一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法技術

一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法，所述方法首先根據三相不對稱線路的阻抗參數等效電路模型，得出電路模型的欠定性方程組。然后針對阻抗計算方程組的欠定性，通過對線路的相關電壓與電流量進行多次測量與處理，形成超定方程組。最后利用復數域內的最小二乘法，對超定方程組進行求解，計算得到三相不對稱輸電線路各序阻抗參數。本方法考慮了輸電線路不對稱的情況，并計及線路之間存在的互阻抗，能夠用于一般情況下輸電線路序阻抗參數的在線測量，對電力系統的在線分析和狀態評估提供了基礎數據。通過搭建三相不平衡電路進行仿真，驗證了所提方法的有效性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術主要針對三相輸電線路處于不對稱狀態下工頻序阻抗的在線測量問題，提出了一種測量方法，屬于測控

技術介紹
輸電線路作為電能傳輸的主要通道，其工頻序阻抗參數的在線準確測量，對于電能正常傳輸、潮流計算、穩定分析、繼電保護整定等工作具有重要的實際意義。針對傳統離線測量方法操作繁瑣、適用性差的問題，研究方便、準確的輸電線路阻抗在線測量方法，是一項需要探索的課題。在線測量也可稱為帶電測量，是指在所有線路都不停電或者不完全停電的條件下，利用新設備和技術實現輸電線路參數的測量。在線測量輸電線路工頻參數具有以下優點：(1)在線測量可以不受線路必須停電條件的約束，避免因為測量而使線路停電進而造成的損失，提高了電力系統的經濟性和可靠性。(2)通過對線路參數進行在線測量，可以對其狀態進行在線檢測，能夠盡早發現存在的隱患并及時排除。隨著電力系統的發展，多回線平行架設的布置方式在系統中占的比例越來越高，電磁耦合作用對線路阻抗參數的影響越來越大。輸電線路阻抗參數的準確測量，必須要考慮線路之間的耦合作用。由于輸電線路可能處于不對稱的運行狀態，所以其阻抗參數在線測量時也要考慮其影響。因此，本文提出了一種新的三相輸電線路工頻序阻抗參數在線測量的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對目前輸電線路阻抗參數在線測量方法中存在的不足，提出一種準確的考慮輸電線路參數不對稱性的工頻序阻抗在線測量方法，為系統的安全可靠運行提供參考。本專利技術所述問題是按照以下述技術方案實現的：一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法，所述方法首先建立三相不對稱輸電線路的電路模型，得出輸電線路阻抗參數計算的欠定性方程；然后針對阻抗參數的計算方程，形成超定方程組；最后利用復數域內的最小二乘法，推導出三相不對稱輸電線路工頻各序阻抗參數的計算公式。上述一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法，所述方法按照以下步驟進行：a)分析三相不對稱線路的特點，建立三相不對稱輸電線路的電路模型，得出輸電線路阻抗參數計算的方程組，該方程組是欠定性的；b)針對線路阻抗參數計算方程組的欠定性，通過對線路的相關電壓與電流量進行多次測量，形成超定方程組；c)利用復數域內的最小二乘法，對超定方程組進行求解，推導出三相不對稱輸電線路工頻各序阻抗參數的計算公式。上述一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法，建立三相不對稱輸電線路的電路模型，得出參數計算的欠定性方程的具體步驟如下：①根據電路理論，分析三相電路的特點，只考慮線路的阻抗參數，計及線路之間的互阻抗，可以得到不對稱輸電線路的阻抗參數等效電路。見附圖1。②根據等效電路自阻抗、互阻抗與電壓電流量之間的關系，得出等效電路的代數方程組如公式(1)所示，該方程組是欠定性的。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分別為各相自阻抗；Zab，Zbc，Zac分別為每兩相互阻抗；分別為輸電線路A，B，C三相的電流；分別是輸電線路A，B，C三相前后端的電壓。上述一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法，選取合適電壓電流測量對象進行多次測量，并對所測量信號進行處理的具體步驟如下：選擇對各相輸電線路前后端電壓與各相的電流量進行多次測量，并對所測量的電壓電流信號采樣數據進行傅里葉分解，去除諧波的影響，提取工頻分量的信息，形成超定方程組。電壓與電流信號的每次測量數據要嚴格保證來自于同一時刻。上述一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法，針對線路參數計算方程的欠定性，形成超定方程的具體步驟如下：根據公式(1)的欠定性方程組，利用傅里葉分解之后得到的電壓與電流工頻分量信息，建立以下求解線路阻抗參數的超定方程組：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，為第一次到第m次測量得到的A相電壓工頻分量，為第一次到第m次測量的A相電流工頻分量，B、C相同理。將其寫成矩陣形式：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)]]>得到輸電線路的阻抗參數矩陣為：Z=(I·TI·)-1(I·TU·)---(4)]]>附圖說明附圖1為輸電線路阻抗參數等效電路。具體實施方式本專利技術提出了一種考慮輸電線路參數不對稱性的阻抗在線測量方法，為系統的安全可靠運行提供參考。為了實現對線路阻抗參數的準確測量，建立了考慮線路互阻抗的等效電路。本專利技術所述方法的實施主要有三部分內容。一是建立三相不對稱輸電線路的電路模型，得到輸電線路阻抗參數計算的欠定性方程組；二是針對方程組的欠定性，選取相關的電壓與電流量，形成阻抗計算的超定方程組；最后利用復數域內的最小二乘法，推導出三相不對稱輸電線路工頻各序阻抗參數的計算公式。本專利技術所提線路阻抗測量方法與一般方法不同的是，一般方法只針對于線路在離線狀態下對其阻抗進行測量，而本方法適用于線路的在線運行狀態；此外，本方法考慮了線路之間存在不對稱性與互阻抗，并最終得到線路的各序阻抗。本專利技術建立輸電線路等效電路，得到輸電線路阻抗參數計算的欠定性方程組的具體實施方式如下：根據電路理論，分析三相電路的特點，只考慮線路的阻抗參數，計及線路之間的互阻抗，可以得到不對稱輸電線路的阻抗參數等效電路。見附圖1。根據等效電路自阻抗、互阻抗與電壓電流量之間的關系，得到等效電路的代數方程組如下：U·a=ZaI·a+本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法，其特征是，建立不對稱輸電線路的阻抗參數等效電路，得出代數方程組；然后根據代數方程組的欠定性，選取合適電壓電流測量對象進行多次測量，并對所測量信號進行處理，形成超定方程；最后利用復數域內的最小二乘法，對阻抗計算的超定方程進行求解，得到輸電線路工頻各序阻抗參數。

