1、 ，研究与设计微型电脑应用 年第 卷第期作者简介：丁道军（），男，硕士，高级工程师，研究方向为电力系统自动化；郎伊紫禾（），女，硕士，工程师，研究方向为电力系统自动化；潘仁东（），男，硕士，工程师，研究方向为电力电子与电力传动。文章编号：（）特高压电力线路双端谐振参数测量新技术研究丁道军，郎伊紫禾，潘仁东（江苏省送变电有限公司，江苏，南京 ）摘要：为了解决中性点对地支路阻尼电阻以及电压互感器漏阻抗对特高压电力线路配电网谐振参数测量精度的影响，研究了特高压电力线路双端谐振参数测量新技术。将消弧线圈内部电压互感器特征信号以及零序电压互感器特征信号注入变频电流中，利用零序电压互感器以及消弧线圈内部零
2、序电压互感器获取电压信号，判断零序等效电路端口导纳相位是否为，导纳相位结果为时，即可获取精准的特高压电力线路谐振对地泄漏电导以及对地电容，实现双端电压互感器的特高压电力线路双端谐振参数测量。实验结果表明，该方法测量 电力线路的对地泄漏电感、对地电容以及谐振角频率偏差均低于，可满足特高压电力线路谐振参数测量需求。关键词：特高压；电力线路；双端；谐振中图分类号：文献标志码：，（，）：，：；引言我国特高压电力线路建设越来越广泛，无论是何种地形实现电力输送都需要依靠电力线路。零序与正序导纳以及电力线路零序与正序阻抗都是电力线路参数，这些参数可以计算短路电流，还能左右电力系统运转模式。参数测算准确性关系
3、到电力系统运行稳定性以及电流等数据的计算准确性。近年来，电力系统由于科技技术影响逐渐向自动化趋势发展，电力系统运行过程中更加需要提升参数测量准确性。在实际使用过程中，若想通过计算获得电力线路参数，需经过比较复杂的过程。参数计算时需考虑多种影响因素，参数测量受自然环境、时间因素、地理因素、电流因素等干扰，以上影响因素严重影响参数计算准确性。电力系统相关工作人员在电力线路铺设完成之后，工作人员会立刻对电力线路实行测量，随着时间推移，电力线路受到各种影响因素干扰，参数发生波动变化，计算方法选取不准确将严重影响参数计算结果。目前有学者提出差分法和积分法相结合的参数计算方法，该方法虽然能够降低参数计算误
4、差，但在噪声干扰下却存在误差波动情况；还有学者提出改进的参数测量方法，分析参数测量的限制因素，通过推导得出数学表达式，计算电力线路参数，但是该方法计算所获取参数结果与实际结果存在差异，还需今后继续研究。本文着重研究特高压电流线路中双端谐振参数测量新技术，降低参数测量误差，获取精准的谐振参数。，研究与设计微型电脑应用 年第 卷第期特高压电力线路双端谐振参数测量方法 测量过程 消弧线圈内部电压互感器特征信号选取中性点阻尼电阻经消弧线圈串联应用于配电网中，特高压配电线路变频恒流信号源将特征电流信号注入配电网中，注入信号频率为，所注入特征电流信号无需利用电压互感器二次侧注入，电压互感器所存在的短路阻抗
5、不影响信号注入。表示特征电压信号，该电压信号相位与幅值利用装置于中性点处的零序电压互感器开口三角形侧实施测量。与 分别表示特高压电力线路中零序电压互感器一次侧漏电阻以及二次侧漏电阻，与 分别表示特高压电力线路中漏电感以及其一次侧归算值。表示励磁电感，表示励磁电阻。谐振参数测量过程中短路阻抗低于励磁阻抗，电压互感器开口三角形侧未存在电流流通情况。将励磁回路视为开路，可得特高压电力线路中的中性点电压为通过测量所获取的返回电压。将等值电路利用电压互感器实现测量，可有效避免测量返回电压信号时受到电压互感器短路阻抗的影响。特高压电力线路中，用表示零序电压互感器变化时，可得公式如下：（）为避免特高压电力线
6、路对地参数测量过程中由于阻尼电阻造成的误差，特高压电力线路的谐振关系精准体现。通过串并联方式等效消弧线圈接地回路中的阻尼电阻以及消弧线圈，获取并联状态等效电阻 以及等效电感。谐振等效回路中，等效电阻以及等效电感公式如下：（）（）（）（）依据特高压电力线路串联阻尼电阻系统的谐振关系获取表达式如下：（）整理式（）可得特高压电力配电网对地电容公式如下：（）消弧线圈对地电容以及等效电感出现并联谐振情况，可将电力线路内谐振元件视为开路，对地泄漏电导利用阻尼电阻传送信号，可得谐振频率情况下的公式如下：（）获取特高压电力线路中串联阻尼电阻系统对地泄漏电导公式如下：（）.零序电压互感器特征信号对地容抗相比于励
