專利名稱：一種利用工頻干擾源帶電測量輸電線路零序阻抗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)輸電線路參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及互感線路組中新建線路和停電線路的零序阻抗帶電測量的方法。

背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的發(fā)展，發(fā)電廠(變電站)出線增多，互感線路越來越多。
互感線路的零序阻抗會影響到線路故障狀態(tài)，特別是影響零序電流的大小，對零序電流保護(hù)的影響極大；由于互感線路的零序阻抗受到很多因素的影響，線路走向、零序電流流經(jīng)區(qū)域的接地電阻率等；理論計算值無法滿足繼電保護(hù)整定值計算的精度要求，如采用計算值作為整定計算的依據(jù)，會使保護(hù)在系統(tǒng)故障時產(chǎn)生拒動或誤動，這直接威脅到系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行；因此，在中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，《220kV-500kV電網(wǎng)繼電保護(hù)運行規(guī)程(DL/T559-94，1995-05-01實施)》中關(guān)于繼電保護(hù)整定的規(guī)定指出架空線路和電纜的零序阻抗、其它對繼電保護(hù)影響較大的參數(shù)應(yīng)使用實測值。
傳統(tǒng)的確定輸電線路零序參數(shù)的方法有公式計算法和停電測量法；由于計算公式中涉及到大地電阻率等不確切參數(shù)，因此公式計算結(jié)果是不準(zhǔn)確的。
當(dāng)一條新建輸電線路投入運行前，需要測量新建線路的零序阻抗，此線路與其它已建線路之間存在互感；用傳統(tǒng)的停電測量法測量互感線路零序阻抗參數(shù)的方法要求被測線路全部停電，否則在互感很大時，其測量誤差很大；而要對互感線路完全停電進(jìn)行測量經(jīng)常是不可能的；因此，尋求一種新的互感線路零序阻抗參數(shù)帶電測量方法，是電力系統(tǒng)運行部門所急需的，不僅具有重要的理論價值，而且具有很大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)停電測量法測量互感線路組中新建互感線路零序阻抗時需要將所有互感線路停電的缺點，提出了一種新的互感線路組中的新建線路和停電線路的零序阻抗參數(shù)帶電測量方法，實現(xiàn)了N條互感線路組中的N-1條線路帶電運行時或至少有一條線路帶電運行時，對新建線路或停電線路零序阻抗的準(zhǔn)確測量。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種利用工頻干擾源帶電測量互感線路零序阻抗測量方法，包括以下步驟 (一)利用互感線路之間的零序互感，此互感稱為干擾源，作為測量用的零序電源，化害為利，按下述(1)或(2)獲取輸電線路上的零序干擾電流數(shù)據(jù)和零序干擾電壓數(shù)據(jù) 在測量線路零序阻抗時，對于互感線路組中的未投運的新建線路或某一條停電線路，以下均稱輸電線路，將輸電線路上的零序干擾電壓和零序干擾電流分別經(jīng)過外接的電壓互感器和電流互感器后，再分別接入到測量裝置的電壓通道和電流通道中；在測量輸電線路的零序阻抗時，按以下方法和步驟進(jìn)行 (1)先測量輸電線路的零序干擾電壓，再測量輸電線路的零序干擾電流 首先將輸電線路末端三相短接接地，首端三相短接不接地，同時測量輸電線路首端的零序干擾電壓和零序干擾電流，測量時間為1秒，此時實際上測量的有用信號只有零序干擾電壓，計算時采用此數(shù)據(jù)，測量的零序干擾電流是無效的，計算時不采用此數(shù)據(jù)；再控制輸電線路上外接的帶輔助合閘和分閘線圈的空氣開關(guān)，合上空氣開關(guān)，將輸電線路首端三相短接接地，繼續(xù)同時測量輸電線路首端的零序干擾電壓和零序干擾電流，測量時間也為1秒，此時實際上測量的有用信號只有零序干擾電流，計算時采用此數(shù)據(jù)，測量的零序干擾電壓是無效的，計算時不采用此數(shù)據(jù)；當(dāng)2秒鐘的測量過程完成后，將采集到的2秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和2秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)以文件的方式存入存儲器中。
連續(xù)同時測量輸電線路上的零序干擾電流以及零序干擾電壓，整個測量過程數(shù)據(jù)采集時間為2秒，在零序干擾電壓和零序干擾電流2秒鐘的數(shù)據(jù)中，各自真正有效的數(shù)據(jù)均只有1秒數(shù)據(jù)。
(2)先測量輸電線路的零序干擾電流，再測量輸電線路的零序干擾電壓 首先將輸電線路末端三相短接接地，首端三相短接接地，同時測量輸電線路首端的零序干擾電壓和零序干擾電流，測量時間為1秒，此時實際上測量的有用信號只有零序干擾電流，計算時采用此數(shù)據(jù)，測量的零序干擾壓電是無效的，計算時不采用此數(shù)據(jù)；再控制輸電線路上外接的帶輔助合閘和分閘線圈的空氣開關(guān)，斷開空氣開關(guān)，將輸電線路首端三相短接不接地，繼續(xù)同時測量輸電線路首端的零序干擾電壓和零序干擾電流，測量時間也為1秒，此時實際上測量的有用信號只有零序干擾電壓，計算時采用此數(shù)據(jù)，測量的零序干擾電流是無效的，計算時不采用此數(shù)據(jù)；當(dāng)2秒鐘的測量過程完成后，將采集到的2秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和2秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)以文件的方式存入存儲器中。
連續(xù)同時測量輸電線路上的零序干擾電流以及零序干擾電壓，整個測量過程數(shù)據(jù)采集時間為2秒，在零序干擾電壓和零序干擾電流2秒鐘的數(shù)據(jù)中，各自真正有效的數(shù)據(jù)均只有1秒數(shù)據(jù)。
(二)在得到輸電線路的零序干擾電流和零序干擾電壓采樣數(shù)據(jù)后，采用下述代數(shù)方程法、微分方程法或積分方程法來計算互感線路的零序阻抗 (1).代數(shù)方程法 零序阻抗計算公式為 (1)式中，Z為輸電線路的零序阻抗，單位為歐姆；

