移频线路参数测试技术应用研究

移频线路参数测试技术应用研究

郑建华罗瑞李军立张玉旋

（国网河南电力公司南阳供电公司河南南阳473000）

摘要：输电线路的工频参数一般包括正序阻抗、零序阻抗、正序电容、零序电容以及多回平行输电线间的耦合电容和互感阻抗等等。目前，工程上测量这些参数的方式法仍然是在被测线路上施加工频电源后，使用分立的电流表、电压表、功率表、频率计等，通过人工读取各表刻度，经相应的运算后求得各参数值。这种传统的测量方法存在许多问题。

关键词：工频参数；传统测量方法；新技术研究测试

输电线路是电力系统的重要组成部分。新建高压输电线路在投入运行之前，除了要检查线路的绝缘情况、核对相位外，还需测量各种工频参数值，这些参数是进行电力系统潮流计算、短路电流计算、继电保护整定计算和选择电力系统运行方式等工作之前，建立电力系统数学模型的必备参数。为此，工程上要求对新架设及改造后的电力线路工频参数进行实际测量，线路参数测试已经成为高压输电线路投产前或改造后必须进行的一项工作。

一、传统测量方法以及存在的问题

①工程上测量这些参数的方式法仍然是在被测线路上施加工频电源后，使用分立的电流表、电压表、功率表、频率计等，通过人工读取各表刻度，经相应的运算后求得各参数值。存在问题：设备笨重，现场不便。

②在传统的线路参数测量方式下，测试人员需携带三相调压器（及三相变压器、隔离变压器等），还需携带较多的电压表、电流表、功率表、电压互感器、电流互感器等仪表。存在问题：测量仪表多，需改变测量接线。

③如果现场存在工频感应干扰，则在测试过程中需要使用三相电源换相、单相电源倒相的方法，以此来消除工频干扰对测量带来的影响。存在问题：存在干扰时需改换相位或倒相。

二、新技术研究测试

针对高压输电线路工频参数测量；集功率发生及测量、计算为一体；采用移频测量，有效抑制工频干扰；体积小、重量轻，现场使用方便，测量数据准确、稳定、可信度高。

1.项目预期目标

能够准确测试线路500kV电压等级及以下同杆架设，另一线路运行，最高静电感应电压1850V，正序阻抗测量中最高的干扰电流：10A，零序阻抗测量中最高干扰电流：7.5A，测量结果数据间偏差一般在3%以内，准确、可信。

2.实施技术方案：

线路参数，是高压输电线路工频参数的简称。（电压等级一般在110kV及以上，个别地区有66kV线路）线路参数主要包括以下几项参数：直流电阻、绝缘电阻；正序阻抗、零序阻抗；正序电容、零序电容。同杆架设双回线时，还存在两条线路间的互感阻抗及耦合电容参数。

2.1线路参数的形成原因：

输电线路本身有几项最基本的电气参数，电阻R、电感L、电容C、绝缘泄漏电导G，如图所示：

由于三相输电线路较长，在线路本身的分布参数的作用下，再加上三相线路间及同杆架设、平行架设线路的相互影响，形成了前面提到的各种线路参数。

2.2关键技术与方案：

2.2.1本项测试技术数据计算量大，精度高，算法复杂，因此采用工业计算机PC104，其工作频率为66.6MHz，抗干扰能力强，能保证装置稳定可靠的运行。

2.2.2线路参数测试对测量精度要求很高，且要求对多路信号同时采样，以保证信号测量计算结果的精度。

2.2.3在测量线路中不仅有测量时注入的移频电压信号45、55Hz，还有工频感应电压信号，为可靠滤除工频电压的干扰，需要移频信号与工频信号同步，为此采用锁相环同步采样技术，取工频信号和45、55Hz的最小公倍数作为锁相环的倍频数，工频信号作为锁相环的输入，则由此进行分频所得的信号与工频信号同步，CPU设定不同的分频次数可得45或55Hz的移频信号。通过傅立叶计算，即可消除工频信号对测量信号的干扰，已达到提高测量准确度及精度，减小工频干扰的作用。

2.3技术特点及原理、系统构成等要素：

2.3.1移相存储技术：

为了有效的控制三相波形输出，我们采取了移相存储技术，根据三相电压互差120度的原理，首先利用特定消谐法算出不同幅值下的一相控制波形数据，其它两相移相120度即得到三相控制波形；将三相数据存储于EEPROM中，通过控制记数频率，可以方便的控制IPM波形，大大提高了整机的可靠性，节省了空间，提高了装置的利用率。

2.3.2特定消谐脉宽调制技术（SHEPWM）：

该技术有很强的谐波抑制能力，同其它PWM技术相比，有如下特点：开关角的个数和位置不变，因此各次谐波和基波的绝对含量和相对值不变；基波和各次谐波幅值与输入直流母线电压成正比；且电压利用率高，有利于逆变器输出电压调节；输出波形THD值固定，谐波多集中于高端，使输出电压滤波器容易设计，在相同的THD值下，特定消谐脉宽调制的开关频率较低，可以减小逆变器的开关损耗。

2.3.3人工智能技术：

在测量不同的线路参数项目时，为了避免外部接线的频繁更换，减少试验人员的接线操作，装置设计了人工智能技术。采用一套测量电路，对线路的各项参数都可以进行测量，减少了试验人员的工作量，节省了试验接线时间，提高了工作效率。

2.3.4高精度采样技术：

装置内部的AD测量有效数字为13位，即理论上采样精度可达到0.12‰，为满足采样0.5％的精度要求，要求采样的满刻度输入信号与最小输入信号间不超过40倍。在测量电压信号时，根据采样电压的范围，使用一个继电器来改变PT采样电阻的阻值，提高电压采样的精度。电压互感器选择SPT204A，为2mA/2mA，最大输入电流10mA，选择测量电压档位为400V-20V-1V，互感器的电流设定为4mA，通过继电器短路一个限流电阻来切换电压的测量范围，电压互感器二次侧电流经两次放大，第一次将电流转换为电压，第二次再将这个电压再放大，以保证电压信号采样的精度。

2.4现场条件改进：

自备试验功率电源，体积小，重量轻。技术本身设计有试验功率电源装置，仅需供给其工作电源即可进行测量试验。

本技术采用了移频抗干扰技术，采用移频信号测量输电线路参数，能够有效抑制工频干扰信号对测量试验的影响，从而减小了参数测量试验对大功率试验电源的依赖，省去了笨重的外加测试电源装置和互感器，最大限度的节省了人力物力的需求，简化了试验方法，为试验带来了极大的方便。

总结：

本技术集试验电源、移频发生器、自动控制、测量计算等功能部件为一体，根据测量项目，通过内部电路自动切换测量回路形式测量并计算回路相关参数，测量过程可以由仪器全自动控制完成，无需用户进行任何干预，也可以由用户自己设定试验条件进行测量。测试结果由液晶全汉字显示，简便、直观，并可根据需要打印、保存测量结果。

使用本项技术进行线路参数测量试验，根据测量参数的需要搭建好试验回路后，仅需在内部的程序菜单上确认，即可自动进行测量计算并显示测量结果，方便了试验的进行。测量不同的线路参数项目时，测试人员将三相输出端子及地线按照相序与三相测试点及地可靠连接后，根据测试的参数种类，控制内部的继电器，切换测量回路，实现自动控制，最大限度的方便测试人员进行试验。

作者简介

郑建华（国网河南电力公司南阳供电公司，河南南阳473000）

作者简介

郑建华（1974-）高级工程师研究方向从事电力系统研究。