7、磁阻抗相对较小，特高压电力线路双端谐振参数测量过程中可忽略互感器内励磁电流 ，可得谐振测量简化等效电路图如图所示。用?与分别表示测控装置注入开口三角侧的变频电流信号以及可调电感值，相位对比返回的电压信号搜寻特高压电力线路谐振频率，将可调电感值修正为，用表示特高压电力线路中电压互感器的变比，将高压侧加入可调电感后可得、，获取公式如下：图谐振测量等效电路（）（）（）（）结合以上公式可得：（）（）（）引入电容电流可得公式如下：（）式中，与分别表示配电网相电压与电力系统角频率。获取特高压电力线路电容电流公式如下：（）（）（）将，代入式（）可得：（）（）（）可将式（）转化为（）（）（）目前主要包括预调式
8、、随调式、预随调式三种消弧线圈调谐方式。获取特高压电力线路对地泄漏电导公式如下：（）谐振辨识消弧线圈在谐振频率下与对地电容并联支路为等效开路状态，选取对地泄漏电导值作为端口等效导纳。端口等效导纳幅值为最小值时，以及相位为过零点时，特高压电力线路中存在谐振情况。阻尼电阻存在于中性点对地支路时，谐振频率增加时，阻尼电阻等效电导值 有所降低。特高压电力线路对地电容与消弧线圈等效电感存在并联谐振状况时，为纯阻性的端口等效导纳，此时等效导纳幅值并非极小值，可得公式如下：?（）?（）参数测量实现特高压电力线路双端谐振参数测量流程如图所示。图谐振参数测量流程图 ，研究与设计微型电脑应用 年第 卷第期从图可以
9、看出，谐振接地配电网由零序以及消弧线圈内部的电压互感器将变频恒流特征信号?注入，并将特征频率电压信号返回至另一电压互感器中。建立零序流通回路，该零序流通回路属于谐振接地配电网特征频率信号，依据特高压电力线路主流消弧线圈产品以及电力系统规模将补偿范围有效调整，搜索零序等效电路的端口导纳表达式。设置为特高压电力线路配电网零序等效电路的谐振角频率，设置 为谐振频率扫描区间，将消弧线圈等效电感值 与相结合，依据零序等效电路在特高压电力线路谐振接地时的参数谐振关系，获取特高压电力线路对地泄漏电导值以及电容值。特高压电力线路双端谐振参数测量实际过程中，需依据现场设备的布局、安全距离以及安装位置设置测量方案
10、。实例分析为验证所研究参数测量方法对特高压电力线路双端谐振参数测量有效性，采用 软件模拟某变电站 电力线路建立配电网模型，配电网中共包含特高压电力线路组，配电网谐振接地配电网参数设置如表所示。表特高压电力线路谐振接地配电网参数设置指标数值消弧线圈 阻尼电阻 零序电压互感器变比 线路线路线路线路线路总对地电容 总对地泄漏电导 总对地电容 总对地泄漏电导 总对地电容 总对地泄漏电导 总对地电容 总对地泄漏电导 总对地电容 总对地泄漏电导 将零序电压互感器与消弧线圈内部电压互感器利用高压绝缘拉闸杆接触特征电压返回引线、频率信号输出引线，建立特高压电力线路特征信号零序流通回路，完成配电网特高压电力线路
11、双端谐振参数测量。利用消弧线圈档位调整令组配电网特高压电力线路脱谐度分别为 、。分别采用消弧线圈内部电压互感器以及零序电压互感器注入变频电流特征信号，测量特高压电力线路谐振参数，获取特高压电力线路零序等效电路谐振导纳幅值如图所示。从图测量结果可知，特征频率有所增加时，阻尼电阻的电导值呈现单调递增状态，特高压电力线路中并联谐振支路的单调区间偏差较高，因此特高压电力线路中理论谐振频率为 ，该值与所获取的导纳幅值极小值相应频率 存在较大偏差，特高压电力线路包含阻尼电阻时，无法利用幅值极小值作为判断是否存在谐振的依据。图导纳相位幅值特高压电力线路零序等效电路回路导纳相位如图所示。从图实验结果可以看出，