為輸電線路的零序基波干擾電流相量，單位為安培，

為輸電線路上的零序基波干擾電壓相量，單位為伏特；

為零序阻抗模值，θI為零序基波干擾電流相角，單位為度，θU為零序基波干擾電壓相角，單位為度；相位角中的“+180°”是由于零序干擾電壓和零序干擾電流的測量不是同時進(jìn)行的，計算出的零序阻抗相位角與線路零序阻抗實際的相位角相差180°，故在計算出的相位角上加上180°。
對采集的零序干擾電流和零序干擾電壓數(shù)據(jù)，采用傅立葉濾波算法，來得到零序基波干擾電流相量

和零序基波干擾電壓相量

；為消除暫態(tài)過程對測量結(jié)果的影響，對干擾電流相量

和干擾電壓相量

計算所用數(shù)據(jù)，取零序電流信號和零序電壓信號暫態(tài)過程后的穩(wěn)態(tài)過程中所對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算；為提高計算精度，先按(1)式計算每個所取信號周波對應(yīng)的結(jié)果，再取這些周波計算結(jié)果的平均值作為零序阻抗的最終計算結(jié)果。
(2).微分方程法 列寫出輸電線路零序阻抗的微分方程如下 (2)式中，R為輸電線路的零序電阻，單位為歐姆，L為輸電線路的零序電感，單位為亨，u為輸電線路上的零序干擾電壓采樣值，單位為伏特；i為輸電線路上的零序干擾電流采樣值，單位為安培；對零序干擾電流和零序干擾電壓計算所用數(shù)據(jù)，取各自真正有用的1秒的采樣數(shù)據(jù)中，零序電流信號和零序電壓信號暫態(tài)過程后的穩(wěn)態(tài)過程中所對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算。
用[i(k+1)-i(k-1)]/(2Ts)代替微分方程組中的導(dǎo)數(shù)項

