李剛

【摘 要】為滿足電網(wǎng)潮流、電壓、穩(wěn)定以及繼電保護整定校核計算的需求，系統(tǒng)中各個元件的各序參數(shù)需要盡量準確。研究新的測試方法，在被測線路鄰近線路帶電情況下，抑制現(xiàn)場干擾的影響，快速準確地測量輸電線路的參數(shù)、線路間互感和耦合電容，同時保證測量儀器設備和操作人員的安全，具有重要的工程實際意義。

【關鍵詞】線路參數(shù) 干擾源 分析 測試

【中圖分類號】TM223.28【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0274-01

1、輸電線路參數(shù)測試時的干擾源

輸電線路參數(shù)測試中，干擾由靜電感應分量，高頻分量和工頻分量組成[2]。

1.1 靜電感應分量

靜電感應分量是云中電荷、空間帶電粒子等在輸電線路上的感應電勢，以電容耦合的方式為主，在測試接線完成后，測試電源內(nèi)阻極低，靜電感應分量可以直接對地泄放，對輸電線路參數(shù)測量影響甚微。但是在雷雨天氣，云中電荷累積，雷云電位升高，對線路放電的幾率大增，如果發(fā)生雷擊線路，將嚴重影響測試人員和設備的安全，此時應停止測試工作。

1.2 高頻分量

在輸電線路參數(shù)測試中，高頻分量主要來自載波通訊，公網(wǎng)通訊，鄰近線路或者變電站母線等高壓設備電暈放電或者間隙放電。被測線路參數(shù)測試過程中，本線路載波通道停止工作，沒有影響；其余各個高頻分量通過屏蔽、接地處理以及信號去耦電容基本可以消除，而且采用47.5Hz和52. 5Hz信號進行測量，高頻干擾信號極易分離，而且其幅值較小，對線路參數(shù)測量的影響可以完全消除。

1.3 工頻分量

工頻分量包括電容耦合感應電勢和電磁耦合感應電勢。

當被測線路兩端都懸空不接地時，如圖1所示，鄰近帶電線路或者母線電場通過電容耦合在試驗線路將感應一個電勢，可看作在線路導線對地電容支路（C10）中串接了一個等效的電感應電勢EC，根據(jù)干擾線路電壓等級和耦合緊密情況的不同，干擾電壓值從幾百伏到十幾千伏不等（用靜電電壓表測量）。

2、倒相法測量零序阻抗測量誤差分析

由于在正序阻抗、正序電容、零序電容測量中，感應的縱向電勢主要為其正序和負序分量的影響，幅值較小，對測量結果造成的誤差較小，在零序阻抗測量中，干擾電壓較高，零序分量占主導，引起的誤差較大，所以重點討論零序阻抗測量誤差。

2.1 干擾幅值變化的影響

假設測試中，干擾相位不變，試驗電源電壓U0足夠高，遠大于干擾電壓UG，近似取10倍，在干擾電壓U0大小變化時，測試過程中，保證UZ不變，最嚴重情況下，試驗電壓大小在不超過±10%的范圍變化，且兩次測量時，試驗電壓變化方向相反，根據(jù)式（3），考慮到UG相對極小，則引起的誤差為：

δ=（1-（0.9×1.1）1/2）×100% = 0.5%

即是說，在倒相法測量中，只要試驗電源電壓足夠高（信號與干擾電壓比大于10），在干擾電壓相位不變的情況下，干擾電壓幅值的變化引起的阻抗值的測量誤差很小，不超過0.5%。

2.2 干擾相位變化的影響

忽略干擾電壓幅值變化的影響，假設干擾電壓大小不變，則在UG與U0 相位為90°時，移相角θ最大， θ=arctg（1/10）=5.71°， 最嚴重的情況發(fā)生在試驗電源倒相的同時，干擾電壓也倒相，則在干擾引起的相位誤差不僅不能抵消，反而疊加在測試結果中，根據(jù)式（4），此時φ0=[（φ01+φ02）/2]+θ，或者φ0=[（φ01+φ02）/2]-θ，阻抗角誤差為±θ（±5.71°）。

在實際測量中，最嚴重的干擾變化發(fā)生概率較小，但是由于潮流變化引起干擾源相位變化和導線舞動引起互阻抗相角變化是經(jīng)常發(fā)生的，所以測量過程中雖然采用了倒相法，但是由于感應的干擾電壓信號相位角發(fā)生變化，對測試電源電壓移相角變化，在測試電源電壓足夠高時，總阻抗誤差不大，而電阻分量卻波動很大，電抗分量也有不小的波動，這也是在一次測量過程中瓦特表讀數(shù)不穩(wěn)的主要原因。所以在傳統(tǒng)的采用隔離變壓器測量零序阻抗的過程中，要求測試過程盡快完成，而且測試電源輸出電壓要足夠高。