12、采用种方法测量特高压电力线路谐振参数，特征电流频率有所变化时，特高压电力系统的对地电容与等效测量回路中的电感缓缓呈现谐振状态，存在相同的等效电路导纳相角变化状态，导纳相位为时，采用消弧线圈内部电压互感器注入变频电流特征信号的谐振角频率为 ，采用零序电压互感器注入变频电流特征信号的谐振角频率为 ，二者所获取的谐振角频率均为理论谐振角频率即为相近，验证采用种测量方法测量对地绝缘参数的精度较高。图导纳相位曲线图调整投切电容以及线圈电感值，统计不同对地电容时的测量结果。消弧线圈电感值为固定时，调整对地电容所获取测试结果如表所示。从表测量结果可以看出，注入信号电流值为固定时，消弧线圈电感值同样为固定时，
13、调整特高压电力线路对地电容时，测量消弧线圈电压互感器二次电压值以及对地电容结果。对地电容为 时，测量误差高达 ，主要原因是系统对地电容为 时，特高压电力线路的等效电感与对地电容出现谐振现象，增加了系统一次侧阻抗，电压互感器的二次侧无法忽略一次侧阻抗。因表固定消弧线圈电感值测量结果消弧线圈电感实际对地电容注入信号电流对地电容计算值偏差 ，研究与设计微型电脑应用 年第 卷第期此电流恒定情况下测量特高压电力线路的谐振电容时，测量误差较大。对地电容继续变化时，参数测量误差有所降低。对地电容继续增加过大幅度时，特高压电力线路由于所注入的信号，降低了一次侧阻抗，信号电压随之降低，提升测量难度，因此测量误差
14、有所提升。表实验结果表明，特高压电力系统除谐振状态下，测量对地电容误差均低于，可满足特高压电力线路参数测量需求。对地电容为固定时，调节消弧线圈电感值所获取测量结果如表所示。从表实验结果可以看出，注入信号电流值为固定情况下，设置对地电容均为 ，调整消弧线圈电感值，检测信号电压值获取对地电容结果。对地电容的测量误差随提升消弧线圈电感值而有所降低，主要原因是针对所注入信号，提升消弧线圈电感值将增加特高压电力线路一次侧的零序阻抗，增加信号电压将提升参数测量的精度，避免增加特高压电力线路的一次侧阻抗，降低测量误差。表消弧线圈电感变化时测试结果消弧线圈电感实际对地电容注入信号电流对地电容计算值偏差 统计采
15、用本文方法测量条特高压电力线路的谐振参数最终测量结果如表所示。从表实验结果可以看出，采用本文方法测量特高压电力线路谐振参数的测量值与实际值之间偏差均低于。采用本文方法测量特高压电力线路谐振参数测量精度可满足电力系统配电网工程应用需求。本文方法在配电网二次侧实施测量操作，可有效提升测量装置应用于特高压电力线路中的安全性。采用本文方法测量特高压电力线路谐振参数利用接地元件和中性点与大地组成建立流通回路，测量过程中不影响特高压配电网的正常运行。表本文方法测量结果线路序号谐振角频率 偏差对地电容偏差对地泄露电导偏差 总结特高压电力线路谐振参数测量受电压互感器中性对地支路阻尼电阻以及电压互感器漏阻抗影响
16、，导致特高压电力线路对地泄漏电导测量较为困难。研究特高压电力线路双端谐振参数测量新技术，将该方法应用于变电站中特高压电力线路中，验证所研究谐振参数测量具有较高的测量有效性。所研究双端谐振参数测量可有效避免测量过程中绝缘参数受互感器漏阻抗影响，提升绝缘参数测量精度，谐振参数测量结果准确性提升，有助于提升特高压电力线路应用性能。参考文献张媛媛，王毅，韩彬，等 半波长输电线路潜供电弧工频谐振 作 用 机 理 及 优 化 控 制 方 案 电 网 技 术，（）：任军辉，张帆，杨晓平滇西北至广东特高压直流输电工程直流回路的谐振研究电力电容器与无功补偿，（）：楼文娟，白航，杨晓辉，等特高压输电线路动态风偏响应及参数影响分析土木工程学报，（）：詹天霞，戴慧纯，张方禹，等结电容对双向 谐振变换器影响的研究电力电子技术，（）：程沁蕊，段发阶，黄婷婷综合灵敏度和品质因数的电涡流谐振测量电路参数优化传感技术学报，（）：周华良，宋斌，安林，等特高压输电线路分布式故障诊断系统研制及其关键技术电力系统保护与控制，（）：王蒙，张文朝，高享想，等基于积分法和差分法的电力系统短路电流直流分量特征参数计算高压电器，（）：曾
