[发明专利]电力线的阻抗测量

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求对通过引用整体结合于此的、于2007年2月27日 提交的美国临时申请第60/891,932号的优先权。

技术领域

本发明主要地涉及电力传输电子器件并且具体地涉及测量和 使用用于传输电功率的电力线的实时阻抗。

背景技术

电功率通过电力线网络经由输电网输送到消费者。这些电力线 跨越各种不同类型的地形并且经历广泛各种不断改变的环境条件， 并且线路本身就它们的材料和构造而言变化。不仅操作条件持续地 改变，而且经由电力线传输的电力也基于针对功率的供应和需求而 改变。这造成这些线路的温度变化，这些线路在它们的温度增加时 往往松弛(并且因此长度增加而横截面积减少)。出于这些原因， 电力线一般具有动态改变的性质，比如阻抗，这些性质随时间可变 地影响它们的性能。

电力线的一个重要特征是它的安培容量，这是对电力线可以在 指定温度限制下和在指定环境内输送的电流量的测量。电力线的安 培容量基于诸多如下因素，这些因素包括导体的物理和电气性质以 及电力线周围的温度、风力和其它环境条件。随着电力线的性质(例 如阻抗)改变，安培容量也改变。目前，电力传输系统无法考虑电 力线的所有重要动态性质，这导致了电力线的不充分使用。这在电 力线拥塞时(其中线路按照或者接近它们的最大值操作)可能是重 大问题。例如在美国，电力线的拥塞成本可能超过每年80亿美元。 供电成本在拥塞情况下增加，因为必须从位置与负载更近的发电机 购电并且因此以更高成本购电。因而，通过增加拥塞电力线的安培 容量每年可以实现大量节省。

因而，需要的是用于确定电力线的更准确实时阻抗、由此允许 更准确估计电力线性质(比如安培容量)的技术。这将实现包括更 高效使用电力线以及检测电力线故障并且确定电力线稳定性的诸多 益处。

发明内容

为了获得对电力线长度特征阻抗的准确实时确定，本发明的实 施例测量电力线上的至少两个位置的操作条件。这些条件包括电力 线针对这些位置的电压和电流以及相对相位角，并且测量被同步， 从而在相同时间瞬间测量。然后将从同步测量获得的数据与电力线 的电路模型拟合，以根据电路模型获得电力线的特征阻抗参数。这 产生对电力线的测量长度的特征阻抗进行描述的一组值。

电力线的所得特征阻抗可以用于包括局域和广域保护以及直 接输电网反馈控制(direct grid feedback control)的多个目的。例如， 利用关于电力线的动态阻抗的更准确信息，操作者可以基于对电力 线的安培容量的更佳理解来增加或者减少通过电力线递送的电力。 此外，这实现对故障位置的更准确估计、因此明显地减少故障时间。 另外，根据对阻抗参数(可以包括电阻、电感和电容分量)、阻尼 系数和复特征值的位置的连续计算而产生的信息使操作者能够进行 对电力输电网的实时稳定性评估。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电力线测量系统的示图。

图2是根据本发明一个实施例的用于测量电力线上的两个位 置之间的阻抗的方法的示图。

图3是根据本发明一个实施例的用于测量电力线上的某一位 置处的电流和电压的遥感单元的示意图。

图4是根据本发明一个实施例的测量系统的示图。

图5是根据本发明另一实施例的数字光学测量系统的示图。

图6是根据本发明一个实施例的电力线阻抗的电路模型的示 意图。

附图仅出于图示目的而描绘本发明的各种实施例。本领域技术 人员根据以下讨论将容易认识到可以运用这里所示结构和方法的替 代实施例而不脱离这里所述本发明的原理。

具体实施方式

本发明的实施例从电力线上的不同位置获得测量以确定电力 线在两个位置之间的长度的特征阻抗。这一特征阻抗可以根据电力 线的电路模型，如π-电路，被表达为对一组参数的估计。也可以按 照定期间隔(例如按照50Hz或者60Hz)更新这些参数估计，由此 提供对电力线的实时动态阻抗的准确估计。这些表示可以是集总 (lumped)参数或者分布型模型。