架空送电线路（导线）长度参数现场测试方法研究

霍峰，武剑灵，王亚平

（内蒙古超高压供电局，呼和浩特010012）

0 引言

架空送电线路（导线）长度是建立电力系统数学模型的基本参量，其准确性对系统的正常运行、计算及保护整定等相关方面起着至关重要的作用，如故障定位计算、短路电流计算、过电压计算等，也对线路防舞装置加装效果产生巨大影响[～3]。对于架空送电线路（导线）长度来说，由于受到弧垂误差、勘测误差、环境温度误差、负荷电流等因素影响与实际长度存在一定的偏差。目前，由于国内外缺乏线路长度专用测量仪器，各电力部门无法获得准确线路长度参数，而广泛使用架空（输电）线路勘测设计长度修正值来代替工程实际长度，作为基础参量应用，具有较大误差[1]。多年来，根据蒙西500kV 电网运行统计，相当数量故障测距的不准确性、线路防舞装置安装效果与计算结果的巨大反差等问题与架空送电线路（导线）长度及其所决定的工频参数的误差有直接关系，进行架空送电线路（导线）长度测试方法研究具有重要实际意义。

本文介绍了内蒙古超高压供电局开展研究的架空送电线路（导线）长度测试方法。该方法利用行波技术，通过高速数字信号处理器测算行波在架空（输电）线路中传输时间进而实现对架空送电线路（导线）长度的精准测试。解决了目前架空送电线路（导线）长度依据传统经验修正，结果不精确、存在不确定性的误差。为准确推算潮流分布、短路电流计算、继电保护整定计算、故障录波器及故障测距系统提供了更为精确的长度参数。

1 测试原理

架空送电线路（导线）长度参数测试利用行波理论原理，通过测量线路导线中行波传播时间差进行架空送电线路导线长度的计算。根据行波产生的方式的不同，介绍注入行波法测试原理及感应电压产生行波法测试原理。

1.1 常规测试原理

该测试原理使用架空送电线路（导线）长度参数测试仪所自有的行波发生器对所测线路行进行波注入，再根据发射波进行距离计算，我们称之为常规测试原理。

对于一条处于停运状态的线路，行波测试系统接于线路首端，当线路首端有一个低压脉冲信号注入后，该信号将以行波的形式向线路对端传播，并在到达线路对端时产生全反射，如图1 所示。在信号发射端可以记录线路自信号发射后一段时间的暂态行波波形，并据此测量发射脉冲与反射脉冲之间的时间差，计算获得线路长度为：

式中：L 为线路长度；v 为波速度；Δt 为时间差。

图1 注入行波信号的传播路线（常规测试原理）

1.2 感应电压自激测试原理

该原理充分利用线路感应电压进行自激励产生行波，进行架空送电线路（导线）长度参数测试。该测试原理无需测试系统行波发生装置，解决了感应电压对测试信号的干扰问题，该方法称之为感应电压自激法。

（1）当所测架空送电线路有一定感应电压时，操作线路两端任何一组接地刀闸均会有间隙放电发生，间隙放电产生行波并向对端传递。如图2 所示，当测试系统接于线路首端，操作线路末端接地刀闸并产生行波，行波沿线路向线路首端传递且所测试系统接收，记录操作隔离开关与接收到行波时间差，使用公式（2）计算线路长度。

式中：L 为线路长度；v 为波速度；Δt 为时间差。

图2 自激行波信号的传播路线（感应电压自激原理）

（2）当选择线路首端接地刀闸发生行波时，如图3所示，该行波向线路对端传播，并在到达线路对端时产生全反射。可以记录线路自隔离开关操作产生行波时间的暂态行波波形，并据此测量放电脉冲与反射脉冲之间的时间差，并可以按公式（1）计算线路长度。

图3 自激行波信号的传播路线（感应电压自激原理）

2 现场测试接线方法

2.1 直接一次测试接线方法

所测架空送电线路在检修方式下，将测试仪器直接接入线路测试端，采用常规测试方法进行长度参数测试的接线方法称为直接一次测试接线方法。

（1）当所测架空送电线路感应电压很小时，采用图4 测试接线方法将测试线鳄鱼夹接入线路接地刀闸三相静触头上方，使用常规测试法进行测试。

图4 直接一次测试接线图（常规测试法接线图）

（2）所测架空送电线路感应电压幅值较高，如图5所示测试接线方法将测试线鳄鱼夹接入线路接地刀闸三相静触头上方，并投入感应电压屏蔽盒功能屏蔽工频感应电压，再使用常规测试法进行测试。

图5 直接一次测试接线图（投入感应电压屏蔽盒功能）

2.2 二次辅助测试接线方法

当所测架空送电线路感应电压较大时，利用感应电压自激测试方法将测试仪器直接接入外置CT 二次侧的长度参数测试的接线方法称为二次辅助测试接线方法。

（1）架空送电线路在检修方式下，如图6 所示，将外置CT 安装于线路接地刀闸导体部分，并将测试仪及测试线接至外置CT 二次侧。

图6 二次辅助CT（外置CT）测试接线图（感应电压自激测试方法）

（2）行波信号采集可以不使用外置CT，而使用线路保护用CT，如图7 所示。该接线方法充分利用了现场条件，避免了外置CT 安装接线上的繁琐，缩短了测试时间。但使用线路保护用CT 需要做一定的安措，防止引起二次开路、保护装置损坏及保护误动等。