；i(k+1)和i(k-1)分別為采樣時刻k+1和k-1時零序干擾電流的采樣值，i(k)為采樣時刻k時零序干擾電流的采樣值，u(k)為采樣時刻k時零序干擾電壓的采樣值，k為采樣時刻，TS為采樣周期。
將微分方程(2)寫成離散形式 任取3個相鄰的采樣時刻k-1、k、k+1對應(yīng)的零序干擾電壓采樣值和零序干擾電流采樣值，得到一個獨立方程；再另取3個相鄰的采樣時刻k、k+1、k+2對應(yīng)的零序干擾電壓采樣值和零序干擾電流采樣值，再得到另一個獨立方程；這樣得到兩個獨立的方程； ①先測量輸電線路零序干擾電壓，再測量輸電線路零序干擾電流，則有以下離散形式 這里N為零序干擾電流和零序干擾電壓的采樣率，k為采樣時刻，TS為采樣周期。為提高測量精度，一般要求采樣率N為80點/周以上，這里的采樣時刻k是零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)所對應(yīng)的采樣時刻。
(3)式中出現(xiàn)的

相當(dāng)于90°的相位差，是由于零序干擾電壓和零序干擾電流的測量不是同時進(jìn)行的，為了將兩者的測量數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，故對零序干擾電流采樣時刻加上

；零序干擾電流和零序干擾電壓均只取各自有用的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)。
方程組(3)的解如下 (4)式中，先計算L，再將L代入R的計算公式中計算出R； 在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。
設(shè)取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為；在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(4)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R， 則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL歐姆，f＝50Hz。
②先測量輸電線路零序干擾電流，再測量輸電線路零序干擾電壓，則有以下離散形式 這里N為零序干擾電流和零序干擾電壓的采樣率。為提高測量精度，一般要求采樣率為80點/周以上。
(5)式中出現(xiàn)的

相當(dāng)于90°的相位差，是由于零序干擾電壓和零序干擾電流的測量不是同時進(jìn)行的，為了將兩者的測量數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，故對零序干擾電壓采樣時刻加上

；零序干擾電流和零序干擾電壓均只取各自有用的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)。
方程組(5)的解如下 (6)式中，先計算L，再將L代入R的計算公式中計算出R。
在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號暫態(tài)過程后的穩(wěn)態(tài)過程中所對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。
設(shè)取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(6)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R。
則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL歐姆，f＝50Hz。
(3).積分方程法 將微分方程(2)左右兩邊積分得積分方程(7) 用[u(k)+u(k-1)]Ts/2和[i(k)+i(k-1)]Ts/2分別代替積分方程組中的積分項

和

i(k-1)和i(k)為電流信號的穩(wěn)態(tài)過程內(nèi)相鄰兩個采樣時刻零序干擾電流的采樣值，u(k-1)和u(k)為電壓信號的穩(wěn)態(tài)過程內(nèi)相鄰兩個采樣時刻零序干擾電壓的采樣值，k為采樣時刻，TS為采樣周期，且TS＝t2-t1；對零序干擾電流和零序干擾電壓計算所用數(shù)據(jù)，取各自真正有用的1秒的采樣數(shù)據(jù)中，零序干擾電流信號和零序干擾電壓信號暫態(tài)過程后的穩(wěn)態(tài)過程中所對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算。
將積分方程(7)寫成離散形式 任取3個相鄰的采樣時刻k-1、k、k+1對應(yīng)的零序干擾電壓采樣值和零序干擾電流采樣值，得到一個獨立方程；再另取3個相鄰的采樣時刻k、k+1、k+2對應(yīng)的零序干擾電壓采樣值和零序干擾電流采樣值，再得到另一個獨立方程；這樣得到兩個獨立的方程； ①先測量輸電線路零序干擾電壓，再測量輸電線路零序干擾電流，則有以下離散形式 這里N為零序干擾電流和零序干擾電壓的采樣率。為提高測量精度，一般要求采樣率N為80點/周以上。
(8)式中出現(xiàn)的

相當(dāng)于90°的相位差，是由于零序干擾電壓和零序干擾電流的測量不是同時進(jìn)行的，為了將兩者的測量數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，故對零序干擾電流采樣時刻加上

