[發明專利]一種互感線路零序阻抗參數帶電測量方法

有效

• 申請號: 200810197015.6
• 申請日: 2008-09-19
• 公開（公告）號: CN101377529A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 胡志堅
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 武漢天力專利事務所
• 代理人: 程祥;馮衛平

1.一種互感線路零序阻抗帶電測量方法，包括以下步驟：

(一)通過下述帶電測量時互感線路的運行方式1或運行方式2或運行方式3或運行方式4，或者運行方式1、運行方式2、運行方式3和運行方式4中的任2個以上組合來得到供帶電測量計算用的零序電壓和零序電流

運行方式1：對于n條互感線路，斷開帶電運行的互感線路中的一互感線路的單相開關，造成缺相運行，由負荷電流提供測量用的零序電流，0.5秒～1秒后，再通過互感線路上的自動重合閘恢復該互感線路正常運行的方法，來產生供帶電測量用的零序大電流；

運行方式2：將n條互感線路組中的一互感線路停電后加壓；

運行方式3：使n條互感線路中的一互感線路的三相負荷不平衡來產生測量用零序電流；

運行方式4：利用n條互感線路中的一互感線路發生單相接地、兩相短路、兩相短路接地或三相接地故障情況下產生的零序大電流；

單獨采用運行方式1時，需斷開單相開關的互感線路條數為m，且每斷開其中一互感線路的單相開關，都采用運行方式1來產生供帶電測量用的零序大電流，并按步驟(二)測量互感線路的零序電流和零序電壓；

單獨采用運行方式2時，需停電加壓的線路條數為m，且每停電加壓其中一互感線路，都按步驟(二)測量互感線路的零序電流和零序電壓；

單獨采用運行方式3時，需使三相負荷不平衡的線路條數為m，且每使其中一互感線路的三相負荷不平衡時，都按步驟(二)測量互感線路的零序電流和零序電壓；

單獨采用運行方式4時，需使發生單相接地、兩相短路、兩相短路接地或三相接地故障的線路條數為m，且每使其中一互感線路發生單相接地、兩相短路、兩相短路接地或三相接地故障時，都按步驟(二)測量互感線路的零序電流和零序電壓；

當采用運行方式1、運行方式2、運行方式3和運行方式4中的任2個以上組合來得到供帶電測量計算用的零序電壓和零序電流時，需要在該組合中采用m個獨立的運行方式來得到測量數據；

當n為奇數時，上述m≥(n+1)/2；當n為偶數時，上述m＝(n+2)/2；

(二)利用GPS技術，實現互感線路的零序電壓信號和零序電流信號的同步采樣，測量互感線路的零序電流和零序電壓

利用全球衛星定位系統的授時功能獲得誤差小于1微秒的時間基準，在全球衛星定位系統時間同步下，同時采集互感線路中各線路兩端的零序電流以及各線路兩端的零序電壓，并以文件的方式存入采集裝置中；

(三)在測量完成后，將各測量點的數據匯總到中心計算機中；

(四)中心計算機在得到各互感線路的零序電流和零序電壓采樣數據后，采用代數方程法來計算互感線路的零序阻抗：

列寫出n條互感線路的代數方程如下：

(I·p1+I·q1)2Z11+...+(I·pi+I·qi)2Z1i+...+(I·pn+I·qn)2Z1n=U·p1-U·q1=U·1...(I·p1+I·q1)2Zi1+...+(I·pi+I·qi)2Zii+...+(I·pn+I·qn)2Zin=U·pi-U·qi=U·i...(I·p1+I·q1)2Zn1+...+(I·pi+I·qi)2Zni+...+(I·pn+I·qn)2Znn=U·pn-U·qn=U·n---(A1)]]>

(A1)式中，Z_ij為第i條線路的零序自阻抗，i＝1，2，…，n；Z_ij為第i條線路與第j條線路之間的零序互阻抗，i，j＝1，2，…，n，i≠j；和為第i條線路首末兩端的零序基波電流向量，和分別為第i條線路首末兩端的零序基波電壓向量，U·i=U·pi-U·qi]]>為第i條線路上的零序基波電壓壓降向量；

(A1)式的矩陣形式為：

Z11...Z1i...Z1n...............Zi1...Zii...Zin...............Zn1...Zni...Znn(I·p1+I·q1)2...(I·pi+I·qi)2...(I·pn+I·qn)2=U·1...U·i...U·n---(A2)]]>

