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电线路零序参数的干扰法

洪珠琴，金涌涛“，章恬”，钟洲文，陈允平 （1.武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072；2.浙江电力试验研究所，浙江杭州3 310009; 3.浙江杭州市电力局，浙江杭州310014）

摘要：简要地介绍了可用于互感线路零序参数测量 的干扰法的理论基础。干扰法的优点是利用干扰信 号为测量电源，可以完全克服由于互感引起的干扰。 采用干扰法实现了对大连电网两条500kV的同杆 架设输电线路工频参数的测量。给出了测量结果， 包括测量接线图和步骤，并将测量结果与增量法的 结果加以比较。比较结果显示，干扰法很有效，其

dbj 33t12标准下载测量结果完全满足工程的要求

测量结果完全满足工程的要求。 关键词：输电线路；零序参数；干扰法；增量法

以往线路的零序参数往往采用有关公式计算出 来，但公式计算值和实际值有较大的差异，所以，国家 标准《220kV～500kV电网继电保护运行规程》 （DL/T559一94，1995年5月1日实施）关于继电保 护整定的规定中特别指出：架空线路和电缆的零序阻 抗、平行线路间的零序互感阻抗和其他对继电保护影 响较大的参数使用实测值。 传统的测量方法是在待测线路完全停电的情况 下进行的，不仅工作量很大，而且在实际的测量中 存在有些线路不能停电的难题。我们利用文献[2]中 的测量理论，开发了零序参数带电测量系统，解决 了零序参数实际测量问题，并用干扰法成功地实现 了对大连电网两条500kV的同杆架设输电线路的 工频参数测量。

在没有干扰信号时，传统的线路零序阻抗测量方 法是这样做的：先将被测线路停电，测量时将线路 端的三相短路接地，另一端三相短接，在线路与地之 间加上单相交流电源，其接线原理图如图1所示。

图1测量无互感线路零序阻抗接线图

图2对被测线路加压示意图

图3从a.b看进去的等值电路

图3中，E为从a,b两点测得的开路电压，Z 为入端阻抗，记i，为a,b两点短路时的电流，则有 Z=E/ia。 般情况下，图4中三相中的干扰是不相等的， 假定分别为E、E，、E。，利用对称分量法有：

E=Ea+Ea+Ea E=E+Eb+E E=E+E+E

武中： Ea=E。+a²E,+aE)/3为a相正序分量 Ea2=E。+aE,+a²E。/3为a相负序分量 Eao=E。+E,+E。)/3为a相零序分量

根据叠加原理，可绘出三序电路叠加的形式 如图5所示。

图4干扰信号等值电路

因正序和负序网络均对称，故有

E=Ea+E+E=Ea+a²Ea +aEa=0, E=E+Eb+E=Ea+a²Ea+aE=

从a,b两点开路测得零序电压E。，将a,b两点 短路流过的零序电流记为1，则

Z,=Z/3=E/i

综上所述，利用干扰信号为测量零序自阻抗的 电源是完全可行的。 干扰法的具体操作步骤是：将被测线路首端短 路不接地，末端短路接地，测量首端a,b（b为接地 点）的开路电压E。，然后将a,b短路，测量短路电 流ia，按上式即可计算出零序电抗Zi。 在测量时，如果只用电压表测开路电压E。有效 值和电流表测短路电流I的有效值，得到的零序阻 抗也只是有效值，不能得出其阻抗角。为了得出阻 抗角，需再构造出一个独立的工作状态，可用图6 所示的方法得出阻抗角0。

图6干扰法测零序阻抗电路图

图6中R为滑阻，其阻值为r，K为刀闸。测 量步骤为： (1）将被测线路首端三相短接，末端短路接地 合上刀闸K,测量首端a,b(b为接地点)的电压Ea； (2)将a,b短路测量短路电流ia； （3）拉开刀闸K，测量首端a,b(b为接地点） 的电压E； （4）将a.b短路测量短路电流12。

式中：r为滑阻阻值；Ro为零序阻抗Zo的实部 X为零序阻抗Z的虚部。解这个方程组得：

由此可见，只要干扰信号足够强，可用干扰法 直接进行测量，无须再外加电源，这一点已由上面 的理论分析所证明，也为我们的测量实践所验证。 在实际测量过程中，我们发现：有时线路的干 扰信号不是很大，只有几伏或十几伏左右，信号过 弱，为了提高测量精度，我们采用了加压法，采用 加压法时须计及干扰信号的影响。 就要采用外加电源的方法（图7)，在测量线路 的零序自阻抗时，需求出电源U和干扰信号E之间 的相位角。此时的线路等值电路如图2所示。

图7外加电源的线路零序测量电路

当对被测线路加一交流电源U时，被测线路上 流过的电流是由U和E共同作用产生的。假定U和 E之间的相位角为P，如图8所示，则有：

由于有两个未知数p及Z。，需要两个独立的方 程求解。为测量干扰信号E，可将被测线路末端短 路接地，在首端测开路电压，此电压即为干扰电压 E。在测量时假定干扰信号E不变，加上试验电源 U，改变U的大小，取两组独立数据(U,i)及 (i)，代入上述方程得：

