[发明专利]利用异频注入电流的互感线路零序阻抗参数带电测量方法有效
申请号: | 200910272500.X | 申请日: | 2009-10-23 |
公开(公告)号: | CN101696993A | 公开(公告)日: | 2010-04-21 |
发明(设计)人: | 胡志坚 | 申请(专利权)人: | 武汉大学 |
主分类号: | G01R27/08 | 分类号: | G01R27/08 |
代理公司: | 武汉天力专利事务所 42208 | 代理人: | 程祥;冯卫平 |
地址: | 430072*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | 一种利用异频注入电源的互感线路零序阻抗参数带电测量方法,依次将互感线路组中的某一线路停电后加异频电压;测量加压线路上的零序电压和加压线路两端的零序电流,同时测量其它运行线路两端的零序电压和零序电流;利用GPS技术,实现对互感线路多端零序电压、零序电流的同步采样,获得互感线路各线路两端的零序电压数据和各线路两端的零序电流数据;计算出与异频电源频率对应的异频零序电压和异频零序电流的幅值和相位;再求解包含互感线路异频零序自阻抗和异频零序互阻抗的代数方程组,得到互感线路的异频零序阻抗;最后对计算得到的异频零序阻抗的电抗分量修正,而异频零序阻抗的电阻分量不变,得到50Hz工频下的互感线路的零序阻抗参数。 | ||
搜索关键词: | 利用 注入 电流 互感 线路 阻抗 参数 带电 测量方法 | ||
【主权项】:
1.一种利用异频注入电源的互感线路零序阻抗参数带电测量方法,包括以下步骤:(一)通过下述测量方式来得到供带电测量计算用的零序电压和零序电流:通过将n条互感线路组中的某一线路停电,其它线路正常带电运行;在停电线路上加上异频电压;需要停电注入异频电流的互感线路的条数至少为m,每条互感线路停电注入异频电流的测量为一次独立的测量,即至少有m个独立的测量方式;当n为奇数时,m等于(n+1)/2,且m≤n;当n为偶数时,m等于(n+2)/2,且m≤n;(一)利用GPS技术,实现对互感线路的零序电压和零序电流的同步采样,获取互感线路上的零序电流和零序电压数据:利用全球卫星定位系统的授时功能,获得误差小于1微秒的时间基准,在GPS时间同步下,同时采集各互感线路中各线路两端的零序电流以及各线路两端的零序电压,并以文件的方式存入同步数据采集装置中;(三)测量完成后,将各测量点的测量数据汇总到计算机中;(四)该计算机在得到互感线路m个独立测量方式下的零序电流和零序电压数据后,采用下面的代数方程法来计算互感线路的零序阻抗:列写出n条互感线路的代数方程如下:( I · pl + I · ql ) 2 Z ll + . . . + ( I · pi + I · qi ) 2 Z li + . . . + ( I · pn + I · qn ) 2 Z ln = U · pl - U · ql = U · l . . . ( I · pl + I · ql ) 2 Z il + . . . + ( I · pi + I · qi ) 2 Z ii + . . . + ( I · pn + I · qn ) 2 Z in = U · pi - U · qi = U · i . . . ( I · pl + I · ql ) 2 Z nl + . . . + ( I · pi + I · qi ) 2 Z ni + . . . + ( I · pn + I · qn ) 2 Z nn = U · pn - U · qn = U · n - - - ( 1 ) ]]> (1)式中,Zii=rii+jxii为第i条互感线路异频零序自阻抗,i=1,2,…,n;Zij=rij+jxij为第i条互感线路与第j条互感线路之间异频零序互阻抗,i,j=1,2,…,n,i≠j;和为第i条互感线路首末两端的异频零序电流相量,为第i条互感线路首末两端的异频零序电流相量的平均值;和分别为第i条互感线路首末两端的异频零序电压相量,为第i条互感线路上的异频零序电压降相量;对同步数据采集装置采集的零序电流和零序电压,采用傅立叶算法得到与注入异频电流频率对应的异频零序电流相量和异频零序电压相量;(1)式的矩阵形式为:Z ll . . . Z li . . . Z ln . . . . . . . . . . . . . . . Z il . . . Z ii . . . Z in . . . . . . . . . . . . . . . Z