電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力輸配電線路電氣參數(shù) 在線測(cè)量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)運(yùn)行、分析人員對(duì)電網(wǎng)特性的把握依賴于基于電網(wǎng)模型的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分 析。準(zhǔn)確的電網(wǎng)參數(shù)是形成準(zhǔn)確的電網(wǎng)模型進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算的基礎(chǔ)。因此，提高電網(wǎng)參 數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)特大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義。
[0003] 鑒于每條線路具體情況不同，而輸電線路尤其是220kV及以上電壓等級(jí)線路幾乎 都有與之平行走向或同桿架設(shè)的運(yùn)行線路，這給輸電線路的參數(shù)測(cè)量帶來(lái)很大干擾和困 難。由于影響因素較多，加之設(shè)計(jì)理論計(jì)算中或多或少考慮欠周全，可能造成線路實(shí)際參數(shù) 與設(shè)計(jì)參數(shù)相差較大，進(jìn)而影響狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、網(wǎng)損分析、故障分析和繼電保護(hù)整定 計(jì)算的準(zhǔn)確率和計(jì)算結(jié)果的可靠性。所以DL/T584 - 95《3kV~IlOkV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置 運(yùn)行整定規(guī)程》和DL/T559 - 94《220kV~500kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》要求 110千伏以上線路都要提供工頻參數(shù)實(shí)測(cè)值，以提高電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的可靠性和準(zhǔn)確度為基 礎(chǔ)，保證基于電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的電力系統(tǒng)多個(gè)環(huán)節(jié)的計(jì)算、研宄與分析工作。
[0004] 在線路參數(shù)實(shí)測(cè)工作中，由于線路過(guò)長(zhǎng)、測(cè)量裝置容量不足或者平行線路互感等 因素的影響，線路停電測(cè)量方式取得的實(shí)測(cè)參數(shù)經(jīng)常與理論值相差較大，因而準(zhǔn)確性被質(zhì) 疑。另外，目前的線路參數(shù)實(shí)測(cè)裝置在測(cè)量過(guò)程中需要線路停電，IlOkv及以上線路停電 會(huì)使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得薄弱，因此，電網(wǎng)運(yùn)行管理部門需要一種更為準(zhǔn)確的、在線的線路實(shí)測(cè)裝 置。
[0005] 總而言之，目前需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是：如何在輸配電 系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下找到一種工作全面，高效的裝置及方法來(lái)實(shí)現(xiàn)輸配電線路的實(shí)時(shí)在線 測(cè)量。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開(kāi)了電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè) 量裝置及方法，本實(shí)用新型對(duì)輸配電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線測(cè)量，它具有能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路阻 抗，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，工作效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下：
[0008] 電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，包括多個(gè)測(cè)量單元，每個(gè)測(cè)量單元均通 過(guò)數(shù)據(jù)集中器與主站系統(tǒng)通信，測(cè)量單元之間通過(guò)時(shí)鐘同步單元進(jìn)行時(shí)間同步，測(cè)量單元 每隔設(shè)定時(shí)間通過(guò)一次CT即電流互感器及一次PT即電壓互感器采集在同一時(shí)間點(diǎn)下相應(yīng) 測(cè)量點(diǎn)同步相量數(shù)據(jù)，所述測(cè)量單元還通過(guò)量程切換電路與測(cè)量電流傳感器和保護(hù)電流傳 感器相連，利用量程切換電路在線路出現(xiàn)故障時(shí)仍能記錄對(duì)應(yīng)的波形，測(cè)量單元將采集數(shù) 據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)集中器發(fā)送至主站系統(tǒng)。
[0009] 所述時(shí)鐘同步單元用于為測(cè)量單元提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘，包括FPGA控制器、授時(shí)模 塊、恒溫晶振、光發(fā)射器及光接收器；所述恒溫晶振用于為FPGA控制器提供穩(wěn)定的時(shí)鐘，所 述FPGA控制器與授時(shí)模塊進(jìn)行通信，授時(shí)模塊通過(guò)授時(shí)天線獲得測(cè)量單元的時(shí)鐘，授時(shí)模 塊通過(guò)串口將精確到秒級(jí)別的時(shí)間、坐標(biāo)信息發(fā)送至FPGA控制器，將精確到納秒級(jí)別的準(zhǔn) 確時(shí)間通過(guò)Plush脈沖信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定后發(fā)送至FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器再將時(shí)鐘信號(hào)通 過(guò)光發(fā)射器發(fā)送給測(cè)量單元，所述光接收器用于在授時(shí)天線架設(shè)不方便的情況下接收外界 標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)并傳送至FPGA控制器。
