基于RTDS的输电线路参数计算方法

张琳琳，谭　静，叶　俊

（国网山东省电力公司泰安供电公司，山东　泰安　271000）

基于RTDS的输电线路参数计算方法

张琳琳，谭静，叶俊

（国网山东省电力公司泰安供电公司，山东泰安271000）

为提高电网参数乃至电力系统计算的准确性和可靠性，确保电网的安全稳定运行，提出一种基于RTDS的输电线路参数计算方法，并开发相应软件。针对输电线路的集中参数模型（Π型和T型）和分布参数模型，分别利用两端口网络方程和均匀传输线的长线方程计算输电线路的各序阻抗、导纳参数。针对同杆并架双回线，进行变换解耦，求得线路的各序阻抗参数以及两回线之间的相间互感、线间互感参数。输电线路参数计算软件可基于概率正态分布实现计算、显示、评估等功能。利用RTDS对所提计算方法进行仿真分析，结果表明参数计算准确、可靠。

输电线路参数；线路模型；RTDS

0　引言

电网参数是准确建立电网模型进行电力系统计算与分析的关键。但目前输电线路参数大多使用的是经验值或厂家给出的测量值，与线路实际运行时的参数存在较大误差，可能会影响系统的正常稳定运行［1-2］。因此，采用电网实时数据对线路参数进行在线计算具有重要意义［3］。

根据电网实时运行参数，对不同线路模型，实时、准确地计算线路的各序参数，并开发一套基于RTDS的输电线路参数计算功能软件，以满足电网快速发展对电网参数准确度与实时性越来越高的要求，具有重大的经济效益和社会效益。

1　集中线路模型下输电线路参数计算方法

传统电力线路单相等值电路如图1所示。

图1　电力线路的单相等值电路

长度低于300 km的架空线路和低于100 km的电缆线路统称为一般线路［4］。若架空线路长度超过300 km或者电缆线路长度超过100 km，则线路的分布参数特性可以暂不考虑，只需简化为集中参数电路模型。设R、X、G、B分别表示线路的总电阻、电抗、电导、电纳。当线路长度为l时，R=r1l，X=x1l，G=g1l，B=b1l。

若忽略系统不对称性，T型等值电路和Π型等值电路如图2所示。

图2　集中线路模型的等值电路

假设系统是对称的，由图2（a）可得

由此可得

式中：Z和Y线路两侧U1、U2、I1、I2的同步采样值，由全波傅里叶算法求出相量值，即可得到线路阻抗和导纳。

同理，由图2（b）可得

以上分析是在忽略三相系统不对称性的条件下进行的。但实际运行时经常出现三相负荷不等或者三相线路运行不对称的情况，此时需进行三相解耦［5］。

式中：Ia、Ib、Ic与 I′a、I′b、I′c分别为线路两端的三相电流；Ua、Ub、Uc与U′a、U′b、U′c分别为线路两端的三相电压；Ia1、Ia2、Ia0与I′a1、I′a2、I′a0分别为线路两端电流各序分量；Ua1、Ua2、Ua0与U′a1、U′a2、U′a0分别为线路两端电压的各序分量。将电压、电流序分量分别代入式（3）、式（4）中，可以求出Π型参数模型下输电线路的各序阻抗和各序导纳，代入式（5）、式（6）得到T型参数模型下的各序阻抗和各序导纳参数，最后通过相序反变换得到对应的各相参数。

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2　分布线路模型下输电线路参数计算方法

长线路是指长度超过300 km的架空线路和超过100 km的电缆线路。长线路需要考虑分布参数特性，采用常用的分布参数线路模型——均匀传输线模型［6］。

对于长度为l的输电线路，若忽略三相不对称性，其单相长距离均匀传输线模型如图3所示。

图3　长线路均匀分布参数模型

当x=l时

整理得

进而得到线路的单位长度阻抗和导纳。若考虑三相不对称性，与集中参数模型方法相同，进行三相解耦即可。

3　同杆并架双回线模型下输电线路参数计算方法

同杆并架双回线即两条输电线路共用杆塔，随着电力系统对供电可靠性、输电能力等的要求越来越高，同杆并架双回线的应用也越来越广泛［7-8］。由于相间互感、线间互感共存，采用六序故障分量法进行计算。当忽略同杆双回线的三相不对称性时，可以得到六序对称电压、电流的线性叠加形式，如图4所示。

图4　双回线系统示意图

将两条线路的电流分为同向量T和反向量F，同向量回路与反向量回路之间不存在互感［9］。设变换阵

将式（16）代入式（15）得：

将式（17）转化为同向量与反向量：

为消除ZT、ZF中的耦合阻抗，将同向量与反向量进行对称变换可得

将同、反向量变换和对称分量变换相结合，得到六序变换阵

式（15）转化为

以I回线A相为例分析，计算线路的各序阻抗参数，首先将A相的电压分解为正、负、零序，在计及相间互感与线间互感的条件下，各序电压可以表示为［10］

由正、负、零序分量各自的相位关系将上式简化为

综上所述，按照六序故障分量法得到双回线路的自感、相间互感和线间互感参数之后，由式（21）便可以得到正、负、零序阻抗参数，简单方便。

4　算例仿真

为了验证所提算法的准确性和可靠性，采用RTDS搭建Π型和分布参数两种不同的线路模型，设置正常、故障中和故障后3种状态，仿真系统如图5所示。参数设置如表1、表2所示。

