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摘要：研究输电线路参数带电测量的方法和技术，运用数字仿真技术，验证带电测量方法的正确性。通过现场实际开展线路参数的带电测量，验证带电测量方法的可行性和带电测量系统的实用性，突破了输电线路带电测量线路参数技术难题。
关键字：输电线路；数字仿真；带电测量
随着电网的发展，线路走廊已严重受限，互感线路越来越多。由于变电站出线增多，使得新旧线路同杆、共走廊或部分共走廊，线路之间的电磁耦合日益严重。研发输电线路工频参数带电测试关键技术变得尤为重要。
一、研究背景
输电线路参数是短路计算、继电保护及自动化装置定值整定、部分保护元件正确动作和故障分析定位的基础参数，没有准确的线路参数很难保证整定计算结果的准确性，会使保护在系统故障时产生拒动或误动，从而影响到电力系统的安全、稳定、可靠运行。
随着电网的发展，加之线路走廊受限，互感线路越来越多。由于变电站出线增多，使得新旧线路同杆、共走廊或部分共走廊，线路之间的电磁耦合日益严重。线路的零序阻抗和线路之间的零序互阻抗会影响到线路故障状态，特别是影响零序电流的大小，对零序电流保护的影响极大。由于线路之间的零序互阻抗受到很多因素的影响，如线路的相间距离、线路之间的距离、线路走向、零序电流流经区域的接地电阻率等，理论计算值无法满足继电保护整定值计算的精度要求。
《220kV-500kV电网继电保护运行规程》中关于继电保护整定的规定指出：架空线路和电缆的零序阻抗、平行线间的零序互感阻抗、其它对继电保护影响较大的参数应使用实测值。
传统的测量方法是线路停电进行测试。受线路走廊所限和出于经济输电的目的，目前同杆并架双回线路、多回线路日益增多，多回线路的互感耦合越来越严重。鉴于线路间的电磁耦合，被测输电线路即使停电，也会存在所谓的“干扰”，这使得传统方法即使在停电状态下对于此类输电线路也无法奏效。而且对于现代电网来说，要为线路参数的准确测量而将所有互感耦合的线路停电，这几乎是不可行的。
因此，研究理论上正确、工程上方便可行输电线路零序参数带电测量方法和研制带电测量系统，能够满足各种电压等级、任意多回互感线路参数带电测量，是一个理论上有价值、实践上急需、具有重要经济效益和社会效益的课题。
二、研究方法
输电线路参数包括正序、负序、零序、互感阻抗等，传统线路参数测量方法需要对测量线路停电才能进行。解决不停电测量线路参数的关键是要找到可供测量用的零序电流源，一般而言，即使不外加零序电压或零序电流源，大电流接地系统的线路中也会由于负荷不平衡、空间分布不对称而出现零序电流和零序电压。为了在测量中能排除原来就已存在的零序电流、零序电压对测量结果的影响，我们提出了用于互感线路参数带电测量的增量法。其核心思想是人为地短时制造足够大的零序电流，造成原有互感线路中零序电流和零序电压的增量。这样可以消除运行时的零序电压、零序电流对参数测量的影响。
由于输电线路首末两端相距几十公里以上，线路参数测量需在输电线路首末两端同时进行。为了测得其增量，并使测得的数据具有同时性，应该具有统一的测量时间标度。利用GPS（全球卫星定位系统）获得误差小于的时间基准，同时采集首末两端的电流、电压瞬时值，这是保证带电测量结果准确的一关键技术。
设有两条有互感的输电线路，利用本文提出的帶电测量方法，进行输电线路参数的带电测量。测量时，线路参数带电测量系统在停电线路的一次侧测量电压、电流数据，对带电运行的220kV线路，在二次侧PT的开口三角形测量零序电压数据，在CT的零序回路测量零序电流数据。在GPS的同步下，接在两条输电线路首末两端的两台带电测量装置A和B同时采集输电线路上的零序电压和零序电流。然后利用本文提出的带电测量方法即可测量两条输电线路的零序阻抗参数。
本文研制的带电测量系统，由GPS天线于OEM板、信号输入变送器、同步数据采集卡等组成。测量信号取自零序电压互感器开口三角的零序电压以及零序电流互感器的零序电流，信号经一、二次隔离后进入低通滤波器，消除一些高于截止频率以上的频率分量，再进入数据采集单元进行数模转换。为了消除混叠合泄漏效益引入的误差，对信号进行滤波处理，减少外界环境对测量结果的干扰，并且可以实现以下功能：
1.提供时钟秒脉冲（），保证各路信号的同时采样；
2.可以采集六路电压、八路电流、在满足本系统测量要求的同时为测量系统的发展留有空间；
3.电压电流波形曲线实时显示和数据保存，可用于离线显示和处理。
4.采用GPS实现异地信号同步；采用以太网通讯，提高数据采样率和通讯速度；采用基于WINDOWS的VC++软件编程，实现可视化操作界面。
5.集成化、一体化地实现本文所提的输电线路参数带电测试功能。测量系统还有查看采集的电流、电压波形等附加功能，并做到测量准确、使用方便、界面友好。
三、结论
本文从最基本的电磁学原理出发，深入分析输电线路这一分布范围极广的元件磁过程的特点，提出了增量法，并以传输线方程为基础，通过理论分析，建立起基于输电线路首末两端电流、电压同步信息的数学表达式，通过GPS同时采集输电线路首末两端电流、电压信号来计算适应于各种电压等级与任意多回互感线路参数，改变以往的线路互感参数只能在停电状态下进行测量的状况，解决传统测量方法无法解决的输电线路参数带电测量难题。经过数字仿真和模拟测试的检验，证明是正确可行，达到了预期要求，具有实际应用价值。