；零序干擾電流和零序干擾電壓均只取各自有用的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)。
方程組(8)的解如下 (9)式中，先計算L，再將L代入R的計算公式中計算出R； 在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。
設(shè)取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為；在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(9)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R， 則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL歐姆，f＝50Hz。
②先測量輸電線路零序干擾電流，再測量輸電線路零序干擾電壓，則有以下離散形式 這里N為零序干擾電流和零序干擾電壓的采樣率。為提高測量精度，一般要求采樣率N為80點/周以上。
(10)式中出現(xiàn)的

相當(dāng)于90°的相位差，是由于零序干擾電壓和零序干擾電流的測量不是同時進(jìn)行的，為了將兩者的測量數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，故對零序干擾電壓采樣時刻加上

；零序干擾電流和零序干擾電壓均只取各自有用的穩(wěn)態(tài)時刻的采樣數(shù)據(jù)。
方程組(10)的解如下 (11)式中，先計算L，再將L代入R的計算公式中計算出R。
在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。
設(shè)取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為；在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(11)式后，計算出一組Lk和Rk的值；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R； 則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL歐姆，f＝50Hz。
本發(fā)明方法的特點是 1.無需對被測輸電線路再外加零序電源，而是直接利用互感線路之間的零序互感造成的工頻干擾作為測量的零序電源，化害為利； 2.可同時測量出被測輸電線路的零序電阻和零序電抗。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果 1.傳統(tǒng)的測量方法，只能在互感線路組中的所有線路完全停電時才能進(jìn)行測量，而本發(fā)明方法可在N條互感線路組中的N-1條線路帶電運行或至少有一條線路處于帶電運行狀態(tài)的情況下，來測量互感線路組中的新建線路或停電線路的零序阻抗，而不需要將互感線路組中的所有線路停電，從而減少了停電損失，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益； 2.本發(fā)明方法可帶電測量互感線路組中新建線路與停電線路的零序阻抗。



圖1是測量零序阻抗時，先測量輸電線路零序干擾電壓，再測量輸電線路零序干擾電流時的采樣數(shù)據(jù)格式示意圖； 圖2是測量零序阻抗時，先測量輸電線路零序干擾電流，再測量輸電線路零序干擾電壓時的采樣數(shù)據(jù)格式示意圖。
具體的實施方式 (1)先測量輸電線路的零序干擾電壓，再測量輸電線路的零序干擾電流的情形 首先將新建線路或停電線路末端三相短接接地，首端三相短接不接地，從0秒時刻開始，測量輸電線路首端的零序干擾電壓，測量時間為1秒；再合上新建線路或停電線路上首端外接的帶輔助合閘和分閘線圈的空氣開關(guān)，將輸電線路首端三相短接接地，測量輸電線路首端的零序干擾電流，測量時間也為1秒；測量過程完成后，將采集到的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和零序干擾電流數(shù)據(jù)以文件的方式存入存儲器中；數(shù)據(jù)保存格式如附圖1所示，從圖1可以看出，雖然零序干擾電壓和零序干擾電流的數(shù)據(jù)采集時間均有2秒，但各自真正有用的數(shù)據(jù)均只有1秒，在計算零序阻抗時，只取各自1秒有用數(shù)據(jù)中，零序電流信號和零序電壓信號暫態(tài)過程后的穩(wěn)態(tài)過程中所對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算。
采用微分方程法進(jìn)行計算時，取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為；在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(4)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R， 則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL歐姆，f＝50Hz。
采用積分方程法進(jìn)行計算時，取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為；在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(9)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R， 則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL歐姆，f＝50Hz。
采用代數(shù)方程法進(jìn)行計算時，對穩(wěn)態(tài)過程中采集的M個周波的零序干擾電流采樣值和零序干擾電壓采樣值，1≤M＜50，采用傅立葉濾波算法得到每個周波的零序基波干擾電壓幅值