nl . . . Z ni . . . Z nn ( I · pl + I · ql ) 2 . . . ( I · pi + I · qi ) 2 . . . ( I · pn + I · qn ) 2 = U · l . . . U · i . . . U · n - - - ( 2 ) ]]> 记异频零序阻抗矩阵Z为,Z = Z ll . . . Z li . . . Z ln . . . . . . . . . . . . . . . Z il . . . Z ii . . . Z in . . . . . . . . . . . . . . . Z nl . . . Z ni . . . Z nn n × n , ]]> 异频零序阻抗矩阵Z的未知数为n2个,但考虑到Z中未知参数的对称性,Zij=Zji,因而Z的未知数实际上只有n(n+1)/2个;记Zi=[Zii…Zii…Zin]l×n,Zi为第i条互感线路的异频零序自阻抗以及第i条线路与其它互感线路之间的异频零序互阻抗;i=1,…,n,Zi中的未知数为n个;则Z = Z l . . . Z i . . . Z n n × n ; ]]> 设互感线路i两端节点号为pi,qi,i=1,2,…,n,则采用以下两种计算方法之一来计算异频零序阻抗矩阵Z;计算方法一:分别计算出Zi,i=1,2,…,n,来得到异频零序阻抗矩阵Z将互感线路i上m个独立测量方式下的测量方程写成矩阵形式:U · i ( k ) = Z i I · ( k ) , ]]> i=1,…,n,k=1,…,m, (3)(3)式中,在相量和中,带括号的上标k为独立测量方式的编号,下标为互感线路的编号;I · ( k ) = ( I · pl ( k ) + I · ql ( k ) ) 2 . . . ( I · pi ( k ) + I · qi ( k ) ) 2 . . . ( I · pn ( k ) + I · qn ( k ) ) 2 l × n ]]> Zi=[Zil…Zii …Zin]l×n将互感线路i上所进行的m个独立测量方式的测量数据代入(3)中,则(3)式为一超定代数方程组,采用最小二乘法求得Z的解为Z ^ i = ( I T I ) - 1 I T U i ]]> (i=1,2,…,n) (4)在(4)式中:U i = U · i ( 1 ) U · i ( 2 ) . . . U · i ( m ) m × l , I = ( I · pl ( 1 ) + I · ql ( 1 ) ) 2 . . . ( I · pi ( 1 ) + I · qi ( 1 ) ) 2 . . . ( I · pn ( 1 ) + I · qn ( 1 ) ) 2 ( I · pl ( 2 ) + I · ql ( 2 ) ) 2 . . . ( I · pi ( 2 ) + I · qi ( 2 ) ) 2 . . . ( I · pn ( 2 ) + I · qn ( 2 ) ) 2 . . . . . . . . . . . . . . . ( I · pl ( m ) + I · ql ( m ) ) 2 . . . ( I · pi ( m ) + I · qi ( m ) ) 2 . . . ( I · pn ( m ) + I · qn ( m ) ) 2 m × n , ]]>Z ^ i = Z il . . . Z ii . . . Z in l × n ; ]]> 分别求出每条互感线路对应的后,则n条互感线路的异频零序阻抗矩阵Z的最小二乘解为:Z ^ = Z ^ l . . . Z ^ i . . . Z ^ n n × l = Z ll . . . Z li . . . Z ln . . . . . . . . . . . . . . . Z il . . . Z ii . . . Z in . . . . . . . . . . . . . . . Z nl . . . Z ni . . . Z nn n × n = r ll + j x ll . . . r li + j x li . . . r ln + j x ln . . . . . . . . . . . . . . . r il + j x il . . . r ii + j x ii . . . r in + j x in . . . . . . . . . . . . . . . r nl + j x nl . . . r ni + j x ni . . . r nn + j x nn n × n ; ]]> 上式中,符号j为虚部符号,表示该分量是电抗分量;再将异频零序阻抗矩阵修正为50Hz工频下的零序阻抗矩阵Z0;修正方法是,将矩阵中各元素的电抗分量xij用公式(5)进行修正,而电阻分量rij保持不变;i=1,…,n;j=1,…,n; (5)(5)式中,f异频是注入的异频电源的频率,单位为赫兹;则50Hz工频下的零序阻抗矩阵Z0为:Z 0 = r ll + jx ll 0 . . . r li + jx li 0 . . . r ln + jx ln 0 . . . . . . . . . . . . . . . r il + jx il 0 . . . r ii + jx ii 0 . . . r in + jx in 0 . . . . . . . . . . . . . . . r nl + jx nl 0 . . . r ni + jx ni 0 . . . r nn + jx nn 0 n × n ; ]]> 零序阻抗矩阵Z0的零序互阻抗参数rij+jxij0和rji+jxji0,i,j=1,2,…,n,i≠j,实际上是同一个参数,取作为零序互阻抗的最终结果;计算方法二:一次性地计算得到异频零序阻抗矩阵Z的所有参数利用n条互感线路上的m个独立测量方式下测量的数据,一次性地求出n条互感线路异频零序阻抗矩阵Z的最小二乘解为:Z ^ = ( I T I ) - 1 I T U - - - ( 6 ) ]]> (6)式中:I = ( I · pl ( 1 ) + I · ql ( 1 ) ) 2 . . . ( I · pi ( 1 ) + I · qi ( 1 ) ) 2 . . . ( I · pn ( 1 ) + I · qn ( 1 ) ) 2 ( I · pl ( 2 ) + I · ql ( 2 ) ) 2 . . . ( I · pi ( 2 ) + I · qi ( 2 ) ) 2 . . . ( I · pn ( 2 ) + I · qn ( 2 ) ) 2 . . . . . . . . . . . . . . . ( I · pl ( m ) + I · ql ( m ) ) 2 . . . ( I · pi ( m ) + I · qi ( m ) ) 2 . . . ( I · pn ( m ) + I · qn ( m ) ) 2 m × n , ]]>U = U · l ( 1 ) . . . U · i ( 1 ) . . . U · n ( 1 ) U · l ( 2 ) . . . U · i ( 2 ) . . . u · n ( 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . U · l ( m ) . . . U · i ( m ) . . . U · n ( m ) m × n , ]]>Z ^ = Z ll . . . Z li . . . Z ln . . . . . . . . . . . . . . . Z il . . . Z ii . . . Z in . . . . . . . . . . . . . . . Z nl . . . Z ni . . . Z nn n × n ; ]]> 再将异频零序阻抗矩阵修正为50Hz工频时的零序阻抗矩阵Z0;修正方法是,将中的各元素的电抗分量xij用公式(7)进行修正,而电阻分量rij保持不变;i=1,…,n;j=1,…,n; (7)(7)式中,f异频是注入的异频电源的频率,单位为赫兹;则50Hz工频下的零序阻抗矩阵Z0为:Z 0 = r ll + jx ll 0 . . . r li + jx li 0 . . . r ln + jx ln 0 . . . . . . . . . . . . . . . r i 1 + jx il 0 . . . r ii + jx ii 0 . . . r in + jx in 0 . . . . . . . . . . . . . . . r nl + jx nl 0 . . . r ni + jx ni 0 . . . r nn + jx nn 0 n × n ; ]]> 零序阻抗矩阵Z0的零序互阻抗参数rij+jxij0和rji+jxji0,i,j=1,2,…,n,i≠j,实际上是同一个参数,取作为零序互阻抗的最终结果。
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