【技術特征摘要】
1.一種三相輸電線路工頻序阻抗在線測量方法，其特征是，建立不對稱輸電線路的阻抗參數等效電路，得出代數方程組；然后根據代數方程組的欠定性，選取合適電壓電流測量對象進行多次測量，并對所測量信號進行處理，形成超定方程；最后利用復數域內的最小二乘法，對阻抗計算的超定方程進行求解，得到輸電線路工頻各序阻抗參數。2.根據權利要求1所述的根據不對稱輸電線路的阻抗參數等效電路，得出代數方程組，其特征是：將輸電線路利用∏型電路等效，并只考慮阻抗參數，計及線路之間的互阻抗，得到不對稱輸電線路阻抗參數的等效電路。根據阻抗與線路電壓電流之間的關系，得到等效電路的欠定性代數方程組如下：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分別為各相自阻抗；Zab，Zbc，Zac分別為每兩相互阻抗；分別為輸電線路A，B，C三相的電流；分別是輸電線路A，B，C三相前后端的電壓。3.根據權利要求1所述的選取合適電壓電流測量對象進行多次測量，并對所測量信號進行處理，其特征是：選擇對各相輸電線路前后端電壓與各相的電流量進行多次測量，并對所測量的電壓電流信號采樣數據進行傅里葉分解，去除諧波的影響，提取...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁海峰，曹大衛，于立杰，
申請(專利權)人：華北電力大學保定，
類型：發明
國別省市：河北;13