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【摘 要】为满足电网潮流、电压、稳定以及继电保护整定校核计算的需求，系统中各个元件的各序参数需要尽量准确。研究新的测试方法，在被测线路邻近线路带电情况下，抑制现场干扰的影响，快速准确地测量输电线路的参数、线路间互感和耦合电容，同时保证测量仪器设备和操作人员的安全，具有重要的工程实际意义。
【关键词】线路参数 干扰源 分析 测试
【中图分类号】TM223.28【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0274-01
1、输电线路参数测试时的干扰源
输电线路参数测试中，干扰由静电感应分量，高频分量和工频分量组成[2]。
1.1 静电感应分量
静电感应分量是云中电荷、空间带电粒子等在输电线路上的感应电势，以电容耦合的方式为主，在测试接线完成后，测试电源内阻极低，静电感应分量可以直接对地泄放，对输电线路参数测量影响甚微。但是在雷雨天气，云中电荷累积，雷云电位升高，对线路放电的几率大增，如果发生雷击线路，将严重影响测试人员和设备的安全，此时应停止测试工作。
1.2 高频分量
在输电线路参数测试中，高频分量主要来自载波通讯，公网通讯，邻近线路或者变电站母线等高压设备电晕放电或者间隙放电。被测线路参数测试过程中，本线路载波通道停止工作，没有影响；其余各个高频分量通过屏蔽、接地处理以及信号去耦电容基本可以消除，而且采用47.5Hz和52. 5Hz信号进行测量，高频干扰信号极易分离，而且其幅值较小，对线路参数测量的影响可以完全消除。
1.3 工频分量
工频分量包括电容耦合感应电势和电磁耦合感应电势。
当被测线路两端都悬空不接地时，如图1所示，邻近带电线路或者母线电场通过电容耦合在试验线路将感应一个电势，可看作在线路导线对地电容支路（C10）中串接了一个等效的电感应电势EC，根据干扰线路电压等级和耦合紧密情况的不同，干扰电压值从几百伏到十几千伏不等（用静电电压表测量）。
2、倒相法测量零序阻抗测量误差分析
由于在正序阻抗、正序电容、零序电容测量中，感应的纵向电势主要为其正序和负序分量的影响，幅值较小，对测量结果造成的误差较小，在零序阻抗测量中，干扰电压较高，零序分量占主导，引起的误差较大，所以重点讨论零序阻抗测量误差。
2.1 干扰幅值变化的影响
假设测试中，干扰相位不变，试验电源电压U0足够高，远大于干扰电压UG，近似取10倍，在干扰电压U0大小变化时，测试过程中，保证UZ不变，最严重情况下，试验电压大小在不超过±10%的范围变化，且两次测量时，试验电压变化方向相反，根据式（3），考虑到UG相对极小，则引起的误差为：
δ=（1-（0.9×1.1）1/2）×100% = 0.5%
即是说，在倒相法测量中，只要试验电源电压足够高（信号与干扰电压比大于10），在干扰电压相位不变的情况下，干扰电压幅值的变化引起的阻抗值的测量误差很小，不超过0.5%。
2.2 干扰相位变化的影响
忽略干扰电压幅值变化的影响，假设干扰电压大小不变，则在UG与U0 相位为90°时，移相角θ最大， θ=arctg（1/10）=5.71°， 最严重的情况发生在试验电源倒相的同时，干扰电压也倒相，则在干扰引起的相位误差不仅不能抵消，反而叠加在测试结果中，根据式（4），此时φ0=[（φ01+φ02）/2]+θ，或者φ0=[（φ01+φ02）/2]-θ，阻抗角误差为±θ（±5.71°）。
