一種同桿并架四回交流輸電線路的參數(shù)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高壓交流輸電線路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種同桿并架四回交流輸電 線路的參數(shù)測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了節(jié)約資源，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的交流輸電線路多采用同桿并架的方式，部分線路 采用了同桿四回并架。一種典型的同桿四回并架交流輸電線路的幾何結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，其中I、 II、III、IV分別代表四條單回三相輸電線路。四回同塔的單回交流輸電線路在橫截面上的 空間分布呈矩形對(duì)稱狀：g卩I回與II回之間的距離等于III回與IV回之間的距離，而且I回與 III回之間的距離等于II回與IV回之間的距離（圖1)。
[0003] 四條單回的交流輸電線路可以看作是各自獨(dú)立的，即每一回線路正常運(yùn)行時(shí)基本 不干擾其它各回線路的運(yùn)行。但是其中某一回線路在發(fā)生故障時(shí)，如遭受雷擊、對(duì)地短路 等，就會(huì)通過(guò)各單相線路之間的耦合電容和耦合電感等在其它各相線路上感應(yīng)出零序暫態(tài) 電壓和電流，而感應(yīng)電壓和電流可能對(duì)受到感應(yīng)影響的線路以及兩側(cè)變電站內(nèi)的控制保護(hù) 行為產(chǎn)生影響，從而影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。為此需要對(duì)線路進(jìn)行詳細(xì)的建模，并計(jì)算這種 影響的程度。而準(zhǔn)確的計(jì)算需要準(zhǔn)確的線路參數(shù)，為此需要收集各單相導(dǎo)線的自阻抗和自 導(dǎo)納分布參數(shù)，以及各單相導(dǎo)線之間具有分布性質(zhì)的耦合電感和耦合電容等參數(shù)。然而，在 現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)如何測(cè)量計(jì)算各單相導(dǎo)線的自阻抗分布參數(shù)，以及各單相導(dǎo)線之間具有分 布性質(zhì)的耦合電感和耦合電容等參數(shù)，仍處于探索的階段。
[0004] 同桿并架的四回交流輸電線路，其單回線路的各相導(dǎo)線除了自身有分布性質(zhì)的自 阻抗Z = r+j ω 1、自導(dǎo)納y = g+j ω CQ外，單回線路的相間還具有分布性質(zhì)的親合電感mp和親 合電容cP(圖2)。除此之外，各回線路的單相導(dǎo)線與其它回線路的單相導(dǎo)線之間還存在耦合 電感mh、m v、md和親合電容ch、cv、cd(圖3)。而準(zhǔn)確測(cè)量出同桿并架四回交流輸電線路的各種 分布參數(shù)對(duì)于準(zhǔn)確進(jìn)行同桿并架四回交流輸電線路的仿真計(jì)算、故障分析、控制策略研究 等具有重要意義。
[0005] 在已經(jīng)公開(kāi)的文獻(xiàn)中，例如基于《一種同桿并架雙回直流輸電線路的參數(shù)測(cè)量方 法》（專利號(hào)201310291228.6)的發(fā)明專利，可以作為同塔四回交流線路零序耦合參數(shù)的一 種測(cè)量方式，但是需將單回的三相線路整體視做一根導(dǎo)線，所測(cè)量的結(jié)果是單回線路與單 回線路之間整體的零序耦合參數(shù)，導(dǎo)致概念不清晰，給實(shí)際的應(yīng)用帶來(lái)不便。實(shí)際上，交流 輸電線路的故障多是單相故障，因此必須知道多回線路各相導(dǎo)線之間的耦合參數(shù)，包括單 回線路各相之間的耦合電感和耦合電容，也包括不同單回線路的相與相導(dǎo)線之間的耦合參 數(shù)。
[0006] 因此，有必要提出一種測(cè)量和計(jì)算同桿并架四回交流輸電線路的各種分布參數(shù)的 新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種同桿并架四回交流輸電線路的參數(shù)測(cè) 量方法，以測(cè)量計(jì)算出四回交流線路的等效分布阻抗和等效分布導(dǎo)納，得到各單相導(dǎo)線在 單位長(zhǎng)度下的各種分布參數(shù)。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -種同桿并架四回交流輸電線路的參數(shù)測(cè)量方法，包括
[0010] 步驟1:選擇四回交流輸電線路中的其中一回三相交流線路作為第一組合方式，在 該回線路首端的三相之間接入三相正序電源，并分別在該線路末端開(kāi)路與短路的條件下， 測(cè)量所述三相正序電源輸出的三相相電壓和三相線電流，進(jìn)而計(jì)算第一組合方式下單回線 路末端開(kāi)路時(shí)的開(kāi)路阻抗
以及單回線路末端對(duì)地短路時(shí)的短路阻抗
