高壓架空輸電線路參數精確測量關鍵技術及應用.pdf

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1、高壓架空輸電線路參數精確測量關鍵技術及應用國網湖北省電力有限公司電力科學研究院 2024 年 8 月1一、背景目 錄2二、感應電抑制技術三、高精度測量技術四、接地點定位技術五、工程應用一、背景3u 線路參數重要性：電力系統繼保、安全穩定控制、潮流和短路計算、故障定位的關鍵條件。u 實測必要性：理論計算值無法反映線路參數實際情況，誤差無法接受。問題一：超長線路的感應電幅值高且成分復雜。感應電水平極高。例如，800千伏建蘇線帶電運行時，金塘線的感應電壓高達45.8kV，嚴重威脅人員和設備安全。干擾成分復雜。包含并行直流線路的充電干擾，交流線路的靜電、電磁干擾，夾雜少量高頻電暈干擾。感應電導致的電弧

2、拉弧一、背景4問題二：長距離線路及同塔多回線路的測量誤差大，效率低。長線分布式效應明顯，集中參數模型不再適用。常規簡化模型忽略回間耦合作用及不對稱性，測試誤差大。固有諧振頻率點多，嚴重影響直流線路測試效率和準確性。問題三：新/改建工程容易出現漏拆接地線、異物短路接地的情況，嚴重時出現多個接地點。定位精度低，排查時間長?，F有電橋法和電抗法定位精度差，人工排查耗時長。無法判定接地點數量。存在多個接地點且個數未知的情況下現有方法無法準確定位。u 技術難題一：成分復雜且幅值極高的感應電抑制技術u 技術難題二：長距離及同塔多回線路參數自動、快速、準確測量u 技術難題三：長距離線路接地點精確定位和數量判定

3、一、背景5高壓輸電線路參數測量系列技術及裝置一、背景目 錄6二、感應電抑制技術三、高精度測量技術四、接地點定位技術五、工程應用二、感應電抑制技術7按照線路參數測試標準要求，感應電壓、感應電流水平較高時，需采取線路陪停等措施降低感應電水平。實際運行條件下，并行線路陪停會嚴重影響電網安全穩定。首先對國內15回超/特高壓線路感應電實測及48回感應電幅值調研，白江帶電、白浙測參時的感應電壓高達45.8kV，感應電流2.7A；安興二回帶電，一回測參時的感應電壓27.8kV，感應電流 38A，為實測得到的感應電較高水平。（1）交直流混聯環境下干擾耦合仿真電壓等級（kV）線路名稱末端開路感應電壓（V）末端短

4、路感應電壓（V）末端短路感應電流（A）1100昌吉-古泉54011703.9800白浙（白江帶電）458008902.7500漁潮（漁興帶電）24900125828500安興一回（二回帶電）27800/38500武吉一回（二回帶電）26700/25二、感應電抑制技術8（1）交直流混聯環境下干擾耦合仿真臨近1100kV昌吉-古泉直流輸電線路，呈現出電磁干擾和靜電干擾。電磁干擾：表現為豐富的頻率分量，最高頻率1kHz；靜電干擾：呈現較為明顯的充電特性，前1分鐘充電速度較快，最大35kV左右。二、感應電抑制技術9（1）交直流混聯環境下干擾耦合仿真-電磁干擾考慮同桿架設狀態的最強耦合條件，帶電運行線路

5、傳輸功率600MVA，導線均為四分裂，4630鋼芯鋁絞線。設定Lp=100km，L2=100km。當L1=0km時，感應電流為39.5A，L1=100km時，感應電流為為35.4A，L1=1200km時，感應電流為14.6A。根據仿真模型，運行線路對被測線路電磁干擾與線間距、負荷水平及運行線路所處區間強相關，對線路電磁干擾水平的計算，重點調研線路首端附近的干擾源分布。.=.+.+.=.+.+二、感應電抑制技術10（1）交直流混聯環境下干擾耦合仿真-靜電干擾0.2cllEKimnkmmmm經高阻接地的懸浮導體計算入地電流時，各個節點上的離子流密度可以簡化為：建立考慮粒子流場的并行直流線路感應電等

6、效模型：設定電暈導線電位為-120kV，l=1241mm時，改變接地電阻值，計算被試線路充電電位；當被測導線接地電阻小于100時，充電電位降低至較低水平。二、感應電抑制技術11（2）高幅值、多成分感應電抑制電路拓撲結構及參數配置根據仿真和調研結果，感應電抑制能力需求為：靜電感應電壓取100kV，電磁感應電壓取2500V，電磁感應電流取40A。疊加原理 根據感應電耦合模型及參數測試電路，提出基于串聯電阻法的電磁感應抑制技術和基于并聯電阻法的靜電感應鉗制技術。二、感應電抑制技術12（2）高幅值、多成分感應電抑制電路拓撲結構及參數配置定制電磁干擾抑制模塊功率電阻電阻為R=200、額定功率P=1200

7、0W，通過串/并聯模式形成100/15A或400/7.5A兩種抗干擾參數，抑制線路電磁感應電流；定制靜電干擾抑制模塊功率電阻電阻為R=100、額定功率P=8000W，鉗制線路靜電感應電壓。二、感應電抑制技術13（3）大容量、高參數的感應電抑制裝置研制干擾抑制裝置包含串聯模塊和并聯模塊兩個部分，可根據線路干擾實際情況分別或同時投入使用，實現對超長距離直流輸電線路靜電干擾電壓100kV、2500V電磁干擾電壓及40A電磁干擾電流的抑制，將干擾降低至測試儀耐受水平。一、背景目 錄14二、感應電抑制技術三、高精度測量技術四、接地點定位技術五、工程應用三、高精度測量技術15（1）長線分布式參數雙端同步精