在实际测量中，最严重的干扰变化发生概率较小，但是由于潮流变化引起干扰源相位变化和导线舞动引起互阻抗相角变化是经常发生的，所以测量过程中虽然采用了倒相法，但是由于感应的干扰电压信号相位角发生变化，对测试电源电压移相角变化，在测试电源电压足够高时，总阻抗误差不大，而电阻分量却波动很大，电抗分量也有不小的波动，这也是在一次测量过程中瓦特表读数不稳的主要原因。所以在传统的采用隔离变压器测量零序阻抗的过程中，要求测试过程尽快完成，而且测试电源输出电压要足够高。
2.3 变压器容量选择
变压器容量选择依赖于采用的测试信号与干扰信号的比值。设纵向感应干扰电压在200V，考虑线路零序阻抗60Ω的情况，如果信号与干扰比为1：10，则变压器容量：（200×10）2/1000×（60/3）=200kVA，可以选择容量为200kVA，输出电压可以达到2000V的隔离变压器。
3、异频法测量输电线路工频参数
采用工频的测试电源进行输电线路各序参数测试，工频感应干扰电压对信号电压移相的影响难以完全消除，采用异频电源进行测量，理论上可以完全消除分离工频干扰，得到稳定的各序参数实测结果。
3.1 异频法基本原理
异频法测量的基本原理是：在线路测量端输入异于工频f0（50Hz）的测试电源，在频域直接分离工频干扰信号和有用的异频测试信号，达到消除工频干扰影响的目的。一般地，取两个测试频点为（f0-Δf）和（f0+Δf）进行测量，结果折算到f0以后，加权平均两次测量结果，具有很好的频率等效性。
采用异频测量方式，集合测试电源和数据采集通道，运算单元以及人机交互设备（单片计算机内核或者工业计算机内核）为一体，采用交流采样方式采集电压和电流向量，阻抗角直接计算，无需接入功率表测量有功功耗，以计算阻抗角。
3.2 异频测量的信噪比要求
在工频下测量中，如果测试电源输出信号远大于干扰信号，采用快速的抗干扰测试方法，可以得到稳定正确的各序参数，但是需要大容量的变压器作为电源，搬运与接线工作将占据大部分时间，试验工作劳动效率会相当低。
快速完成测量，在低信噪比下消除工频干扰影响，设备体积小、重量轻，是异频法的主要优势。异频法抗干扰的核心是在频域将工频干扰信号和异频测试信号分离，在时域还原测试信号，理论上是可以完全消除干扰信号引起的测量误差，但是由于传感器误差，量化误差，模型误差等因素的影响，造成频谱泄漏，信噪比不可以无限降低。
设定较为苛刻的干扰水平，干扰电压200V，干扰电流20A，如果仪器能在测试信号与干扰信号之比为1的条件下消除干扰影响，则异频测试电源需要单相输出4kVA，保证一定冗余度，应该选择单相容量5-10kVA，输出电压200V-500V的变频电源和相同容量的隔离变压器，仪器的重量和体积虽然相对于工频测试电源大大减小，仍然不易搬运和携带。而且考虑到短线路（长度小于10km）序电容的容抗（电容在0.1uF左右）很大，200V电压下电容电流不超过10mA，而工频干扰电流信号可以达到几十至几百毫安，那么此时干扰电流信号依然会引起很大测量误差，所以仪器应能在测试信号与干扰信号之比为1：10的条件下消除干扰电流对测试结果的影响。
4、结论
4.1 在输电线路工频参数测量中，通过电容和互感耦合的工频感应电压对测试结果的影响最严重，主要应该考虑消除纵向感应干扰电压的影响；
4.2 采用工频电源进行试验时，倒相法和移相法能很好的消除工频干扰的影响，但是干扰信号相角的变化会引起较大的误差，所以测试过程应在尽量短的时间内完成，而且试验电压应尽量高，最好能取值到干扰电压信号的10倍以上；
4.3 异频法从理论上能完全分离工频干扰信号，消除其影响，但由于传感器误差和AD量化误差，模型误差等影响，存在频谱泄漏，应保证能在信号与干扰比值为1：10的条件下分离工频分量，消除干扰的影响；
