一种计算线路母线至刀闸引线对地电容的方法

摘要

本发明提供了一种计算线路母线侧至刀闸引线对地电容的方法，本技术方案包括线路母线对地电容计算、母线开关引线对地电容计算、停送电过程电压实测数据和结论输出；本发明考虑了母线侧至刀闸的引线电容，为搭建同塔双回输电线路的感应电模型、感应电压仿真，提供了更准确的数据，与实际测量值偏差更小，为感应电压的计算提供一个理论基础，从而应对感应电压问题，给检修人员提供一个安全的保障。

权利要求

1.一种计算线路母线侧至刀闸引线对地电容的方法，其特征在于，所述计算方法包括如下步骤：步骤1)：线路母线对地电容计算；相量测量单元PMU和数据采集与监控SCADA量测相结合；SCADA数据采样间隔为1‑10秒，PMU数据间隔为10ms或20ms；利用去除相角信息的PMU数据，通过两端获取的PMU数据中的电压、电流幅值和功率信息推导相关辨识方程，获取单时刻的非线性辨识方程，并利用多时刻的量测数据进行最小二乘辨识；

步骤2)：母线开关引线对地电容计算；通过送电或停电过程每一个母线开关状态变化后实测的SCADA数据录波电压数据，从线路中只有一个开关处于热备用状态开始计算，该状态的电压实测值与单相相电压的比值等于该开关自身电容与开关自身对地电容、母线自身对地电容、母线上所带电压互感器电容、开关引线对地电容之和，只有开关引线对地电容未知，由此计算出开关引线对地电容的值，以此类推，每有一个开关转热备用，即可求得该开关引线对地电容；

步骤3)：停送电过程电压实测数据；导出停送电过程中测量的电压数据，同时通过反推算法搭建模型并仿真电压，将实测电压与仿真电压进行对比，计算出误差；

步骤4)：结论输出；根据计算得出母线开关引线对地电容，其有助于输电线路模型的搭建。

2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤1具体分为以下3个部分：

1)釆用正序分量描述，针对输电线路单回线路，建立集中参数π型等值模型；

2)考虑任一k时刻，基于输电线路两端PMU量测的量，去除其中的相角信息，只采用电压和电流幅值量测和有功及无功量测进行参数辨识；此时，假设N端电压相角为0，M端电压相角为α，则有：其中，UM、UN分别为M、N端电压的幅值，UNR、UNI分别为N端电压相量实部和虚部，UMR、UMI分别为M端电压相量实部和虚部；

3)对于采用单时刻的辨识，通过计算可以得到k时刻电阻、电抗及对地导纳的辨识值：YC.k＝yc.k

通过电抗的辨识值从而的得到电容矩阵，其中对角线的值即为输电线路的对地电容。

3.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤2具体分为以下3个部分：

1)线路母线及各开关均冷备用时，设UB为运行母线电压，Ub为停运母线感应电压，CBb为两母线间互电容，Cb为停运母线自身对地电容；其中UB为已知值；Ub为已知实测值；CBb可由所述步骤1的线路母线对地电容计算得到，约为0；Cb可由所述步骤1的线路母线对地电容计算得到；

2)线路母线间有一开关转热备用时，则计算中需加入一个开关断口电容和一个开关引线对地电容；设C5011为加入的开关断口电容，C引5011为加入的开关引线对地电容；其中C5011为已知值，C引5011为待求值；依据计算公式 即可求得C引5011的值；

3)再将一开关转热备用时，与上一步骤相比，则需要在计算中再加入一个开关断口电容和一个开关引线对地电容；设C5042为再次加入的开关断口电容，C引5042为再次加入的开关引线对地电容；其中C5042为已知值，C引5042为待求值；同上一步骤的方法可求得C引5042的值。

4.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤4中由于第一个开关状态改变时电压过小，第一个开关状态的电压值不计入结果。

说明书

一种计算线路母线至刀闸引线对地电容的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统领域，具体地说，涉及一种计算线路母线至刀闸引线对地电容的方法。

背景技术

[0002] 同塔多回架空输电线路的出现，虽然减少了线路的建设改造成本，以及缓解了输电走廊用地的问题，但随之带来了线路之间空间间距的减小，由于线路间距离近，因此容易在线路上感应出大的感应电压和感应电流。特别是在其中一回线路进行停电检修时，由于感应电压、感应电流的存在，对检修人员的安全是一个严重的威胁，线路间的耦合参数主要是根据线路之间的间距、线路本身的参数所决定的，因此要计算出线路之间的感应电压，还需对互感、电容等线路之间参数的计算原理进行了解。

