高海拔多回平行线路带电测量研究

陈太寿,赵兴荣,王建华,刘雪锋,刘培贤,林营

(云南电网公司玉溪供电局,云南 玉溪 653100)

高海拔多回平行线路带电测量研究

陈太寿,赵兴荣,王建华,刘雪锋,刘培贤,林营

(云南电网公司玉溪供电局,云南 玉溪 653100)

传统的线路测试方法,存在互感关系的线路需要同时停运用于测量。所以,本文主要针对高海拔地区的输电线路带点测量进行研究,运用全球定位系统 (GPS)技术,通过夺回来线路参数测量的具体情况,提出了多回平行线路互感参数带电测量方法。给出了测量结果;并采用其他测量方法对部分测量结果进行了测试对比,从而间接验证了测量结果的正确性。

高海拔;多回路平行;带电测量

1 前言

随着电网的快速发展,线路走廊越来越紧缺,在一定地段多回线路平行走线已十分常见。通常这些线路是分别先后建成投运,当新线路建成时,老线路已投运,新建线路若与先建线路存在互感关系,则先建线路的互感参数相应会发生变化。因此先建线路的互感参数亦需要重新测试,这给线路参数测量带来极大的难度。由于线路参数测量结果是继电保护装置参数整定的基本依据,历来受到调度运行部门的高度重视。按传统测试方法,存在互感关系的线路需要同时停运用于测量。数条线路同时停运将可能使大量用户停电;而多条线路停运,将可能造成区域性停电,造成的损失难以估量。所以我们必须研究尽可能不影响输电线路运行的检测方法,本项目进行了高海拔地区多回平行线路参数测试技术相关方面的研究。

2 被测线路模型

图1 多回平行线路接线模型

被测互感线路模型示意图1,6条线路涉及A、B、C、D共计4座变电站。其中：BD1号、BD2号线同塔双回架设;AC1号线与AB线部分段采用同塔架设;AC2号线与AD线部分段采用同塔架设;AD与AB存在部分平行架设段;AC1号、AC2号存在部分平行架设段。测量前6条线路均已投运。按研究要求,需要测量6条线路间的零序互阻抗及各线路的零序自阻抗。

3 测量系统

3.1 测量装置

测量装置原理示于图2,带电测量系统装置部分采用了基于虚拟仪器与嵌入式系统的设计方法。装置由全球定位系统 (GPS)接收模块及OEM板、信号输入接线端子、信号变送器、嵌入式DSP同步数据采集卡、开出量卡、继电器组、继电器输出接口、嵌入式 PC卡、电源卡、电源信号总线底板、液晶显示器、硬盘、键盘和鼠标构成。

测量的电压信号 (经TV)和电流信号 (经TA)分别经信号输入接线端子、信号变送器接入到嵌入式DSP同步数据采集卡。OEM板输出的PPS信号进入到嵌入式DSP同步数据采集卡中的DSP中断口。OEM板输出的 GPS时间信息输入到嵌入式 PC卡上的串行口中;GPS模块接收GPS的秒脉冲 (PPS)信号 (误差≤1μs的时间基准信号)以及授时信号;DSP卡采集的数据由嵌入式PC卡读取并存入硬盘中。嵌入式PC卡发出的跳闸和合闸命令经开出量卡、继电器输出接口与输电线路的断路器 (开关)连接;嵌入式PC卡与开出量卡和继电器组中的其余继电器连接,用于切换信号变送器输入信号的档位大小。便携机或工控机通过USB或串口与DSP数据采集单元通信,主要进行数据存储、处理及装置的管理。可见,测量装置的关键是利用了GPS时间同步技术。

为消除混叠和泄漏效应引入的误差,并对信号进行谐波分析,即滤波处理,要求采样窗口宽Tw满足 (对矩形采样窗)：

Tw=wT0(1)

式中：w为正整数,一般取8～16;T0为工频周期。

图2 带电测量系统的硬件构成

采样频率fi和窗口宽Tw应与基波频率f0=1/ To严格同步,若每周期采样N点,则：

fi=Nf0(2)

测量装置具有多个输入通道,可同时采集多路电压、电流信号。一般,谐波测量仪可满足式(1)、式 (2)要求,至少可同时测量三相电压、电流信号,即具有多个输入通道。可见,将谐波测量仪增设GPS接收同步卫星的授时信号等功能,即可用于线路参数测量。

3.2 测量系统

系统由n台上述测量装置组成,台数一般根据变电站数目而定,如4座变电站至少需要4台,当2条被测线路的TV,TA相距较远时,为避免引线太长,则该变电站需要2台。各台测量装置由GPS接收PPS信号及授时信号,使各装置采集的信号时间基准相同,以确保所有采集的信号相位具有统一的基准。

4 测量方法

由该测量系统进行测量的关键问题之一是在被测线路中产生一定的零序电流增量。线路正常运行时三相负荷对称,零序电流极小,TA输出信号基本为0。因此必须人为产生一个适当大小的零序电流,这是测量能否顺利进行的关键,也是现场实施中难度最大的一步。目前常用如下2种方法。

4.1 加压法

将其中一条线路停运,两端三相均短接,对侧接地,在首端施加零序电压 (即单相电压),如图3所示。为了在平行线路中感应较大的零序电压信号,根据经验注入的零序电流必须大于30 A。当线路较长时需要在线路首端并联电容器进行补偿,使容抗与线路的感抗基本相等,即XC≈XL,以增大零序电流。主要加压设备有200 kVA/10 kV配电变压器、同等容量的调压器各1台、电容器数台 (容量、电压需根据线路长度及所加电压大小而定),此外还需要空气开关等辅助设备,因此所需加压设备较笨重,当加压线路的干扰电压较高时,则要进一步加大设备容量。当有n条被测线路时,需依次将n条线路停运一次,进行加压操作。