和相角θU，以及零序基波干擾電流幅值

和相角θI，再代入公式(1)中，計算得到該周波的穩(wěn)態(tài)測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的零序阻抗，再取這M個周波的平均值作為輸電線路零序阻抗最終的測量結(jié)果。
(2)先測量輸電線路的零序干擾電流，再測量輸電線路的零序干擾電壓的情形 首先將新建線路或停電線路末端三相短接接地，首端三相短接接地，從0秒時刻開始，測量輸電線路首端的零序干擾電流，測量時間為1秒；再斷開新建線路或停電線路上首端外接的帶輔助合閘和分閘線圈的空氣開關(guān)，將輸電線路首端三相短接不接地，測量輸電線路首端的零序干擾電壓，測量時間也為1秒；當(dāng)測量過程完成后，將采集到的零序干擾電流數(shù)據(jù)和零序干擾電壓數(shù)據(jù)以文件的方式存入存儲器中；數(shù)據(jù)保存格式如附圖2所示，從圖2可以看出，雖然零序干擾電壓和零序干擾電流的數(shù)據(jù)采集時間均有2秒，但各自真正有用的數(shù)據(jù)均只有1秒，在計算零序阻抗時，只取各自1秒有用數(shù)據(jù)中，零序電流信號和零序電壓信號暫態(tài)過程后的穩(wěn)態(tài)過程中所對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算。
采用微分方程法進(jìn)行計算時，取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(6)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R； 則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL歐姆，f＝50Hz。
采用積分方程法進(jìn)行計算時，取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為；在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(11)式后，計算出一組Lk和Rk的值；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R； 則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL歐姆，f＝50Hz。
采用代數(shù)方程法進(jìn)行計算時，對穩(wěn)態(tài)過程中采集的M個周波的零序干擾電流采樣值和零序干擾電壓采樣值，1≤M＜50，采用傅立葉濾波算法來得到每個周波的零序基波干擾電壓幅值