图5　仿真系统结构

表1　Π型等值电路参数

表2　分布参数等值电路参数

根据所述输电线路参数计算方法，求得Π型等值电路的各序阻抗、导纳参数和分布参数等值电路的单位长度的各序参数分别如图6、图7所示，该结果是在全故障状态下得到的，设0时刻故障发生。

图6　π型等值电路参数计算结果

图7　分布参数等值电路计算结果

正常运行时，参数计算结果准确度非常高，如表3、表4所示；但是故障发生瞬间对参数计算结果影响较大。

所述参数计算方法是基于相量进行的，目前多采用傅里叶算法计算相量，但是衰减的直流分量、高次谐波等会影响傅里叶算法的准确性和精度，这种现象在系统受到扰动时尤其明显。此时可以利用采样值进行参数计算。

表3　Π型等值电路计算结果对比

表4　分布参数等值电路计算结果对比

由于线路参数不会发生突变和剧变，且对线路参数的测量没有较强的实时性要求，因此采用相量在某时间段内进行多次计算，用最终的平均值作为当前的网络参数值是合理的，完全能够满足现场的运行要求。

5　输电线路参数计算功能软件

为了验证所研究输电线路参数在线计算的性能，并对参数计算结果进行展示，开发一套输电线路参数计算功能软件。该软件基于概率正态分布的数据筛选功能，根据正态分布理论对参数计算结果进行筛选和处理，得到最终最合理的线路参数计算结果。其操作模拟流程如图8所示。

图8　软件操作模拟流程

此外，该软件还支持原始数据的查看和波形的显示，用户也可以自行设置线路参数计算的数据窗，以及实现对参数计算结果的波形查看和数据的导出保存，能够对线路参数进行方便的管理和查询。该功能软件很好地实现了计算、显示、评估等功能。

6　结语

针对目前输电线路参数不够准确而影响电力系统分析和计算精度的情况，提出输电线路参数计算方法，利用同步相量数据对不同模型线路的参数进行计算，并在此基础上开发一套输电线路参数计算功能软件，实现计算与结果展示功能，并根据正态分布理论对计算结果进行筛选和处理。经过验证表明，本算法求出的线路参数准确度较高，计算量小，计算速度快，可靠性好，对于提高电网潮流计算精度、提高保护定值的合理性和可靠性、进一步提高供电质量，具有重要意义。

［1］胡志坚，陈允平，徐玮，等.基于微分方程的互感线路参数带电测量研究与实现［J］.中国电机工程学报，2005，25（2）：29-33.

［2］梁志瑞，杨子强，李鹏，等.电网输电线路工频参数测量系统的研究［J］.电网技术，2001，25（3）：34-37.

［3］梁义明，任立辉，邢彦军.输电线路参数测量方法的比较研究［J］.吉林电力，2005（1）：32-37.

［4］JIANG JA，YANG Junzhe，LIN Yinghong，et al.An Adaptive PMUBasedonFaultDetection/LocationTechniquefor Transmission Lines［J］.IEEE PWRD，2000，15（2）：488-491.

［5］安艳秋，高厚磊.基于同步相量测量的线路参数在线计算［J］.电力自动化设备，2002，22（9）：18-21.

［6］范琦，穆钢，王克英.基于同步相量测量的线路参数在线测量的实验研究［J］.东北电力学院学报，2002，22（4）：1-6.

［7］CHEN Yunping，ZHANG Chenxue，HU Zhijian.The principles and realization of zero-sequence parameter measurement of transmissionlinewithmutualinductancebasedonGPS technology［C］.International Power Engineering Conference，Singapore，1997.

［8］李笑怡，梁志瑞，程述一，等.输电线路工频参数在线测量方法的研究［J］.河北电力技术，2010，29（4）：27-29.

［9］黎颖，卢继平，李健.基于在线计算线路分布参数的故障定位方法［J］.高电压技术，2007，33（11）：185-191.

［10］索南加乐，吴亚萍，宋国兵，等.基于分布参数的同杆双回线单线故障准确测距原理［J］.中国电机工程学报，2003，23（5）：39-43.

A Calculation Method of Transmission Line Parameters Based on RTDS

ZHANG Linlin，TAN Jing，YE Jun
（State Grid Tai'an Power Supply Company，Tai'an 271000，China）

Being aimed to improve the accuracy and reliability of transmission line parameters and power calculation and to ensure the safety and stability of the grid，a transmission line parameters calculation method is proposed based on RTDS，and the corresponding software is developed.For the concentrated（Π-type and T-type）and distributed parameter model，the two-port network equation and long-term equation of uniform transmission line are used to calculate positive sequence，negative sequence，zero sequence impedance and admittance parameters.For double transmission line on one tower model，the conversion decoupling is adopted to get impedance parameters and mutual inductances between phases and lines.The calculation software can achieve functions of calculation，display and evaluation based on Gaussian distribution.Different types of transmission line models are built by RTDS to test and verify the calculation method.Results show that the method can improve accuracy and reliability of transmission line parameters.

transmission line parameters；transmission line model；RTDS

TM726；TM744

A

1007－9904（2016）07－0012－06

2016-02-20

张琳琳（1987），女，工程师，从事电力系统配电网规划工作。