输电线路工频参数测量方法浅析

摘要 随着输电线路运行环境的日益复杂，传统的线路工频参数测量方法已不能满足当前的工作要求。本文对传统测量方法中存在的问题进行了阐述，并且通过实际的测量数据，对目前两种新型的测量方法进行了分析。

关键词 输电线路；工频参数；移频法；变向量法

中图分类号TN7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0188-02

0引言

输电线路是构成电网的重要组成部分，在投运之前需要对其电气参数进行测量核准，为电力调度等部门计算系统短路电流、继电保护整定、计算潮流分布和选择合适运行方式等提供参考。一般测量的参数有绝缘测试、核对相位、直流电阻、正序阻抗、零序阻抗、正序电容、零序电容；对于同塔多回线路，还需要测量线路之间的互感阻抗及耦合电容。

目前，工程上多采用工频法进行这些参数的测量，其原理是在被测线路上施加工频电源，由电流表、电压表、功率表计量数据，通过人工读取各表计刻度，再经相应的运算后求得实际的工频参数值[1]。

1目前测量方法中存在的问题

实际工程中使用工频法进行测量时，有许多不容忽视的问题：

1）随着电网的发展，输电线路的增加，其路径上会不可避免的出现多处与邻近线路的交叉、平行，同时由于线路走廊的日益紧张，采取同塔多回等紧凑型架设方式也逐渐增多。这些邻近线路在测量时，不一定能够和被测线路同时停电，带电线路通过互感、耦合作用，将电压等工频信号感应至被测线路。测量阻抗参数时，由于线路末端接地，感应电压数值较低；测量电容参数时，要求3相线路悬空，如果邻近线路带电，感应电压较高。这样不仅会给测量带来干扰，影响最终结果的精度，而且也会对人身安全构成威胁；

2）传统工频试验设备较多，整个试验至少需要三台隔离变压器和调压器，三台电压、两台电流互感器，三块电压表、三块电流表、两块功率表；接线方式也比较复杂，其接线示意图见图1（以正序阻抗测量为例）；试验过程繁琐，每次接、换线都需要花费大量精力检查；

3）试验中采用的是指针式计量表计，这种表计采取人工读数的方法记录数据，实际工程中同步性不高，造成读数误差较大，影响测量结果的准确性。

2传统解决方法

2.1提升试验电压

在实际工程中，往往采取提升试验电压，使之远高于干扰电压，获得较高性噪比的方法来消除影响。在测量正序、零序电容时，由于试验电压本身较高（高达数千伏以上），试验电流较小（数百微安），在提升试验电压时，试验电流增加不大，从而获得较为准确的测量结果；但在测量正序、零序阻抗时，由于试验电压较低（数十伏~数百伏），试验电流较大（数十安培），提升少量电压就会使电流急剧增大，超过容许值时会损坏试验设备，无法采取此种方法消除干扰。

2.2其他传统方法

此外还有倒相法、附加工频电源法等。在干扰电压较大时，倒相法的假设条件与实际不符，不能有效消除干扰电压的影响[2]。而附加电源法需要增加额外的工频电源，先平衡干扰量，然后再施加试验所需电压进行测量，这种方法需要增加试验容量，现场实施较难，并且对干扰量适用范围较窄，无法进行推广。

3新型解决方法

3.1移频法

研究结果表明，干扰多为工频参数，同时待测工频参数在40Hz~60Hz范围内变动很小，因此可以通过施加变频电源避开系统频率工频电压干扰[3]。这种方法的实质是在电源输入时采取与干扰量不同的频率规避之，对测得的电压、电流信号进行采样、滤波，然后在数据处理阶段通过快速傅里叶变换（FFT）消去数据中的移频分量和高频分量，从而得到我们所需的电流、电压基波分量数据，最后由软件程序计算出最终测量结果。

有些试验仪器只需选择试验项目，仪器便可根据选项在内部通过继电器自动切换，只需在线路对侧操作接地开关的分合即可，大大减轻工作量。

表1为220kV同塔双回联慈线用传统工频法和移频仪器法测得的部分试验数据。可见如果线路较短、感应电压不高，正序、零序阻抗时数据较为准确；但如果线路较长，感应电压较高，测量正序、零序电容时由于试验电压过低，测试结果往往差别较大。

3.2工频变向量法

以零序阻抗为例，当线路中流过零序电流时，由于其三相大小相等，相位相同，势必会在附近线路中感应出零序电动势，即感应电压。感应电压的大小、相位，主要取决于带电输电线路对被测线路的互感、耦合电磁感应，在较短的时间内，只要电力系统不出现大的波动，可以认为其大小及相位不变。通过调整试验电源，使电压向量U和电流向量I发生变化，其变化量分别为U和I，按照上述不变原则，感应电压的变化量 =0。

在判断结果是否可信，变向量法提出了变异系数法：测量计算参数X时，如果根据不同样本求得该系数分别为Xi（i=1,2,…,N,NR3）,则参数X的变异系数为，当测量系统误差小、 线 路 模 型和算法准确时，变异系数小是测量结果可信的充要条件[2]。

4结论

随着社会经济的发展，输电线路的运行环境日益复杂，传统的工频测量方法无论是从测量精度上，还是耗费的人力物力资源上，都存在着种种不足，急需研究出新型的测量方法。

移频法在常规测量中的精度较传统工频法有了较大提高，仪器便携，但受制于目前的试验容量和设备绝缘水平，在感应电压较高的情况下，对于电容的测试尚需改善。

变向量法经过了特高压输电线路复杂运行环境的考验，证明是目前较有效的测量手段，特别是对于棘手的电容测试问题，提出了独特的解决方法。

参考文献

[1]四川电力试验研究院.高压电气设备试验方法[M].2版.北京:中国电力出版社，2004.

[2]刘遵义，卢明，等.特高压交流输电线路工频参数测量技术及应用[J].电网技术，2009，33(10)：59-62.

[3]郭守贤，王贻平.输电线路工频参数抗干扰测量研究[J].高电压技术，1999，25(2)：82-84.