异频法测量架空输电线路参数的原理及注意事项

钱芃羽

异频法测量架空输电线路参数的原理及注意事项

钱芃羽

（长沙理工大学，湖南 长沙 410114）

架空输电线路的正序、零序阻抗等工频参数是潮流计算、保护整定的重要依据。准确地对新建或改建架空输电线路工频参数进行测量，对电力系统安全、稳定和可靠运行具有重要意义。异频法通过施加不同于电力系统频率的测量电压，可以避开系统工频干扰，可以较为准确地测量输电线路工频参数。由于引入了变频电源和数字信号处理等技术，异频法试验设备体积重量较小且免去了人工读表误差，在工程中使用较多。本文给出了基于异频法的工频参数测量原理、应用方法和注意事项，为电力工作人员提供了供理论和操作依据，可以为工频参数的其他测量方法提供有益参考。

架空输电线路；线路参数；异频法；误差分析

随着我国经济的快速发展，架空输电线路建设速度逐年加快。新建或改建的架空输电线投运前，必须要实测各项工频参数，为潮流计算和保护整定等工作提供重要依据［1-3］。

目前，工频参数测量方法依据测量时线路是否带电可以分为离线测量和在线测量［4，6］。在线测量虽然可以直接对带电输电线路获取工频参数，但测量方法较为复杂，对设备和仪器的要求较高，仍处于试用阶段。目前，工程中常用的方法仍为离线测量。

利用离线测量，异频法通过施加不同于电力系统频率的测量电压，可以避开系统工频干扰，从而较为准确地测量输电线路工频参数。本文给出了异频法测量工频参数的理论依据，并介绍基本的应用方法和注意事项，为实际进行工频参数的测量人员提供理论和操作依据，为工频参数的其他测量方法提供有益参考。

1 异频法进行工频参数测量的原理

在线路参数测量中，主要的干扰来自待测线路上的工频感应电压。异频法通过在待测线路上施加不同于电力系统频率的测量电压，进而避开来自周围电力输变电设备的工频干扰［5］。

图1 正序参数测量接线示意图

在待测线路测量段分别输入测量信号频率f1和f2为：

其中，f0为我国电网工频，为50Hz，一般范围不超出49.5～50.5Hz；通过频率偏移，Δf可以实现仪器的输出信号频率 f1、f2和主电网频率不同，进而达到分离工频干扰信号和有用的异频测量信号的作用，消除工频信号干扰，Δf 一般取值为2.5、5、10Hz［5，7］。

测量仪器输出频率为 f1、f2的测试信号后，与线路上的工频感应信号混叠：

仪器的测量通道采集到的测量电压信号为u01和u02的混频信号，通过FFT变换，即可分理出异频信号：

采用同样的方法获取电流信号if1和if2，即可求取 f1和f2频率下线路参数 R1、X1和 R2、X2。

电阻和电抗在频率偏移区域是和频率线性相关的前提下，采用加权平均方法即可获取工频 f0下的工频阻抗：

在利用异频法进行工频参数测量时获取的线路参数为待测线路末端短路接地或开路时的线路首端输入阻抗，其正确性的基础为待测线路电阻和电抗在频率偏移区域和频率线性相关。但是，当线路长度较长（大于340km）［5］，需要考虑传输线分布参数效应对测量结果的影响。

2 现场测量方法

2.1 正序阻抗Z1和电阻R1

测量时接线示意如图1所示［6-7］，线路末端三相短路，首端由测量仪器施加频率分别为 f1的电源。假设 f1频率下输电线路三相电压、电流有效值分别为：Ua1、Ub1、Uc1、Ia1、Ib1、Ic1，相位差分别为 θa1、θb1、θc1，则频率 f1情况下，相电压、相电流和相位差平均值分别为：

则该待测线路的正序阻抗为：

其中，Zf1、Rf1、Xf1、Lf1分别为频率 f1下的正序阻抗、电阻、电抗和电感；l为待测输电线路长度。

当输入 f2频率的电源时，同理可获得 f2频率下的阻抗Zf2、电阻Rf2、电抗Xf2和电感Lf2。则工频 f0下线路参数可通过以下公式得出：

2.2 零序阻抗及正序、零序电容

测量零序阻抗Z0和零序电阻R0时，待测量线路末端三相短路接地，首端分别施加频率为 f1和 f2的变频电源，类似正序阻抗参数的测量和计算方法即可获得零序阻抗、电阻、电抗、电感及阻抗角等参数。

测量正序电容时，待测线路末端三相开路；测量零序电容时，待测线路末端开路，始端三相短路，测量电源使用一种频率即可。

3 测量中的注意事项

①为避免测试电压引线和电流引线中测量信号相互干扰，测试用电压和电流引线应分开，且被测试线路直接测取试验电压，避免容升效应带来的误差。

②在测量阻抗或电容时，若线路较长（大于100km），应在待测线路末端同时读取电流或电压，计算中使用的电流或电压取待测线路首端和末端的平均值。

③应尽量提高电压测试回路中的内阻抗，以增加电压测量值的准确性。

④根据零序保护分段情况或地质存在较大差异，应在相应的位置增加零序阻抗测抗试验。

⑤当线路长度较长（大于340km），需要考虑传输线分布参数对试验结果的影响，需要引入基于传输线方程的数值方法进行校正［5］。

4 结论

由于输电线路同塔架设和交叉跨越情况日益增多，输电线路间的感应电压情况较为复杂，为线路参数的精确测量带来了干扰和困难。由于异频法在测量输电线路参数时可以有效避免待测线路上的工频感应电压和电流的影响，且测量原理简单。本文推荐采用异频法进行复杂环境下的输电线路工频参数测量。

本文通过详细的公式推导和接线图对异频法的实现原理进行阐述，并给出了测量中的注意事项，以期为工频参数测量试验人员提供理论和操作依据。

［1］谭波，刘鹏，尹玉娟，等.异频法线路参数测试中工频感应电流的影响分析［J］.通信电源技术，2016（1）：124-125.

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The Principle of Non-power-frequency Method Measurement for Overhead Transmission lines’Parameters and Points to Attention

Qian Pengyu
（Changsha University of Scienceamp;Technology，Changsha Hunan 410114）

The power frequency parameters such as positive sequence impedance and zero sequence imped⁃ance of overhead transmission lines are important basic for power flow calculation and protection setting.Accurate measurement of the power frequency parameters of newly built or converted overhead transmission lines has great importance to the safe,stable and reliable operation of power systems.Non-power-frequen⁃cy method can measure power frequency parameters of transmission line accurately by applied non-powerfrequency signal on overhead transmission lines,which can avoid the frequency interference.Due to the in⁃troduction of Non-power-frequency power supply and digital signal processing technology,Non-power-fre⁃quency test equipment volume is small and eliminating the manual reading error,it is widely used in engi⁃neering.This paper presented the measurement principle and application of Non-power-frequency method,and the points to attention was discussed,which can providing a theoretical and operational basic for over⁃head transmission line parameters.

overhead transmission lines；line parameters；Non-power-frequency method；error analysis

TM751

A

1003-5168（2017）10-0134-03

2017-09-01

钱芃羽（1999-），男，本科在读，研究方向：测试、故障诊断、电力市场。