E²+U²+2EU,cos=1²Z E²+U²+2EUcos=1²Z 联立求解得：

从中可求得线路的零序阻抗Z及相位角。 当有干扰信号存在时，上述用加压法测量线路 的零序阻抗Z的方法比较繁琐。其测量原理是这样 的：设干扰电压为E，第一次所加电压为，测量 线路电流为io；第二次所加电压为V，，测量线路 电流为I2o。假设干扰电压E在测量过程中保持不 变，则有如下等式成立：

Zo 3(V+E) Zo

从上述方程组可解出零序自阻抗和干扰电压 E。具体测量接线如图7所示，测量步骤是这样的： (1）在线路首端加外加电源，合上刀闸K2、 打开刀闸K1，在末端测电压Ea=V十E，然后合上 刀闸K1，测量线路电流Io； (2）改变外加电压为V，合上刀闸K2、打开刀 闸K1，在末端测电压E=V十E，然后合上刀闸 K1，测量线路电流12o； (3）从上述方程组计算出零序自阻抗。 要说明的是，在我们的干扰法零序参数测量（带 电测量）中可以测量到开路电压和短路电流，再利 用递推的原理可以得到相对于同一个时刻的电压和 电流的相角，从而得到零序阻抗的实部和虚部（电 阻和电抗），只要一次测量就可以得到零序自阻抗， 没有必要测量多次。

干扰法已经成功地应用在线路测量中。2005年 3月5日一16日，我们实现对大连南关岭变、雁水 变2条500kV线路（如图9所示）的零序参数测量 就是一个很好的实例。 在图9中，南雁（南关岭一雁水）甲、乙两条 线路没有投入运行，是停电的；而图中的其他线路 是运行线路。我们利用干扰法测量运行线路对南雁 甲、乙线路的感应电压，以及在此作用下的短路电 流，从而计算南雁甲、乙两条线路的零序参数。被 测线路的电压等级是500kV，线路的长度都是 38km，线路中与别的线路平行的地方是四回同杆 架设，其余地方是二回同杆架设。

(1）测试接线，测量接线如图10，南关岭变侧 三相短接悬空，雁水变侧三相短路接地

图11南雁甲线零序自阻抗时的开路电压

(2）测试步骤 a）合南关岭变和雁水变接地刀闸：

图9被测互感线路示意图

b）接入测试仪器和仪表； c）检查接线无误，分南关岭变和雁水变接地刀 闸； d)空开3断开，测量开路电压； e)空开3合上，测量短路电流； f测试完毕屋面渗漏维修施工方案，合南关岭变和雁水变接地刀闸：

图12南雁甲线测零序自阻抗的短路电流 （三相电流波形）

图13 南雁甲线零序自电纳开路电压 （三相电压波形）

图14南雁甲线零序自电纳短路电流 （三相电流波形）

试验的测量接线与图10的接法相同，不同的是 南关岭变和雁水变侧线路三相均是短接悬空的。用 相同的测量步骤测量开路电压和短路电流，来计算 线路的零序自电纳。 由于南雁乙线是和甲线同杆架设的线路，测量 零序自阻抗，零序自电纳的方法是相同的。我们在 试验中测量得到的电压和电流的数据（局部波形） 如图11一图13所示。从现场采集的零序电压、零 序电流看，测零序阻抗时的电压波形和测零序自电 纳时的电流波形的畸变尤为严重。所以，计算离线 零序参数时，首先要计算零序基波的分量，包括幅 值和相角。 在试验中，我们采用傅立叶算法来进行数字信 号的处理，用以提高测量精度。再把采集到的数据 进行序分解，由于是首端短接在一起的，其实测所 得的数据就是零序量，从图形中可以看到只有一相 的波形，但在计算时要注意电压、电流的3倍关系。 为了使测量出来的数据有比较可信，我们用相同的 方法进行了多次的重复测量，结果基本一致。在这 次试验中，我们还采用了加压法对南雁甲乙两条线 进行了测量，具体的测量方法和步骤在文献[3]中有 详细的叙述。 表1给出了南雁甲乙线38km采用干扰法得到 的零序自阻抗、自导纳测量结果。 表2是采用增量法得到的零序阻抗测试结果。 比较表1和表2的结果可知，采用增量法得到 南雁甲、乙线路的零序自阻抗测量结果与干扰法的 测量结果十分吻合，从而间接证明了干扰法的正确 性，因此在干扰比较大且比较稳定的情况下，建议 直接采用于扰法，不需要采用外加电源的方法。

表1于扰法的实测及计算结果

注：（1）线路的零序参数

输电线路工频参数的实际测量是一项很重要的 工作，本文提出的输电线路工频参数干扰法测试法， 简化了输电线路工频参数的测量工作并有利于提高 测量精度，解决了零序阻抗和电纳不易实测的难题。 我们成功地应用该方法进行了大连电网500kV 线路零序参数带电测量。从测量过程看，该方 法省时省力，对电网地安全运行没有影响承钢4_180m2烧结机烟气脱硫工程,建筑、钢结构、设备安装、电气、工艺管道等施工总承包施工组织设计，而 且得到零序参数结果完全满足技术要求。应用 干扰法可以促进电网输电线路工频参数实测率的 提高，有利于为电力系统的分析与计算提供了较为 完整和准确的线路参数及线路数学模型，对提高供 电水平具有十分积极的作用。

洪珠琴（1981一)，女，硕士研究生，研究电力系统稳定控制； 金涌涛（1978一），男，硕士研究生，从事电力系统调度调试工作 章恬（1982一），女，从事电力生产工作