一种同杆并架四回交流输电线路的参数测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压交流输电线路技术领域，特别是涉及一种同杆并架四回交流输电 线路的参数测量方法。
【背景技术】
[0002] 为了节约资源，现代电力系统的交流输电线路多采用同杆并架的方式，部分线路 采用了同杆四回并架。一种典型的同杆四回并架交流输电线路的几何结构见图1，其中I、 II、III、IV分别代表四条单回三相输电线路。四回同塔的单回交流输电线路在横截面上的 空间分布呈矩形对称状：g卩I回与II回之间的距离等于III回与IV回之间的距离，而且I回与 III回之间的距离等于II回与IV回之间的距离（图1)。
[0003] 四条单回的交流输电线路可以看作是各自独立的，即每一回线路正常运行时基本 不干扰其它各回线路的运行。但是其中某一回线路在发生故障时，如遭受雷击、对地短路 等，就会通过各单相线路之间的耦合电容和耦合电感等在其它各相线路上感应出零序暂态 电压和电流，而感应电压和电流可能对受到感应影响的线路以及两侧变电站内的控制保护 行为产生影响，从而影响到整个系统的运行。为此需要对线路进行详细的建模，并计算这种 影响的程度。而准确的计算需要准确的线路参数，为此需要收集各单相导线的自阻抗和自 导纳分布参数，以及各单相导线之间具有分布性质的耦合电感和耦合电容等参数。然而，在 现有技术中，对如何测量计算各单相导线的自阻抗分布参数，以及各单相导线之间具有分 布性质的耦合电感和耦合电容等参数，仍处于探索的阶段。
[0004] 同杆并架的四回交流输电线路，其单回线路的各相导线除了自身有分布性质的自 阻抗Z = r+j ω 1、自导纳y = g+j ω CQ外，单回线路的相间还具有分布性质的親合电感mp和親 合电容cP(图2)。除此之外，各回线路的单相导线与其它回线路的单相导线之间还存在耦合 电感mh、m v、md和親合电容ch、cv、cd(图3)。而准确测量出同杆并架四回交流输电线路的各种 分布参数对于准确进行同杆并架四回交流输电线路的仿真计算、故障分析、控制策略研究 等具有重要意义。
[0005] 在已经公开的文献中，例如基于《一种同杆并架双回直流输电线路的参数测量方 法》（专利号201310291228.6)的发明专利，可以作为同塔四回交流线路零序耦合参数的一 种测量方式，但是需将单回的三相线路整体视做一根导线，所测量的结果是单回线路与单 回线路之间整体的零序耦合参数，导致概念不清晰，给实际的应用带来不便。实际上，交流 输电线路的故障多是单相故障，因此必须知道多回线路各相导线之间的耦合参数，包括单 回线路各相之间的耦合电感和耦合电容，也包括不同单回线路的相与相导线之间的耦合参 数。
[0006] 因此，有必要提出一种测量和计算同杆并架四回交流输电线路的各种分布参数的 新方法。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提出了一种同杆并架四回交流输电线路的参数测 量方法，以测量计算出四回交流线路的等效分布阻抗和等效分布导纳，得到各单相导线在 单位长度下的各种分布参数。
[0008] 本发明的技术方案如下：
[0009] -种同杆并架四回交流输电线路的参数测量方法，包括
[0010] 步骤1:选择四回交流输电线路中的其中一回三相交流线路作为第一组合方式，在 该回线路首端的三相之间接入三相正序电源，并分别在该线路末端开路与短路的条件下， 测量所述三相正序电源输出的三相相电压和三相线电流，进而计算第一组合方式下单回线 路末端开路时的开路阻抗
以及单回线路末端对地短路时的短路阻抗
[0011] 式中υ01=[?)Λ_01 和i01=f/A,01 jaol?分别是末立而开路条件下首立而 电源输出的三相电压向量和三相电流向量，USI=[[>A.SI [>B.SI U和isl=[iA，s( iB_sl U分 别是末端短路条件下首端电源输出的三相电压向量和三相电流向量，&=￥2π/3， &2=￥4π/3;