[0010] 所述授時(shí)模塊根據(jù)應(yīng)用選擇GPS模式、北斗模式或GPS+北斗模式這三種模式中的 一種。
[0011] 所述測(cè)量單元包括DSP控制器、AD轉(zhuǎn)換器及網(wǎng)絡(luò)控制器；光接收器用于接收時(shí)鐘 同步單元發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)，所述DSP控制器與網(wǎng)絡(luò)控制器通信，網(wǎng)絡(luò)控制器為W5100型網(wǎng)絡(luò) 接口芯片，網(wǎng)絡(luò)控制器與RJ45接口通信，RJ45接口通過(guò)網(wǎng)線、WIFI或3G對(duì)外通信；
[0012] 所述DSP控制器與SD卡進(jìn)行通信；DSP控制器輸入端還與AD轉(zhuǎn)換器相連，AD轉(zhuǎn)換 器接收的信號(hào)是外部一次CT與PT獲取的線路電壓電流模擬量。
[0013] 所述DSP控制器對(duì)數(shù)字量的輸入通過(guò)光電隔離后進(jìn)行接收，對(duì)數(shù)字量輸出通過(guò)光 電隔離后進(jìn)行輸出；所述DSP控制器還與光接收器及光發(fā)射器相連。
[0014] 所述AD轉(zhuǎn)換器通過(guò)量程切換電路與測(cè)量CT和保護(hù)CT相連，測(cè)量CT通過(guò)第一并 聯(lián)電路與AD轉(zhuǎn)換器的一路相連，第一并聯(lián)電路包括兩個(gè)并聯(lián)單元，每個(gè)并聯(lián)單元包括相串 聯(lián)的放大器與撥碼開(kāi)關(guān)；測(cè)量CT及保護(hù)CT分別通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)與第二并聯(lián)電路相連，第二并 聯(lián)電路與第一并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)相同。
[0015] 所述多個(gè)測(cè)量單元分別安裝在電力線路的兩端，每一端的電力線路的測(cè)量單元均 通過(guò)數(shù)據(jù)集中器與主站系統(tǒng)相連。
[0016] 測(cè)量單元用于完成電力輸配電線路的參數(shù)采集，該輸配電線路參數(shù)主要包括線路 兩端的三相電壓及電流同步相量數(shù)據(jù)。一個(gè)時(shí)鐘同步單元可以連接六個(gè)測(cè)量單元，如需級(jí) 聯(lián)更多的測(cè)量單元，光發(fā)射器用于向級(jí)聯(lián)測(cè)量單元發(fā)射時(shí)鐘信號(hào)。測(cè)量CT和保護(hù)CT是測(cè) 量裝置里面的二次CT，非變電站一次CT。這里的一次不是CT的一次側(cè)，而是指的是變電站 一次電氣范圍或者控制保護(hù)裝置所屬的二次電氣范圍。
[0017] 電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量方法：具體工作步驟如下：
[0018] 步驟一：在線路兩端分別安裝測(cè)量單元，分別獲取線路兩端的電流、電壓同步相量 數(shù)據(jù)，電流、電壓同步相量數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)集中器傳送至主站系統(tǒng)；
[0019] 步驟二：主站系統(tǒng)接收兩端測(cè)量的帶有準(zhǔn)確時(shí)標(biāo)的相角、幅值、頻率數(shù)據(jù)并進(jìn)行存 儲(chǔ)；
[0020] 步驟三：通過(guò)測(cè)得的線路兩端的數(shù)據(jù)計(jì)算出該條線路的正序31型等值參數(shù)和零 序阻抗。
[0021] 所述步驟一的具體步驟為：
[0022] (1-1)數(shù)據(jù)采集終端DPMU作為測(cè)量單元安裝在線路兩端；
[0023] (1-2)通過(guò)GPS同步時(shí)鐘單元提供的時(shí)標(biāo)在同一時(shí)間點(diǎn)下采集相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的同步相 量數(shù)據(jù)并向主站系統(tǒng)傳輸；
[0024] 所述步驟三的正序型等值參數(shù)計(jì)算的具體步驟為：
[0025] (3-1)采用基于分布參數(shù)模型建立輸電線路型等值電路；
[0026] (3-2)根據(jù)序分量法，由線路兩端的同步電壓與電流相量參數(shù)求得正序的電壓與 電流相量；
[0027] 所述步驟三的零序阻抗計(jì)算的具體步驟為：
[0028] (3-11)建立雙回輸電線路零序互感集中參數(shù)模型；
[0029] (3-12)根據(jù)線路電氣參數(shù)測(cè)量裝置的測(cè)量單元測(cè)得的線路兩端的零序電壓、電流 及通過(guò)開(kāi)路試驗(yàn)得到的線路導(dǎo)納得到零序自阻抗及零序互阻抗。
[0030] 正序的電壓與電流相量計(jì)算時(shí)：根據(jù)均勻傳輸線理論，若已知線路長(zhǎng)度為1，可得 首端正序電壓和電流與末端正序電壓和電流的關(guān)系如式（1)所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，其特征是，包括多個(gè)測(cè)量單元，每個(gè)測(cè)量單 元均通過(guò)數(shù)據(jù)集中器與主站系統(tǒng)通信，測(cè)量單元之間通過(guò)時(shí)鐘同步單元進(jìn)行時(shí)間同步，測(cè) 量單元每隔設(shè)定時(shí)間通過(guò)一次CT即電流互感器及一次PT即電壓互感器采集在同一時(shí)間點(diǎn) 下相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)同步相量數(shù)據(jù)，所述測(cè)量單元還通過(guò)量程切換電路與測(cè)量電流傳感器和保護(hù) 電流傳感器相連，利用量程切換電路在線路出現(xiàn)故障時(shí)仍能記錄對(duì)應(yīng)的波形，測(cè)量單元將 采集數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)集中器發(fā)送至主站系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，其特征是，所述時(shí)鐘 