输电线路长度和参数的校正方法

输电线路

继电器　　　　　　　　　　　　第32卷　第1期　　　　　　　　　　　　Vol.32　No.1

2004年1月1日Jan.1,2004RELAY

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输电线路长度和参数的校正方法

张爱枫1,卢继平2,黄震3,卫小凡3,何尔文4

(1.重庆电力调度通信中心,重庆400014;　2.重庆大学电气工程学院,重庆400044;3.四川电力公司调度中心,四川成都610016;　4.西昌电业局,四川西昌615000)

摘要:提出了一种线路长度和参数的在线估计方法,利用区内出现的缺相运行情况对线路正、负、零序参数和线路长度同时进行校正。该方法适用于装设单相自动重合闸的架空输电线路,利用现有的硬件设备,可以有效地削弱线路长度和参数变化对测距精度的影响,对于故障测距和线路保护均具有较重要的意义。关键词:输电线路;　参数;　故障测距;　线路保护

中图分类号:TM71　　　文献标识码:A　　　文章编号:100324897(2004)0120037203

s

U(s)=sinhγsL-IMcoshγsLZcs

()

0　引言

在输电线路故障测距方法中,通常需要知道输

电线路的实际长度和实际参数。然而要获取与现场实际情况一致的线路长度和参数准确值往往并不容易,其原因主要是:(1)输电线路架设时有一定的弧垂,由于杆塔张力和地形的不同,使得弧垂变化范围很大;线路长度还要受到季节、温度变化的影响。这使得线路的设计长度和实际长度存在偏差。(2)高压输电线路的参数还要受到沿线地质、气候、大地电阻率分布不均等因素的影响,特别是在气候恶劣的高寒覆冰地带,将会使线路参数明显偏离给定值[1]。线路长度和参数的不准确是造成测距误差的一个重要原因,针对这一问题,本文提出了一种利用区内发生的缺相运行状态对线路长度和正、负、零序参数同时进行校正的方法。仿真试验表明,本文的方法能够达到满意的校正效果

。

(s)IN

(2)

()s)

式中,s=0,1,2为序分量标号;U(M、UNs、(s)(s)IM、IN既可用M、N两端所测得的相电压和相电流来计算,也可用S、R两端所测得的相电压和相电流来计算。若假设a相断开,由图1可知:

U

MaIMaISa0

UMb=USb,IMb=ISb,

UMUNaUNb=UNIM

INa

I

IRaIRbI2

URb,INb=IN

(s)

U22

由式(1)和式(2)可得:

2Zcs=

(s)

(s)

U()

2

IM

(s)(s)

-INs

coshγsL=()(s)(s)(s)

UNsIM-UMIN

(1)22

(s)(s)

式中s=0,1,2为序分量标号,由上式可得:

Zc1=

2

(1)2

2

coshγ1L=

图1　双电源单相开断电路

Fig.1　Circuitofsingle2phaseopenwithtwo

terminalpowersystem

(1)(1)

IM-IN(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)UNIM-UMIN

=T1(3)

=T2(4)

1　线路长度和参数的校正方法

图1为模拟线路发生单相跳闸时的缺相运行情况示意图,对于图1所示的电路,可得到如下方程:

()(s)(s)

(1)UNs=UMcoshγsL-ZcsIMsinhγsL

在式(4)中γ1和L均未知,须利用正序分量的

传播速度来求解。由文献[2]知波速在一定范围内变化时,对参数和线路长度计算不会带来过大的误差,因此可以利用给定的线路结构计算出正序分量的传播速度(这一传播速度与实际的传播速度相差不大),再利用计算得到的传播速度来计算线路参数和长度,公式如下[2]:

Zc1=

jωC1

输电线路

38

v=

继电器

L1C1

(5)

γ1=ωC1(R1+jωL1)

将式(5)进行实虚部分离、展开,就可以计算出

线路的正序参数R1、L1、C1以及传播常数γ1。再利用式(3)和式(4)就能够计算出Zc1和L:

Zc1=T1L=

1/2

变化情况下的测距误差变化曲线,图2(a)～图2(b)分别对应文献[3]中的两种双端故障测距算法:算法1(同步法),算法2(异步法)[3],其中算法2是笔者提出的一种新算法。线路长度和参数估计计算结果如表3、表4,用本文方法对线路长度和参数进行校正后的测距误差变化曲线如图3。

表2　线路参数的变化值

Tab.2　Varyingvaluesoflineparameters

Re(γ1)

Im(γ1)

Re(Zc1)/Ω259.53253.56-5.9670

Im(Zc1)/ΩL/km-13.670-13.3560.31429

40042020

(6)(7)

改变后值

γ1arcoshT2

22

同理可得:

Zc0=

2

(0)

(0)IM

改变前实际值5.6583×10-51.0743×10-3

-(0)()

(0)

(0)IN

2

2

6.0810×10-51.

1545×10-34.2273×10-68.0257×10-5

=T3

(0)

(0)

绝对误差

coshγ0L=

()

()

(0)

0000

UNIM-UMIN

()

=T4

由上式可解得:

/2Zc0=T13

(8)(9)

γ0=arcoshT4

L1

由于线路长度已由式(7)求出,由式(8)和式(9)

就可以计算出线路的零序参数R0、L0、C0。

2　仿真算例

以文献[3]的故障测距模型和线路参数为例(500kV,400km完全换位线路),对本文提出的线路长度和参数校正法的校正效果进行了仿真测试,所有算例均对应单相接地故障(故障点处过渡电阻为100Ω),系统参数如下:

M端电势:EM=289.0∠60°kV;N端电势:EN=289.0∠0°kV。

j300.0

j10.0

j10.

图2　线路长度和参数均有误差时的

测距误差变化分布

Fig.2　Locationerrordistributionwithlength

errorandparametererror

表3　线路正序参数和长度的校正值

Tab.3　Estimatedvaluesoflinepositivesequence

parametersandlength

正序参数和长度改变前实际值校正值绝对误差

Ω/km)R1(0.02940.0294

L1(H/km)

C1(F/km)

L/km

Ω)小运行方式:ZS=j10.0j300.0j10.0(

j10.0j10.0

j300.j30.0j10.0j10.0

Ω)大运行方式:ZS=j10.0j30.0j10.0(

j10.0j10.0j30.表1　运行方式组合

Tab.1　Combinationofsystemoperationmode方式

M—N组合

8.8545×10-48.8545×10-4

1.3182×10-81.3182×10-8

400400.0000

1.0270×10-15-3.1442×10-184.4668×10-231.0232×10-12

方式一小—大

方式二小—小

方式三大—小

方式四大—大

零序参数

表4　线路零序参数的校正值

Tab.4　Estimatedvaluesoflinezerosequenceparameters

R0(Ω/km)

L0(H/km)

C0(F/km)

　　线路长度和参数改变的算例如表2和图2,线路长

度和参数的变化对应于线路长度增加5%,线路单位长度阻抗增加5%,线路单位长度导纳增加10%。图2是线路长度和参数发生了改变但在测距计算中不考虑其

改变前实际值方法2校正值绝对误差

0.20520.20522.3315×10-15

0.00210.0021-1.5613×10-17

9.0715×10-9.0715×10--3.3087×10-

9924

输电线路

张爱枫,等　输电线路长度和参数的校正方法39

具有较重要的意义。参考文献:

[1]　全玉生,杨敏中,王晓蓉,等(QUANYu-sheng,YANG

Min-zhong,WANGXiao-rong,etal).双端测距中的自

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