图7 外置CT测试法现场接线图（利用线路保护用CT）

3 测试有关运行管理规定

为确保架空送电线路（导线）长度参数测试工作顺利实施，对测试工作手续办理、审批等流程做出了具体规定。

（1）测试工作要提前编制严密的测试工作三措（包括组织、安全和技术保证措施）和现场测试方案（测试步骤和所测线路方式倒换要求），并在测试工作开展前三个工作日报运行单位或建设部门审批。

（2）架空送电线路（导线）长度参数测试工作开展前，要办理工作票和危险点预控措施，若采用继电保护用CT 二次侧辅助测试接线法，还需办理二次工作安全措施票。

（3）架空送电线路（导线）长度参数测试工作因涉及高空接线，需办理高空作业票手续。

（4）架空送电线路（导线）长度参数测试工作涉及所测线路方式改变，要在测试工作前三个工作日经所测线路运行单位向相关调度部门提交测试工作申请。并在测试工作线路运行方式改变前要征得相关调度部门的同意。

（5）架空送电线路（导线）长度参数测试工作单位应向所测线路运行单位安全监察处报经本单位批准签章的工作票签发人和工作负责人以及工作人员名单，并由所测线路运行单位安全监察处组织安全教育、考试和批准。

（6）所测线路运行单位根据测试工作具体要求安排相关人员做好配合工作。

4 现场测试安全措施

现场测试工作安全措施主要为保证测试人员、设备和仪器的安全，规定了具体保证措施。

（1）测试工作开展前，测试单位要确保测试负责人和工作人员精神状态良好、且熟悉和胜任测试工作任务，以保证测试工作安全有序开展。

（2）若所测架空送电线路已隶属运行设备，测试工作开展前，所测线路运行单位（所在变电站当值运行人员）要向相关调度部门电话申请，并经调度部门同意。同时向调度部门核对所测架空送电线路两侧均处于检修方式，线路全部工作结束，人员已撤离、临时地线已全部拆除。

（3）若所测架空送电线路隶属基建设备（未投运），测试工作开展前，所测线路建设单位要认真核对确保所测架空送电线路两侧均处于检修方式，线路工作结束，人员已撤离、临时地线已拆除。

（4）测试工作开始前，所测线路运行单位（所在变电站当值运行人员）或建设单位要向测试工作负责人交代所测架空送电线路两侧均处于检修方式和附近带电设备以及有关安全注意事项，并在工作地点悬挂“在此工作”标示牌，双方核对无误后签字办理工作票许可手续。

（5）测试人员进入工作现场后，必须再次与认真核对测试工作范围、设备运行方式等，核对无误后方可开始测试工作。

（6）测试所用的测试线、短路线、接地线应有足够的截面，且必须连接可靠。

（7）测试工作需要运行方式的配合，改变运行方式需由运行人员或基建调试人员操作，测试技术人员不得操作。

（8）测试过程中，要确实做好感应电压的防范措施，接、拆测试线要确保所测架空送电线路两侧均处于检修方式。

（9）测试完成后，拆除全部测试线和临时措施，并再次核对所测架空送电线路两侧均处于检修方式，办理工作票终结手续。

5 测试操作步骤

（1）根据所测架空送电线路实际情况选择相关测试接线方法，并按接线要求完成测试接线。

（2）接线完成后，开启架空送电线路（导线）长度参数测试仪工作电源。

（3）进入测试界面后，在架空送电线路基本参数相应栏中选择导线型号、三相导线几何均距、导线分裂数目、环境温度以及线路勘测设计长度，并选择测试长度量程（档位）。

（4）按照测试方法要求，改变所测架空送电线路运行方式进行测试。

（5）理论上架空送电线路通过换位三相导线长度相同，事实上架空送电线路三相导线长度施工等各种因素并不一致，长度测量结果取三相平均值。

（6）每相分别测试三次，并保存测试结果和行波波形。

（7）测试完成后，将架空送电线路两侧转检修方式，并拆除测试线。

（8）整理完成架空送电线路（导线）长度参数测试报告，并签章。

6 结语

基于行波原理的架空送电线路（导线）长度参量测试技术，有效解决了架空送电线路（导线）长度参量现场测试受到较大感应电压影响，不易准确测量的难题，该测试技术填补了国内外该领域测试技术空白，为准确测量和计算架空（输电）线路工频参数提供了精确的基础参量。基于行波原理的架空送电线路（导线）长度参量测试方法包括常规测试法、感应电压自激法、外置CT 测试法，适宜于各种情况下架空送电线路（导线）长度参数的测量。