2.3 變壓器容量選擇

變壓器容量選擇依賴于采用的測試信號與干擾信號的比值。設縱向感應干擾電壓在200V，考慮線路零序阻抗60Ω的情況，如果信號與干擾比為1：10，則變壓器容量：（200×10）2/1000×（60/3）=200kVA，可以選擇容量為200kVA，輸出電壓可以達到2000V的隔離變壓器。

3、異頻法測量輸電線路工頻參數(shù)

采用工頻的測試電源進行輸電線路各序參數(shù)測試，工頻感應干擾電壓對信號電壓移相的影響難以完全消除，采用異頻電源進行測量，理論上可以完全消除分離工頻干擾，得到穩(wěn)定的各序參數(shù)實測結果。

3.1 異頻法基本原理

異頻法測量的基本原理是：在線路測量端輸入異于工頻f0（50Hz）的測試電源，在頻域直接分離工頻干擾信號和有用的異頻測試信號，達到消除工頻干擾影響的目的。一般地，取兩個測試頻點為（f0-Δf）和（f0+Δf）進行測量，結果折算到f0以后，加權平均兩次測量結果，具有很好的頻率等效性。

采用異頻測量方式，集合測試電源和數(shù)據(jù)采集通道，運算單元以及人機交互設備（單片計算機內(nèi)核或者工業(yè)計算機內(nèi)核）為一體，采用交流采樣方式采集電壓和電流向量，阻抗角直接計算，無需接入功率表測量有功功耗，以計算阻抗角。

3.2 異頻測量的信噪比要求

在工頻下測量中，如果測試電源輸出信號遠大于干擾信號，采用快速的抗干擾測試方法，可以得到穩(wěn)定正確的各序參數(shù)，但是需要大容量的變壓器作為電源，搬運與接線工作將占據(jù)大部分時間，試驗工作勞動效率會相當?shù)汀?/p>

快速完成測量，在低信噪比下消除工頻干擾影響，設備體積小、重量輕，是異頻法的主要優(yōu)勢。異頻法抗干擾的核心是在頻域?qū)⒐ゎl干擾信號和異頻測試信號分離，在時域還原測試信號，理論上是可以完全消除干擾信號引起的測量誤差，但是由于傳感器誤差，量化誤差，模型誤差等因素的影響，造成頻譜泄漏，信噪比不可以無限降低。

設定較為苛刻的干擾水平，干擾電壓200V，干擾電流20A，如果儀器能在測試信號與干擾信號之比為1的條件下消除干擾影響，則異頻測試電源需要單相輸出4kVA，保證一定冗余度，應該選擇單相容量5-10kVA，輸出電壓200V-500V的變頻電源和相同容量的隔離變壓器，儀器的重量和體積雖然相對于工頻測試電源大大減小，仍然不易搬運和攜帶。而且考慮到短線路（長度小于10km）序電容的容抗（電容在0.1uF左右）很大，200V電壓下電容電流不超過10mA，而工頻干擾電流信號可以達到幾十至幾百毫安，那么此時干擾電流信號依然會引起很大測量誤差，所以儀器應能在測試信號與干擾信號之比為1：10的條件下消除干擾電流對測試結果的影響。

4、結論

4.1 在輸電線路工頻參數(shù)測量中，通過電容和互感耦合的工頻感應電壓對測試結果的影響最嚴重，主要應該考慮消除縱向感應干擾電壓的影響；

4.2 采用工頻電源進行試驗時，倒相法和移相法能很好的消除工頻干擾的影響，但是干擾信號相角的變化會引起較大的誤差，所以測試過程應在盡量短的時間內(nèi)完成，而且試驗電壓應盡量高，最好能取值到干擾電壓信號的10倍以上；

4.3 異頻法從理論上能完全分離工頻干擾信號，消除其影響，但由于傳感器誤差和AD量化誤差，模型誤差等影響，存在頻譜泄漏，應保證能在信號與干擾比值為1：10的條件下分離工頻分量，消除干擾的影響；

參考文獻

[1] 陳顏，淺析寧夏電網(wǎng)輸電線路參數(shù)計算，寧夏電力，2007.1

[2] 郭守賢，王貽平，程晉明，輸電線路工頻參數(shù)抗干擾測量方法研究