参考文献
[1] 陈颜，浅析宁夏电网输电线路参数计算，宁夏电力，2007.1
[2] 郭守贤，王贻平，程晋明，输电线路工频参数抗干扰测量方法研究
【关键词】线路参数 干扰源 分析 测试
【中图分类号】TM223.28【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0274-01
1、输电线路参数测试时的干扰源
输电线路参数测试中，干扰由静电感应分量，高频分量和工频分量组成[2]。
1.1 静电感应分量
静电感应分量是云中电荷、空间带电粒子等在输电线路上的感应电势，以电容耦合的方式为主，在测试接线完成后，测试电源内阻极低，静电感应分量可以直接对地泄放，对输电线路参数测量影响甚微。但是在雷雨天气，云中电荷累积，雷云电位升高，对线路放电的几率大增，如果发生雷击线路，将严重影响测试人员和设备的安全，此时应停止测试工作。
1.2 高频分量
在输电线路参数测试中，高频分量主要来自载波通讯，公网通讯，邻近线路或者变电站母线等高压设备电晕放电或者间隙放电。被测线路参数测试过程中，本线路载波通道停止工作，没有影响；其余各个高频分量通过屏蔽、接地处理以及信号去耦电容基本可以消除，而且采用47.5Hz和52. 5Hz信号进行测量，高频干扰信号极易分离，而且其幅值较小，对线路参数测量的影响可以完全消除。
1.3 工频分量
工频分量包括电容耦合感应电势和电磁耦合感应电势。
当被测线路两端都悬空不接地时，如图1所示，邻近带电线路或者母线电场通过电容耦合在试验线路将感应一个电势，可看作在线路导线对地电容支路（C10）中串接了一个等效的电感应电势EC，根据干扰线路电压等级和耦合紧密情况的不同，干扰电压值从几百伏到十几千伏不等（用静电电压表测量）。
2、倒相法测量零序阻抗测量误差分析
由于在正序阻抗、正序电容、零序电容测量中，感应的纵向电势主要为其正序和负序分量的影响，幅值较小，对测量结果造成的误差较小，在零序阻抗测量中，干扰电压较高，零序分量占主导，引起的误差较大，所以重点讨论零序阻抗测量误差。
2.1 干扰幅值变化的影响
假设测试中，干扰相位不变，试验电源电压U0足够高，远大于干扰电压UG，近似取10倍，在干扰电压U0大小变化时，测试过程中，保证UZ不变，最严重情况下，试验电压大小在不超过±10%的范围变化，且两次测量时，试验电压变化方向相反，根据式（3），考虑到UG相对极小，则引起的误差为：
δ=（1-（0.9×1.1）1/2）×100% = 0.5%
即是说，在倒相法测量中，只要试验电源电压足够高（信号与干扰电压比大于10），在干扰电压相位不变的情况下，干扰电压幅值的变化引起的阻抗值的测量误差很小，不超过0.5%。
2.2 干扰相位变化的影响
忽略干扰电压幅值变化的影响，假设干扰电压大小不变，则在UG与U0 相位为90°时，移相角θ最大， θ=arctg（1/10）=5.71°， 最严重的情况发生在试验电源倒相的同时，干扰电压也倒相，则在干扰引起的相位误差不仅不能抵消，反而叠加在测试结果中，根据式（4），此时φ0=[（φ01+φ02）/2]+θ，或者φ0=[（φ01+φ02）/2]-θ，阻抗角误差为±θ（±5.71°）。
在实际测量中，最严重的干扰变化发生概率较小，但是由于潮流变化引起干扰源相位变化和导线舞动引起互阻抗相角变化是经常发生的，所以测量过程中虽然采用了倒相法，但是由于感应的干扰电压信号相位角发生变化，对测试电源电压移相角变化，在测试电源电压足够高时，总阻抗误差不大，而电阻分量却波动很大，电抗分量也有不小的波动，这也是在一次测量过程中瓦特表读数不稳的主要原因。所以在传统的采用隔离变压器测量零序阻抗的过程中，要求测试过程尽快完成，而且测试电源输出电压要足够高。
