• 头条武汉大学科研人员提出四回非全线平行线路分布参数的精确测量方法
    2022-08-13 作者:高明鑫、胡志坚 等  |  来源:《电工技术学报》  |  点击率:
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    导语武汉大学电气与自动化学院、国网福建省电力有限公司经济技术研究院的研究人员高明鑫、胡志坚、倪识远、张志毅、牟洪江,在2022年第6期《电工技术学报》上撰文,提出一种四回非全线平行线路分布参数精确测量方法,建立四回非全线平行线路的非均匀传输线模型,通过拉普拉斯变换完整地得到四回线路的传输矩阵,获得线路分布参数与线路两端的电压、电流之间关系的数学表达式。

    随着电力系统的日益发展,输电网的结构愈加复杂,输电线路的保护显得尤为重要。线路参数的准确测量是输电线路故障测距﹑距离保护﹑短路计算的重要保障。由于输电线路所处环境复杂,基于卡松公式的理论计算具有较大的计算误差,因此电力行业规定输电线路参数需要进行实地测量。

    输电网规模的扩大必然带来输电线路走廊资源的短缺,为解决这一问题,我国广泛采用多回线路平行架设。混压四回输电线路已被广泛应用,目前国内外已有500kV/220kV、275kV/132kV等不同电压等级的混压线路,未来可能会出现1 000kV/ 500kV混压线路。混压四回线路通常只有一部分为四回同塔架设,其余部分为双回同塔架设,耦合情况复杂,给参数测量带来了很大的挑战。

    多回短距离输电线路集中参数测量方法的研究目前已有较多成果,这些方法采用集中参数模型,无法测量四回平行线路的分布参数。传统测量方法为单端测量法,步骤繁琐且测量效率低。目前对于四回线路分布参数测量的研究多数使用四回全线平行架设输电线路模型,现在为止还没有有效的方法可以准确测量四回非全线平行线路的零序分布参数。

    针对这一现状,武汉大学电气与自动化学院、国网福建省电力有限公司经济技术研究院的研究人员高明鑫、胡志坚、倪识远、张志毅、牟洪江,在2022年第6期《电工技术学报》上撰文,提出一种四回非全线平行线路分布参数精确测量方法,建立四回非全线平行线路的非均匀传输线模型,通过拉普拉斯变换完整地得到四回线路的传输矩阵,获得线路分布参数与线路两端的电压、电流之间关系的数学表达式。

    图1 线路物理模型

    研究人员在四种独立测量方式下同步测量四回非全线平行线路首末两端的零序电压与零序电流,代入所提计算公式,可同时准确求解四回非全线平行输电线路24个零序分布参数。他们利用PSCAD仿真软件对本方法和其他方法进行仿真对比。

    图2 线路仿真模型

    科研人员指出,仿真结果表明,本方法较现有测量方法具有更高的测量精度,操作步骤少,易于工程应用。

    1)传统测量方法采用集中参数模型,在长距离输电线路中受线路分布效应的影响,且认为线路c与线路d两部分的参数相等,其零序参数的测量精度明显不足;现有方法因其适用范围的局限性,所能测量的零序分布参数较少,且对零序电容的测量误差较大;本方法基于分布参数模型,单独处理四回耦合部分和双回耦合部分,采用逻辑缜密的数学推导公式,得到零序分布参数的精确解析解,故具有很高的测量精度。

    2)由于四回输电线路架设形式的对称性,本方法所需的测量方式减少为四种,这与需要12种测量方式的传统方法相比,显著提高了测量效率,且本方法能够同时求得四回非全线平行输电线路的24个零序参数。

    3)本方法对线路长度的变化具有很强的适应性,且测量精度不受零序参数理论初值的影响,所以本测量方法可适用于任意电压等级的长距离四回非全线平行输电线路,同时也为四回非全线平行线路的其他布线形式提供了求解零序分布参数的思路。

    本文编自2022年第6期《电工技术学报》,论文标题为“四回非全线平行线路零序分布参数测量方法”。论文第一作者为高明鑫,1997年生,硕士研究生,研究方向为输配电线路参数测量。通讯作者为胡志坚,1969年生,博士,教授,博士生导师,研究方向为电力系统稳定分析与控制、输电线路参数带电测量等。本课题得到了国家自然科学基金资助项目的支持。