[0011] 式中υ01=[?)Λ_01 和i01=f/A,01 jaol?分別是末立而開(kāi)路條件下首立而 電源輸出的三相電壓向量和三相電流向量，USI=[[>A.SI [>B.SI U和isl=[iA，s( iB_sl U分 別是末端短路條件下首端電源輸出的三相電壓向量和三相電流向量，&=￥2π/3， &2=￥4π/3;
[0012] 步驟2:將四回交流輸電線路的首端全部并聯(lián)作為第二組合方式，并在首端并聯(lián)的 短接線與接地體之間接入單相電源，測(cè)量所述單相電源的對(duì)地電壓和電源的輸出電流，進(jìn) 而計(jì)算第二組合方式下四回線路末端開(kāi)路時(shí)的開(kāi)路阻抗
，以及四回線路末端短
[0013] 式中仏2和42是線路末端開(kāi)路時(shí)首端的電壓和電流，(64和4是線路末端短路時(shí) 首端電源的電壓和電流；
[0014] 步驟3:分別將四回交流輸電線路的首端在上橫擔(dān)上的兩回三相交流線路并聯(lián)、將 下橫擔(dān)上的兩回三相交流線路并聯(lián)，作為第三組合方式，在四回線路首端上橫擔(dān)的并聯(lián)短 接線與下橫擔(dān)的并聯(lián)短接線之間施加兩相正序電源，并分別在四回三相交流線路末端開(kāi)路 和短路的條件下，測(cè)量首端的兩相正序電壓和電源輸出的兩相電流，進(jìn)而計(jì)算第三組合方 式下四回三相線路末端開(kāi)路時(shí)的開(kāi)路阻抗
，.以及四回三相線路末端短
[0015] 式中、色，。3和4;03、i_3是線路末端開(kāi)路時(shí)，線路首端施加的兩相正序電源 輸出的兩相電壓和兩相電流；^S3、是線路末端短路時(shí)，線路首端施加的 兩相正序電源輸出的兩相電壓和及其兩相電流；
[0016] 步驟4:在四回交流輸電線路的首端將鐵塔左側(cè)的兩回三相線路并聯(lián)，同時(shí)將鐵塔 右側(cè)的兩回三相線路也并聯(lián)，作為第四組合方式，在四回線路的首端鐵塔左側(cè)并聯(lián)短接線 與右側(cè)并聯(lián)短接線之間施加兩相正序電壓，并分別在四回三相交流線路末端開(kāi)路和短路的 條件下，測(cè)量首端的兩相正序電源輸出的兩相電壓和兩相電流，進(jìn)而計(jì)算第四組合方式下 四回三相線路末端開(kāi)路時(shí)的開(kāi)路阻抗
，以及四回三相線路末端短路時(shí)的
[0017] 式中仏,。4、iB,(M是線路末端開(kāi)路時(shí)，線路首端施加的兩相正序電源 輸出的兩相電壓和兩相電流；和八S4、iB，S4是線路末端短路時(shí)，線路首端施加的 兩相正序電源輸出的兩相電壓和兩相電流；
[0018] 步驟5:在四回交流輸電線路的首端將鐵塔上橫擔(dān)左側(cè)的三相交流線路與下橫擔(dān) 右側(cè)的三相交流線路相并聯(lián)，同時(shí)將鐵塔上橫擔(dān)右側(cè)的三相交流線路與下橫擔(dān)左側(cè)的三相 交流線路也并聯(lián)，作為第五組合方式，在所述的兩組兩回線路的并聯(lián)短接線之間施加兩相 正序電壓，并分別在四回三相交流線路末端開(kāi)路和短路的條件下，測(cè)量首端的兩相正序電 源輸出的兩相電壓和兩相電流，進(jìn)而計(jì)算第五組合方式下四回三相線路末端開(kāi)路時(shí)的開(kāi)路
，以及四回三相線路末端短路時(shí)的短路阻抗
[0019] 式中A,D5.、匕。5和"5、'5是線路末端開(kāi)路時(shí)，線路首端施加的兩相正序電源 輸出的兩相電壓和兩相電流；和IA,S5、iB.S5是線路末端短路時(shí)，線路首端施加的 兩相正序電源輸出的兩相電壓和兩相電流；
[0020] 步驟6:獲取線路長(zhǎng)度D，將上述五種組合方式下計(jì)算得到的開(kāi)路阻抗ZQi (i = 1，2， 3，4，5 )和短路阻抗Z s i ( i = 1，2，3，4，5 )分別成對(duì)地代入公式

G=l, 2, 3, 4, 5)，計(jì)算五種組合方式下的特征阻抗ZC1和傳播系數(shù) yi(i = l，2,3,4,5);
[0021] 步驟7:將所述五種組合方式下的特征阻抗Zcl和傳播系數(shù)γ 41 = 1,2,3,4,5)分別 成對(duì)地代入公式zi = zci γ i和yi= γ i/zci(i = l，2,3,4,5)，得到在五種不同組合條件下的等 效分布阻抗zi和等效分布導(dǎo)納yi (i = l，2,3,4,5);
[0022] 步驟8:根據(jù)五種組合條件下的等效分布阻抗Zi和等效分布導(dǎo)納yi( i = 1，2，3，4， 5)，聯(lián)立并求解下列方程

[0028]式(S1)_(S5)中的Re( ·)表示取實(shí)數(shù)，Im( ·)表示取虛數(shù)；
[0029]其中r是單相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻，1是單相導(dǎo)線的自感;g是單相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的 對(duì)地電導(dǎo)，co是單相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的對(duì)地電容;mh和ch分別上橫擔(dān)或下橫擔(dān)其中一回線路的 單相導(dǎo)線對(duì)同一橫擔(dān)另一回線路的單相導(dǎo)線之間的耦合電感和耦合電容;m v和Cv分別為桿 塔單側(cè)上