2.3 变压器容量选择
变压器容量选择依赖于采用的测试信号与干扰信号的比值。设纵向感应干扰电压在200V，考虑线路零序阻抗60Ω的情况，如果信号与干扰比为1：10，则变压器容量：（200×10）2/1000×（60/3）=200kVA，可以选择容量为200kVA，输出电压可以达到2000V的隔离变压器。
3、异频法测量输电线路工频参数
采用工频的测试电源进行输电线路各序参数测试，工频感应干扰电压对信号电压移相的影响难以完全消除，采用异频电源进行测量，理论上可以完全消除分离工频干扰，得到稳定的各序参数实测结果。
3.1 异频法基本原理
异频法测量的基本原理是：在线路测量端输入异于工频f0（50Hz）的测试电源，在频域直接分离工频干扰信号和有用的异频测试信号，达到消除工频干扰影响的目的。一般地，取两个测试频点为（f0-Δf）和（f0+Δf）进行测量，结果折算到f0以后，加权平均两次测量结果，具有很好的频率等效性。
采用异频测量方式，集合测试电源和数据采集通道，运算单元以及人机交互设备（单片计算机内核或者工业计算机内核）为一体，采用交流采样方式采集电压和电流向量，阻抗角直接计算，无需接入功率表测量有功功耗，以计算阻抗角。
3.2 异频测量的信噪比要求
在工频下测量中，如果测试电源输出信号远大于干扰信号，采用快速的抗干扰测试方法，可以得到稳定正确的各序参数，但是需要大容量的变压器作为电源，搬运与接线工作将占据大部分时间，试验工作劳动效率会相当低。
快速完成测量，在低信噪比下消除工频干扰影响，设备体积小、重量轻，是异频法的主要优势。异频法抗干扰的核心是在频域将工频干扰信号和异频测试信号分离，在时域还原测试信号，理论上是可以完全消除干扰信号引起的测量误差，但是由于传感器误差，量化误差，模型误差等因素的影响，造成频谱泄漏，信噪比不可以无限降低。
设定较为苛刻的干扰水平，干扰电压200V，干扰电流20A，如果仪器能在测试信号与干扰信号之比为1的条件下消除干扰影响，则异频测试电源需要单相输出4kVA，保证一定冗余度，应该选择单相容量5-10kVA，输出电压200V-500V的变频电源和相同容量的隔离变压器，仪器的重量和体积虽然相对于工频测试电源大大减小，仍然不易搬运和携带。而且考虑到短线路（长度小于10km）序电容的容抗（电容在0.1uF左右）很大，200V电压下电容电流不超过10mA，而工频干扰电流信号可以达到几十至几百毫安，那么此时干扰电流信号依然会引起很大测量误差，所以仪器应能在测试信号与干扰信号之比为1：10的条件下消除干扰电流对测试结果的影响。
4、结论
4.1 在输电线路工频参数测量中，通过电容和互感耦合的工频感应电压对测试结果的影响最严重，主要应该考虑消除纵向感应干扰电压的影响；
4.2 采用工频电源进行试验时，倒相法和移相法能很好的消除工频干扰的影响，但是干扰信号相角的变化会引起较大的误差，所以测试过程应在尽量短的时间内完成，而且试验电压应尽量高，最好能取值到干扰电压信号的10倍以上；
4.3 异频法从理论上能完全分离工频干扰信号，消除其影响，但由于传感器误差和AD量化误差，模型误差等影响，存在频谱泄漏，应保证能在信号与干扰比值为1：10的条件下分离工频分量，消除干扰的影响；
参考文献
[1] 陈颜，浅析宁夏电网输电线路参数计算，宁夏电力，2007.1
[2] 郭守贤，王贻平，程晋明，输电线路工频参数抗干扰测量方法研究