参考文献：
[1]卢明，宁玉红.架空输电线路工频参数的测量及分析[J].《高压电器》，2004，40（3）：218-220
关键字：输电线路；数字仿真；带电测量
随着电网的发展，线路走廊已严重受限，互感线路越来越多。由于变电站出线增多，使得新旧线路同杆、共走廊或部分共走廊，线路之间的电磁耦合日益严重。研发输电线路工频参数带电测试关键技术变得尤为重要。
一、研究背景
输电线路参数是短路计算、继电保护及自动化装置定值整定、部分保护元件正确动作和故障分析定位的基础参数，没有准确的线路参数很难保证整定计算结果的准确性，会使保护在系统故障时产生拒动或误动，从而影响到电力系统的安全、稳定、可靠运行。
随着电网的发展，加之线路走廊受限，互感线路越来越多。由于变电站出线增多，使得新旧线路同杆、共走廊或部分共走廊，线路之间的电磁耦合日益严重。线路的零序阻抗和线路之间的零序互阻抗会影响到线路故障状态，特别是影响零序电流的大小，对零序电流保护的影响极大。由于线路之间的零序互阻抗受到很多因素的影响，如线路的相间距离、线路之间的距离、线路走向、零序电流流经区域的接地电阻率等，理论计算值无法满足继电保护整定值计算的精度要求。
《220kV-500kV电网继电保护运行规程》中关于继电保护整定的规定指出：架空线路和电缆的零序阻抗、平行线间的零序互感阻抗、其它对继电保护影响较大的参数应使用实测值。
传统的测量方法是线路停电进行测试。受线路走廊所限和出于经济输电的目的，目前同杆并架双回线路、多回线路日益增多，多回线路的互感耦合越来越严重。鉴于线路间的电磁耦合，被测输电线路即使停电，也会存在所谓的“干扰”，这使得传统方法即使在停电状态下对于此类输电线路也无法奏效。而且对于现代电网来说，要为线路参数的准确测量而将所有互感耦合的线路停电，这几乎是不可行的。
因此，研究理论上正确、工程上方便可行输电线路零序参数带电测量方法和研制带电测量系统，能够满足各种电压等级、任意多回互感线路参数带电测量，是一个理论上有价值、实践上急需、具有重要经济效益和社会效益的课题。
二、研究方法
输电线路参数包括正序、负序、零序、互感阻抗等，传统线路参数测量方法需要对测量线路停电才能进行。解决不停电测量线路参数的关键是要找到可供测量用的零序电流源，一般而言，即使不外加零序电压或零序电流源，大电流接地系统的线路中也会由于负荷不平衡、空间分布不对称而出现零序电流和零序电压。为了在测量中能排除原来就已存在的零序电流、零序电压对测量结果的影响，我们提出了用于互感线路参数带电测量的增量法。其核心思想是人为地短时制造足够大的零序电流，造成原有互感线路中零序电流和零序电压的增量。这样可以消除运行时的零序电压、零序电流对参数测量的影响。
由于输电线路首末两端相距几十公里以上，线路参数测量需在输电线路首末两端同时进行。为了测得其增量，并使测得的数据具有同时性，应该具有统一的测量时间标度。利用GPS（全球卫星定位系统）获得误差小于的时间基准，同时采集首末两端的电流、电压瞬时值，这是保证带电测量结果准确的一关键技术。
设有两条有互感的输电线路，利用本文提出的帶电测量方法，进行输电线路参数的带电测量。测量时，线路参数带电测量系统在停电线路的一次侧测量电压、电流数据，对带电运行的220kV线路，在二次侧PT的开口三角形测量零序电压数据，在CT的零序回路测量零序电流数据。在GPS的同步下，接在两条输电线路首末两端的两台带电测量装置A和B同时采集输电线路上的零序电压和零序电流。然后利用本文提出的带电测量方法即可测量两条输电线路的零序阻抗参数。
本文研制的带电测量系统，由GPS天线于OEM板、信号输入变送器、同步数据采集卡等组成。测量信号取自零序电压互感器开口三角的零序电压以及零序电流互感器的零序电流，信号经一、二次隔离后进入低通滤波器，消除一些高于截止频率以上的频率分量，再进入数据采集单元进行数模转换。为了消除混叠合泄漏效益引入的误差，对信号进行滤波处理，减少外界环境对测量结果的干扰，并且可以实现以下功能：
1.提供时钟秒脉冲（），保证各路信号的同时采样；
2.可以采集六路电压、八路电流、在满足本系统测量要求的同时为测量系统的发展留有空间；
3.电压电流波形曲线实时显示和数据保存，可用于离线显示和处理。
4.采用GPS实现异地信号同步；采用以太网通讯，提高数据采样率和通讯速度；采用基于WINDOWS的VC++软件编程，实现可视化操作界面。
5.集成化、一体化地实现本文所提的输电线路参数带电测试功能。测量系统还有查看采集的电流、电压波形等附加功能，并做到测量准确、使用方便、界面友好。
三、结论
本文从最基本的电磁学原理出发，深入分析输电线路这一分布范围极广的元件磁过程的特点，提出了增量法，并以传输线方程为基础，通过理论分析，建立起基于输电线路首末两端电流、电压同步信息的数学表达式，通过GPS同时采集输电线路首末两端电流、电压信号来计算适应于各种电压等级与任意多回互感线路参数，改变以往的线路互感参数只能在停电状态下进行测量的状况，解决传统测量方法无法解决的输电线路参数带电测量难题。经过数字仿真和模拟测试的检验，证明是正确可行，达到了预期要求，具有实际应用价值。
参考文献：
[1]卢明，宁玉红.架空输电线路工频参数的测量及分析[J].《高压电器》，2004，40（3）：218-220