[0012] 步骤2:将四回交流输电线路的首端全部并联作为第二组合方式，并在首端并联的 短接线与接地体之间接入单相电源，测量所述单相电源的对地电压和电源的输出电流，进 而计算第二组合方式下四回线路末端开路时的开路阻抗
，以及四回线路末端短
[0013] 式中仏2和42是线路末端开路时首端的电压和电流，(64和4是线路末端短路时 首端电源的电压和电流；
[0014] 步骤3:分别将四回交流输电线路的首端在上横担上的两回三相交流线路并联、将 下横担上的两回三相交流线路并联，作为第三组合方式，在四回线路首端上横担的并联短 接线与下横担的并联短接线之间施加两相正序电源，并分别在四回三相交流线路末端开路 和短路的条件下，测量首端的两相正序电压和电源输出的两相电流，进而计算第三组合方 式下四回三相线路末端开路时的开路阻抗
，.以及四回三相线路末端短
[0015] 式中、色，。3和4;03、i_3是线路末端开路时，线路首端施加的两相正序电源 输出的两相电压和两相电流；^S3、是线路末端短路时，线路首端施加的 两相正序电源输出的两相电压和及其两相电流；
[0016] 步骤4:在四回交流输电线路的首端将铁塔左侧的两回三相线路并联，同时将铁塔 右侧的两回三相线路也并联，作为第四组合方式，在四回线路的首端铁塔左侧并联短接线 与右侧并联短接线之间施加两相正序电压，并分别在四回三相交流线路末端开路和短路的 条件下，测量首端的两相正序电源输出的两相电压和两相电流，进而计算第四组合方式下 四回三相线路末端开路时的开路阻抗
，以及四回三相线路末端短路时的
[0017] 式中仏,。4、iB,(M是线路末端开路时，线路首端施加的两相正序电源 输出的两相电压和两相电流；和八S4、iB，S4是线路末端短路时，线路首端施加的 两相正序电源输出的两相电压和两相电流；
[0018] 步骤5:在四回交流输电线路的首端将铁塔上横担左侧的三相交流线路与下横担 右侧的三相交流线路相并联，同时将铁塔上横担右侧的三相交流线路与下横担左侧的三相 交流线路也并联，作为第五组合方式，在所述的两组两回线路的并联短接线之间施加两相 正序电压，并分别在四回三相交流线路末端开路和短路的条件下，测量首端的两相正序电 源输出的两相电压和两相电流，进而计算第五组合方式下四回三相线路末端开路时的开路
，以及四回三相线路末端短路时的短路阻抗
[0019] 式中A,D5.、匕。5和"5、'5是线路末端开路时，线路首端施加的两相正序电源 输出的两相电压和两相电流；和IA,S5、iB.S5是线路末端短路时，线路首端施加的 两相正序电源输出的两相电压和两相电流；
[0020] 步骤6:获取线路长度D，将上述五种组合方式下计算得到的开路阻抗ZQi (i = 1，2， 3，4，5 )和短路阻抗Z s i ( i = 1，2，3，4，5 )分别成对地代入公式
G=l, 2, 3, 4, 5)，计算五种组合方式下的特征阻抗ZC1和传播系数 yi(i = l，2,3,4,5);
[0021] 步骤7:将所述五种组合方式下的特征阻抗Zcl和传播系数γ 41 = 1,2,3,4,5)分别 成对地代入公式zi = zci γ i和yi= γ i/zci(i = l，2,3,4,5)，得到在五种不同组合条件下的等 效分布阻抗zi和等效分布导纳yi (i = l，2,3,4,5);
[0022] 步骤8:根据五种组合条件下的等效分布阻抗Zi和等效分布导纳yi( i = 1，2，3，4， 5)，联立并求解下列方程
[0028]式(S1)_(S5)中的Re( ·)表示取实数，Im( ·)表示取虚数；
[0029]其中r是单相导线单位长度的电阻，1是单相导线的自感;g是单相导线单位长度的 对地电导，co是单相导线单位长度的对地电容;mh和ch分别上横担或下横担其中一回线路的 单相导线对同一横担另一回线路的单相导线之间的耦合电感和耦合电容;m v和Cv分别为杆 塔单侧上