和相角θU，以及零序基波干擾電流幅值

和相角θI，再代入公式(1)中，計算得到該周波的穩(wěn)態(tài)測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的零序阻抗，再取這M個周波零序阻抗的平均值作為輸電線路零序阻抗最終的測量結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種利用工頻干擾源帶電測量輸電線路零序阻抗的方法，包括以下步驟
(一)利用互感線路之間的零序互感，作為測量用的零序電源，按下述(1)或(2)獲取輸電線路上的零序干擾電流數(shù)據(jù)和零序干擾電壓數(shù)據(jù)
(1)先測量輸電線路的零序干擾電壓，再測量輸電線路的零序干擾電流
首先將輸電線路末端三相短接接地，首端三相短接不接地，測量輸電線路首端的零序干擾電壓，測量時間為1秒；再合上輸電線路上外接的空氣開關(guān)，將輸電線路首端三相短接接地，測量輸電線路首端的零序干擾電流，測量時間為1秒，當(dāng)測量過程完成后，將采集到的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和零序干擾電流數(shù)據(jù)以文件的方式存入存儲器中；
(2)先測量輸電線路的零序干擾電流，再測量輸電線路的零序干擾電壓
首先將輸電線路末端三相短接接地，首端三相短接接地，測量輸電線路首端的零序干擾電流，測量時間為1秒；再斷開輸電線路上外接的空氣開關(guān)，將輸電線路首端三相短接不接地，測量輸電線路首端的零序干擾電壓，測量時間也為1秒；當(dāng)測量過程完成后，將采集到的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和零序干擾電流數(shù)據(jù)以文件的方式存入存儲器中；
(二)在得到輸電線路的零序干擾電流數(shù)據(jù)和零序干擾電壓數(shù)據(jù)后，采用下述代數(shù)方程法、微分方程法或積分方程法來計算被測線路的零序阻抗
(1).代數(shù)方程法
輸電線路零序阻抗的計算公式為
上式中，Z為輸電線路的零序阻抗；
為輸電線路上的零序基波干擾電流相量，
為輸電線路上的零序基波干擾電壓相量；
為零序阻抗的模值，θI為零序基波干擾電流相角，θU為零序基波干擾電壓相角；
在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算；
(2)微分方程法
①對于先測量輸電線路零序干擾電壓，再測量輸電線路零序干擾電流的情形輸電線路零序阻抗的計算公式為
(B1)式中，R為輸電線路的零序電阻，單位為歐姆，L為輸電線路的零序電感，單位為亨，i(k)為采樣時刻k時零序干擾電流的采樣值，u(k)為采樣時刻k時零序干擾電壓的采樣值，N為零序干擾電流和零序干擾電壓的采樣率；k為采樣時刻，TS為采樣周期；
在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算；
設(shè)取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(B1)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R，
輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL 歐姆，f＝50Hz；
②對于先測量輸電線路零序干擾電流，再測量輸電線路零序干擾電壓的情形輸電線路零序阻抗的計算公式為
(B2)式中，R為輸電線路的零序電阻，單位為歐姆，L為輸電線路的零序電感，單位為亨，i(k)為采樣時刻k時零序干擾電流的采樣值，u(k)為采樣時刻k時零序干擾電壓的采樣值，N為零序干擾電流和零序干擾電壓的采樣率，k為采樣時刻，TS為采樣周期；
在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算；
設(shè)取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(B2)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R；
則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL 歐姆，f＝50Hz；
(3).積分方程法
①對于先測量輸電線路零序干擾電壓，再測量輸電線路零序干擾電流的情形輸電線路零序阻抗的計算公式為
(C1)式中，R為輸電線路的零序電阻，單位為歐姆，L為輸電線路的零序電感，單位為亨，i(k)為采樣時刻k時零序干擾電流的采樣值，u(k)為采樣時刻k時零序干擾電壓的采樣值，N為零序干擾電流和零序干擾電壓的采樣率，k為采樣時刻，TS為采樣周期，
在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算；
設(shè)取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(C1)式后，計算出一組Lk和Rk；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R，
則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL 歐姆，f＝50Hz；
②對于先測量輸電線路零序干擾電流，再測量輸電線路零序干擾電壓的情形輸電線路零序阻抗的計算公式為
(C2)式中，R為輸電線路的零序電阻，單位為歐姆，L為輸電線路的零序電感，單位為亨，i(k)為采樣時刻k時零序干擾電流的采樣值，u(k)為采樣時刻k時零序干擾電壓的采樣值，N為零序干擾電流和零序干擾電壓的采樣率，k為采樣時刻，TS為采樣周期；
在所采集的1秒鐘的零序干擾電壓數(shù)據(jù)和1秒鐘的零序干擾電流數(shù)據(jù)中，取零序電流信號和零序電壓信號穩(wěn)態(tài)過程中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算；
設(shè)取M個周波的穩(wěn)態(tài)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1≤M＜50，且采樣率為N點/周波，則采樣數(shù)據(jù)點共有M×N個；在這些采樣數(shù)據(jù)中，采樣時刻k的取值范圍為在k的取值范圍內(nèi)，取任一個采樣時刻k對應(yīng)的一組采樣數(shù)據(jù)，代入(C2)式后，計算出一組Lk和Rk的值；再計算這些Lk和Rk的平均值L和R；
則輸電線路的零序阻抗為Z＝R+j2πfL 歐姆，f＝50Hz。
全文摘要
一種利用工頻干擾源帶電測量輸電線路零序阻抗的方法，對于互感線路組中的未投運的新建線路或某一條停電線路，在測量其零序阻抗時，不需要對新建線路或停電線路再外加測量用的零序電源，而是直接利用互感線路之間的零序互感造成的干擾，作為測量用的零序電源；先測量新建線路或停電線路上的零序干擾電壓，再測量新建線路或停電線路上的零序干擾電流；或者先測量零序干擾電流，再測量零序干擾電壓；在得到輸電線路上的零序干擾電壓和零序干擾電流數(shù)據(jù)后，再利用代數(shù)方程法、微分方程法或者積分方程法，來計算得到新建線路或停電線路的零序阻抗。
文檔編號G01R27/08GK101349714SQ20081004882
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者胡志堅, 張承學(xué) 申請人:武漢大學(xué)