同步單元用于為測(cè)量單元提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘，包括FPGA控制器、授時(shí)模塊、恒溫晶振、光發(fā)射 器及光接收器；所述恒溫晶振用于為FPGA控制器提供穩(wěn)定的時(shí)鐘，所述FPGA控制器與授時(shí) 模塊進(jìn)行通信，授時(shí)模塊通過(guò)授時(shí)天線獲得測(cè)量單元的時(shí)鐘，授時(shí)模塊通過(guò)串口將精確到 秒級(jí)別的時(shí)間、坐標(biāo)信息發(fā)送至FPGA控制器，將精確到納秒級(jí)別的準(zhǔn)確時(shí)間通過(guò)Plush脈 沖信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定后發(fā)送至FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器再將時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)光發(fā)射器發(fā)送給測(cè) 量單元，所述光接收器用于在授時(shí)天線架設(shè)不方便的情況下接收外界標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)并傳 送至FPGA控制器。
3. 如權(quán)利要求2所述的電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，其特征是，所述授時(shí) 模塊根據(jù)應(yīng)用選擇GPS模式、北斗模式或GPS+北斗模式這三種模式中的一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，其特征是，所述測(cè)量 單元包括DSP控制器、AD轉(zhuǎn)換器及網(wǎng)絡(luò)控制器；光接收器用于接收時(shí)鐘同步單元發(fā)出的時(shí) 鐘信號(hào)，所述DSP控制器與網(wǎng)絡(luò)控制器通信，網(wǎng)絡(luò)控制器為W5100型網(wǎng)絡(luò)接口芯片，網(wǎng)絡(luò)控 制器與RJ45接口通信，RJ45接口通過(guò)網(wǎng)線、WIFI或3G對(duì)外通信；所述DSP控制器與SD卡 進(jìn)行通信；DSP控制器輸入端還與AD轉(zhuǎn)換器相連，AD轉(zhuǎn)換器接收的信號(hào)是外部一次CT與 PT獲取的線路電壓電流模擬量。
5. 如權(quán)利要求4所述的電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，其特征是，所述DSP控 制器對(duì)數(shù)字量的輸入通過(guò)光電隔離后進(jìn)行接收，對(duì)數(shù)字量輸出通過(guò)光電隔離后進(jìn)行輸出； 所述DSP控制器還與光接收器及光發(fā)射器相連。
6. 如權(quán)利要求4所述的電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，其特征是，所述AD轉(zhuǎn) 換器通過(guò)量程切換電路與測(cè)量CT和保護(hù)CT相連，測(cè)量CT通過(guò)第一并聯(lián)電路與AD轉(zhuǎn)換器 的一路相連，第一并聯(lián)電路包括兩個(gè)并聯(lián)單元，每個(gè)并聯(lián)單元包括相串聯(lián)的放大器與撥碼 開(kāi)關(guān)；測(cè)量CT及保護(hù)CT分別通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)與第二并聯(lián)電路相連，第二并聯(lián)電路與第一并聯(lián) 電路結(jié)構(gòu)相同。
7. 如權(quán)利要求1所述的電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，其特征是，所述多個(gè) 測(cè)量單元分別安裝在電力線路的兩端，每一端的電力線路的測(cè)量單元均通過(guò)數(shù)據(jù)集中器與 主站系統(tǒng)相連。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了電力輸配電線路電氣參數(shù)在線測(cè)量裝置，包括多個(gè)測(cè)量單元，每個(gè)測(cè)量單元均通過(guò)數(shù)據(jù)集中器與主站系統(tǒng)通信，測(cè)量單元之間通過(guò)時(shí)鐘同步單元進(jìn)行時(shí)間同步，測(cè)量單元每隔設(shè)定時(shí)間通過(guò)一次CT即電流互感器及一次PT即電壓互感器采集在同一時(shí)間點(diǎn)下相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)同步相量數(shù)據(jù)，所述測(cè)量單元還通過(guò)量程切換電路與測(cè)量電流傳感器和保護(hù)電流傳感器相連，利用量程切換電路在線路出現(xiàn)故障時(shí)仍能記錄對(duì)應(yīng)的波形，測(cè)量單元將采集數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)集中器發(fā)送至主站系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用專屬于配電系統(tǒng)的同步相量測(cè)量終端DPMU，提升了配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01R27-08, G01R31-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204495932
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520168504
【發(fā)明人】程新功, 于明珠, 侯廣松, 張靜亮, 殷文月, 李石清, 宗西舉, 王成友, 任宏偉, 高軍, 徐珂, 孔寧, 丁冬睿, 王玉真, 邵振振, 趙承楠, 李福建, 孟會(huì)增, 楊哲
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué), 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司菏澤供電公司
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月23日