fi1R1X2R2X2)(2021010ffRffRRf2)(2021010ffXffXXf3.4测试频点选择和频率等效性分析输电线路参数测试中采用了异于工频的试验电源，由于大地的影响，输电线路的零序电感与频率是非线性相关的，采用偏离工频测试频点然后取加权平均值的方法是把线路等效为与频率线性相关的集中参数电感元件，带来相应的系统误差，测试频点的选择直接影响到测试结果的频率等效性，以零序阻抗为例。'0lg4335.03rDjRRZgga050010001500200025000.00.51.01.52.02.53.03.54.0L(mH/km)f(Hz)从等值深度的物理意义上看，频率的变化导致了导线间和导线与大地间的电磁耦合程度的非线性变化，从而引起了电感的非线性变化，各个频点的单独试验结果将会大大偏离工频下的结果，采用加权平均的方法也会引入较大的偏差。按照卡尔逊推导，大地电阻与频率线性相关，加权平均后误差可以消除。等值深度，其中为线路走廊的土壤电阻率，取常数。电抗与频率的对数线性相关，加权平均后将会引起误差，可以认为电抗，则误差：fRg410869.9fDg660fxlg%100lglg2))lg()lg(((%ffffffffffffx以工频为基准，不同的频差对应的加权平均算法后的误差见表。（Hz）107.552.5（%）2.531.380.620.15f%x测试频点偏离工频大于5Hz，则会引起超过0.5%的系统误差，根据误差传递的原则，测试仪器的准确度很难保证达到1.0%以内。为减小频点偏移引起的误差对测试结果的影响，应该选择偏离工频小于5Hz的测试频点，最好是能小于等于2.5Hz，以保证仪器具有较高的测试准确度。3.5工频干扰抑制干扰动态抑制网络，按上图方式接入。Z2是低阻抗网络，负责泄放来自线路的电容耦合感应电压，根据感应电压的不同，自动控制Z2的网络结构，在保证将感应电压泄放到大地的同时，保证测试电源ES能可靠输出到被测线路。Z1是高阻抑制网络，负责抑制来自被测线路的电磁耦合干扰电流，根据干扰电流的不同，自动控制Z1的网络结构，在保证将干扰电流抑制到安全水平的同时，保证测试电源ES能可靠输出到被测线路。根据设计的网络计算，对50km的架空线路，对感应电压的抑制比为200，对感应电流的抑制比为12~30。干扰信号抑制比的提高，为仪器安全和测试稳定性提供了保证。4线路参数测试接线原理及计算方法4.1零序参数测试4.2正序参数测试4.3双回线路零序互阻抗测试4.4双回线路零序互电容测试零序阻抗测量接线4.1零序参数测试在线路上施加单相异频电源，在频率47.5Hz和52.5Hz下分别测量异频信号，根据基本原理分别计算零序阻抗的各个分量。5.0475.0475.0475.047IUZ5.0525.0525.0525.052IUZ2)5.5250cos5.4750cos(5.0525.0525.0475.04703ZZR2)5.5250sin5.4750sin(5.0525.0525.0475.04703ZZX03030RXarctg考虑到零序参数测量时，三相短接并联，输出的数据折算到单相3030RR3030XX20200XRZ零序电容测量时，末端开路，计算方法与零序阻抗相类似。2)5.5250sin5.4750sin(5.5205.5205.4705.4700CCCCCZZXCXfC05003213030CC4.2正序参数测试正序阻抗测量接线示意如图被测线路对端短路接地，采用中性点接地的三相电源作为测试电源进行正序参数测量，测量各相对地电压和对地电流，计算的结果是各相的阻抗，取三相阻抗平均值作为正序阻抗，同时可以直观的从数据上看到三相不平衡程度。5.475.475.475.47AAAAIUZ5255.525.525.52AAAAIUZ5.475.475.475.47BBBBIUZ5255.525.525.52BBBBIUZ5.475.475.475.47CCCCIUZ5255.525.525.52CCCCIUZ2)5.52503coscoscos5.47503coscoscos(5.525.525.525.525.525.525.475.475.475.475.475.471CCBBAACCBBAAZZZZZZR2)5.52503sinsinsin5.47503sinsinsin(5.525.525.525.525.525