8、確測量集中參數模型：線路集中參數模型不適用于長線路，根據傳輸線方程計算，50Hz信號在360km以上線路時集中參數模型測量結果與實際值超過5%，超出工程接受范圍。線路長度為0-6000km時，電阻R（紅色曲線）誤差最大超過700%，在1300km出現，電抗L（黃色曲線）誤差最大超過200%，在1500km時出現，隨后逐步減小。直流線路需要測量30Hz-2500Hz的頻率響應，且線路更長（通常超過1000km，1100kV吉泉線全長3314km），必須采用分布參數模型獲得高精度結果。三、高精度測量技術16（1）長線分布式參數雙端同步精確測量分布參數模型：三相導線除了自阻抗、對地導納外，各相之間還

9、有電磁和靜電耦合，對地電流還會通過大地回流?？紤]相間互感、耦合電容以及大地回流電阻的精細化傳輸線模型，再根據對稱分量法分解為正序（負序）和零序分量，求解得到長線的序阻抗參數。分布參數模型aapbcgabcbbpcagabcccpabgabcd(j)j()()dd(j)j()()dd(j)j()()dUrl ImIIr IIIxUrl Im IIr IIIxUrl Im IIr IIIxagapabpacbgbpbapbccgcpcapcbd(j)j()j()dd(j)j()j()dd(j)j()j()dIgc Uc UUc UUxIgc Uc UUc UUxIgc Uc UUc UUx電壓增量

10、方程電流增量方程三、高精度測量技術17（1）長線分布式參數雙端同步精確測量真型線路模型：選定l=0.146mH、r=0.05，通流能力3A的電感及C=0.1F的電容作為分布單元元器件，設計兩組合計1000km的輸電線路分布參數試驗模型。精度驗證：考慮相間耦合及分布式效應，雙端測量誤差小于1.5%；在不考慮分布式效應的情況下，測試誤差達到57.6%；考慮分布式參數的單端測量技術誤差2.5。分布式參數試驗模型三、高精度測量技術18（1）長線分布式參數雙端同步精確測量正序短路測試接線示意圖正序開路測試接線示意圖零序短路測試接線示意圖零序開路測試接線示意圖三、高精度測量技術19（2）雙端同步、自動選頻

11、的線路參數測試系統自適應掃頻測量：軟件以2Hz為間隔掃頻，線路阻抗角=01、901、-901時，自動辨識并篩除。測試系統原理圖測試裝置實物圖裝置研制及驗證：在30-2500Hz選取5組頻率及4組電壓合計20種參數下完成末端開路、末端短路的性能驗證試驗，電壓誤差1.01%、電流誤差0.31%，滿足工程要求。一、背景目 錄20二、感應電抑制技術三、高精度測量技術四、接地點定位技術五、工程應用四、接地點定位技術21（1）回路直阻定位法的基本原理被試線路末端分別斷開/接地，在線路首端測量回路直流電阻，聯立得到線路接地點距離首端的直阻、接地點的電阻。線路末端開路線路末端短路接地=+=+=+消除接地點電阻

12、對定位精度的影響；降低工頻電磁干擾影響。對昌吉側134.7km的接地極線路中間分別設置兩個接地點，定位精度分別為3.82%和1.56%。=+四、接地點定位技術22（2）基于回路直阻法的接地數量判定與精確定位技術數量判定：在對端開路和對端短路的情況下，分別測量首端的回路直阻。單個接地點的情況下，兩側回路電阻之和應大于線路全線直阻；反之，則線路有兩個及以上接地點。四、接地點定位技術23（3）長距離輸電線路接地點精確定位儀研制了國內首套長距離輸電線路接地點精確定位儀及配套軟件，內置多截面導線基礎參數，可實現不同電壓等級、導線型號的輸電線路接地點位置的自適應計算，長距離線路接地點的定位誤差不大于1%，

13、適用于各種線型、不同長度和電壓等級線路。在1100kV昌吉-古泉、800kV金塘線、500kV漁興一回線路進行現場試驗，雙端法定位精度均達到1%。小結24（1）針對交直流混聯電網中工頻電磁、靜電耦合及直流充電干擾，提出了基于串聯電阻抑制感應電流、并聯電阻鉗制感應電壓的組合式干擾抑制技術，制定了串并聯抑制電路拓撲結構及參數配置方案，研制了大容量、高參數的感應電抑制裝置。（2）提出了考慮相間靜電和電磁耦合的分布式序參數測量方法，獲得了傳輸線效應對直流線路寬頻阻抗的影響規律；創新提出了基于雙端同步測量的線路參數誤差校正算法。（3）提出了基于雙端回路直阻法的長距離輸電線路接地點精確定位方法，建立了接地點數量是否唯一的判定準則，研制了國內首套長距離線路接地點精確定位儀。一、背景目 錄25二、感應電抑制技術三、高精度測量技術四、接地點定位技術五、工程應用五、工程應用26項目成果在電壓等級最高、輸送距離最遠的1100kV昌吉-古泉直流、100