記零序阻抗矩陣Z為，

Z=Z11...Z1i...Z1n...............Zi1...Zii...Zin...............Zn1...Zni...Znnn×n,]]>

零序阻抗矩陣Z的未知數為n²個，但考慮到零序阻抗矩陣Z中未知參數的對稱性，Z_ij＝Z_ji，因而Z的未知數實際上只有n(n+1)/2個；

記Z_i＝[Z_ii…Z_ii??…Z_in]_l×n，Z_i為第i條互感線路的零序自阻抗以及第i條線路與其它互感線路之間的零序互阻抗；i＝1，…，n，Z_i中的未知數為n個；

則Z=Z1...Zi...Znn×n;]]>

采用以下兩種方法之一來計算零序阻抗矩陣Z：

方法一：依次計算出Z_i，i＝1，2，…，n，來得到零序阻抗矩陣Z

對于步驟一中的m個運行方式的測量，任一條互感線路i上第k個運行方式時的測量應滿足的關系為：

Zi1(I·p1(k)+I·q1(k))2+...+Zii(I·pi(k)+I·qi(k))2+...+Zin(I·pn(k)+I·qn(k))2=U·i(k),]]>k＝1，…，m??(A3)

(A3)式中，在向量和中，帶括號的上標為運行方式的編號，下標為互感線路首末端編號；

將m個運行方式的測量均寫成矩陣形式：

U·i(k)=ZiI·(k),]]>i＝1，…，n，k＝1，…，m，(A4)

在(A4)的向量和中，帶括號的上標為運行方式的編號，下標為互感線路編號；

(A4)式中：

I·(k)=(I·p1(k)+I·q1(k))2...(I·pi(k)+I·qi(k))2...(I·pn(k)+I·qn(k))21×n,]]>

Z_i＝[Z_il??…Z_ii??…Z_in]_l×n，

將對互感線路i上所進行的m個運行方式的測量的數據代入(A4)中，則(A4)式為一超定代數方程組，采用最小二乘法求得Z_i的解為

Z^i=(ITI)-1ITUi]]>i＝1，2，…，n，(A5)

在(A5)式中：

Ui=U·i(1)U·i(2)...U·i(m)m×1,]]>I=(I·p1(1)+I·q1(1))2...(I·pi(1)+I·qi(1))2...(I·pn(1)+I·qn(1))2(I·p1(2)+I·q1(2))2...(I·pi(2)+I·qi(2))2...(I·pn(2)+I·qn(2))2...............(I·p1(m)+I·q1(m))2...(I·pi(m)+I·qi(m))2...(I·pn(m)+I·qn(m))2m×n,]]>

Z^i=Zi1...Zii...Zin1×n;]]>

當i＝1，2，…，n時，利用(A5)計算出的互為對稱的零序互阻抗參數Z_ij和Z_ji，i，j＝1，2，…，n，i≠j，實際上是同一個參數，取Z_ij和Z_ji的平均值作為零序互阻抗的最終結果；

分別求出每條互感線路對應的后，則n條互感線路的零序阻抗矩陣Z的最小二乘解為：

Z^=Z^1...Z^i...Z^nn×1=Z11...Z1i...Z1n...............Zi1...Zii...Zin...............Zn1...Zni...Znnn×n;]]>

方法二：一次性地計算得到全部零序阻抗參數

利用n條互感線路上的m個運行方式測量的數據，一次性地求出n條互感線路零序阻抗矩陣Z的最小二乘解為：

Z^=(ITI)-1ITU,---(A6)]]>

(A6)式中：

I=(I·p1(1)+I·q1(1))2...(I·pi(1)+I·qi(1))2...(I·pn(1)+I·qn(1))2(I·p1(2)+I·q1(2))2...(I·pi(2)+I·qi(2))2...(I·pn(2)+I·qn(2))2...............(I·p1(m)+I·q1(m))2...(I·pi(m)+I·qi(m))2...(I·pn(m)+I·qn(m))2m×n,]]>

U=U·1(1)...U·i(1)...U·n(1)U·1(2)...U·i(2)...U·n(2)...............U·1(m)...U·i(m)...U·n(m)m×n,]]>

Z^=Z11...Z1i...Z1n...............Zi1...Zii...Zin...............Zn1...Zni...Znnn×n;]]>

利用(A5)式和(A6)式，計算出互感線路的零序自阻抗和零序互阻抗。