图3 加压法测量接线

4.2 跳闸法

人为将线路的一相断开,造成缺相运行1.0 s左右,此间由于负荷电流不平衡,将会产生较大的零序电流,再由重合闸合上断开相,恢复正常运行。该方法不需要停运线路,也不需要加压设备。但为防止重合闸不成功,确保重要用户供电,一般事先要将部分重要负荷转移。同样需要依次对各被测线路进行一次跳闸操作。该方法简单、易行,但存在重合闸不成功的风险。

以下2种方法在一定程度上可解决上述2种方法存在的不足之处。

1)三倍频加压法

类似加压法,由三倍频变压器向停运线路注入3次谐波电流I3i,从而在平行线路j中产生3次谐波电压U3j=3ZijI3j(Zij为互阻抗);由于3次谐波的频率是工频的3倍,若注入与工频同样大小的电流,在平行线路中感应的3次谐波电压将是工频的3倍。该方法可有效减小设备容量,但也需要线路停运。此外,由于线路零序阻抗以大地构成回路,因此会产生与频率相关的附加误差。以大地为回路时,两平行导线间的互感阻抗为：

式中：f为测量频率;D为平行导线间的距离;Dg为计入大地电感时电流散入大地的深度,

由此可对测量结果进行频率修正。从三倍频法用于测量地网接地电阻的情况看,修正后的误差在工程可接受的范围内。

2)两相高抗法

若在线路中装有高抗,可切除其中一相高抗,造成线路三相不平衡运行,从而产生较大的零序电流。该方法与跳闸法相类似,但不需要停运线路,风险较小。事实上,只要造成线路负荷不平衡,就能产生零序电流。总之,为了在线路中产生零序电流增量,上述几种方法均可行,但跳闸法最简便。在加压或跳闸前,各装置提前约1 min预先设定启动采样时刻;类似于故障录波,装置需要采集加压前各线路数个周期的零序电压、电流信号。

5 测试结果

某110 kVⅠ回线 (线路长6.621 km,Ⅰ、Ⅱ回线全线同塔架设)停电加压 (Ⅱ回线带电运行),在Ⅰ回线上实测的电压波形 (局部)和电流波形 (局部)分别如图4所示。

图4 电压波形及电流波形

利用研制的带电测量系统,采用本文提出的带电测量方法进行带电测量,结果如表1所示。

表1 带电测试结果

为验证测量结果的准确性,同时采用干扰法进行了对比测试。用干扰法测量出的BD2号线自阻抗的结果为1.694+j 7.423。与干扰法测量结果对比可知,带电测量结果是准确可信的。

6 结束语

1)生产实际提出了多回平行线路互感参数测量难题,本文介绍的测量方法为解决这一难题提供了有效的手段;即使采用加压法,也只需轮流停运1条线路。与传统的方法相比较,极大地减少了停电损失,而且测试结果准确可靠,工程应用价值显著。

2)测量系统并不复杂,多功能谐波分析仪增加GPS接收及与授时信号同步等功能,并配以相应的分析软件即可。

3)测量中的关键问题是如何产生足够大的零序电流,本文采用的2种方法均存在不足之处;所提出的2种新方法各有优势,但有待实际工程检验。

4)用干扰法测量线路自参数,具有简单、易行的特点,可作为一种辅助测试手段,用于检验测试结果,但注意线路较长时应进行修正。

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[2] 胡志坚,陈允平,张承学.宁夏电网220 kV互线路参数带电测量 [J].电力系统自动化,2000,24(17)：41-44.

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陈太寿 (1978),云南电网公司玉溪供电局,主要从事输电线路运行与检修工作。

12月20日,由宁波墨西科技有限公司投资建设的年产300吨石墨烯生产线,在慈溪正式建成投产。慈溪市委书记徐华江,中科院宁波材料所所长崔平等出席此次投产仪式。

石墨烯,是目前人类已知材料中,最薄、最硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,在新能源、化工、电子、航空航天等领域有着广阔的应用前景。可由于制备的成本昂贵,从2004年问世至今,一直未能实现产业化。中科院宁波材料所刘兆平团队,历时3年多潜心钻研,率先开发出一种全新的石墨烯剥离技术。

宁波墨西科技有限公司董事长卢津源表示,将按现代管理制度致力打造世界级的石墨烯研发、生产、应用平台,拟经过五年的发展,成为石墨烯产业的龙头企业,并带动相关下游应用研发,在宁波及周边地区形成石墨烯产业集群,努力打造成在新材料领域具有国际影响力的高技术企业,为我国新材料产业发展贡献自己的力量。(信息来源：北极星智能电网在线)

954-95 9.

Research on Live Measurements Technology for High Altitude Multi-loop Parallel Transmission Line

CHEN Taishou,ZHAO Xingrong,WANG Jianhua,LIU Xuefeng,LIU Peixian,LIN Ying
(Yuxi Electric Power Supply Bureau,Yuxi,Yunnan 653100)

The traditional line testing methods,there is mutual relationship lines need to be used to measure both outage.Therefore,this paper focused on high altitude measurement transmission line a little research,the use of Global Positioning System (GPS)technology,through recapture line parameter measurements of the specific situation,put forward a number of parallel lines back to live mutual inductance parameter measurement method.Gives the results of the measurement;and use other measuring methods on the part of the test comparison measurement results thus indirectly verify the accuracy of measurement results.

high altitude;multi-loop parallel;live measurements

TM73

B

1006-7345(2014)01-0049-04

2013-09-30