[0003] 目前耦合参数计算方法多基于简单的短线集中参数模型(忽略了对地电容)，且未考虑线路两端采样的不同步问题，并且正向计算线路中刀闸开关的引线对地电容比较困难，没有能够直接计算引线对地电容的方法。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于建立一种计算线路母线至刀闸引线对地电容的方法，为感应电压的计算提供一个理论基础，从而应对感应电压问题，给检修人员提供一个安全的保障。

[0005] 为了实现上述技术方案，本发明提供了一种计算母线至刀闸引线对地电容的方法，所述计算方法包括如下步骤：

[0006] 步骤1)：线路母线对地电容计算；向量测量单元(PMU)和数据采集与监控(SCADA)量测相结合，SCADA数据采样间隔普遍为1‑10秒，线路两端量SCADA测量可能存在不同步时间较长，甚至量测量分属不同运行工况的情形，从而影响线路辨识精度。PMU数据间隔一般为10ms或20ms，其两端量测量基本在在同一时间断面，且具有提供相角测量的优势，因而采用PMU数据的在线量测得到了越来越广泛的应用。在双回并行输电线路的正、负序集中参数电路模型中，不同回路间不存在耦合，即各回线路的正、负序集中参数可以进行独立计算。每回线中正负零序间参数不存在序间耦合，互相独立；两回线路间存在正序耦合参数、负序耦合参数及零序耦合参数，但正负零序也都是相互独立，不存在序间耦合。主要是利用去除相角信息的PMU数据通过两端获取的PMU数据中的电压、电流幅值和功率信息推导相关辨识方程，获取了单时刻的非线性辨识方程，并利用多时刻的量测数据进行最小二乘辨识；

[0007] 步骤2)：母线开关引线对地电容计算；通过送电或停电过程每一个母线开关状态变化后实测的SCADA数据录波电压数据，从线路中只有一个开关处于热备用状态开始计算，该状态的电压实测值与单相相电压的比值等于该开关自身电容与开关自身对地电容、母线自身对地电容、母线上所带电压互感器电容、开关引线对地电容之和，只有开关引线对地电容未知，由此计算出开关引线对地电容的值，以此类推，每有一个开关转热备用，即可求得该开关引线对地电容；

[0008] 步骤3)：停送电过程电压实测数据；导出停送电过程中测量的电压数据，同时通过反推算法搭建模型并仿真电压，将实测电压与仿真电压进行对比，计算出误差；

[0009] 步骤4)：结论输出；根据计算得出母线开关引线对地电容，其有助于输电线路模型的搭建。

[0010] 优选的，所述步骤1具体分为以下3个部分：

[0011] 1)釆用正序分量描述，针对输电线路单回线路，建立集中参数π型等值模型；

[0012] 2)考虑任一k时刻，基于输电线路两端PMU量测的量，去除其中的相角信息，只采用电压和电流幅值量测和有功及无功量测进行参数辨识；此时，假设N端电压相角为0，M端电压相角为a，则有：

[0013]

[0014]

[0015] 其中，UM、UN分别为M、N端电压的幅值，UNR、UNI分别为N端电压相量实部和虚部，UMR、UMI分别为M端电压相量实部和虚部；

[0016] 3)对于采用单时刻的辨识，通过计算可以得到k时刻电阻、电抗及对地导纳的辨识值：

[0017]

[0018]

[0019] YC.k＝yc.k

[0020] 通过电抗的辨识值从而的得到电容矩阵，其中对角线的值即为输电线路的对地电容。

[0021] 优选的，所述步骤2具体分为以下3个部分：

[0022] 1)线路母线及各开关均冷备用时，设UB为运行母线电压，Ub为停运母线感应电压，CBb为两母线间互电容，Cb为停运母线自身对地电容；其中UB为已知值；Ub为已知实测值；CBb可由所述步骤1的线路母线对地电容计算得到，约为0；Cb可由所述步骤1的线路母线对地电容计算得到；

[0023] 2)线路母线间有一开关转热备用时，则计算中需加入一个开关断口电容和一个开关引线对地电容；设C5011为加入的开关断口电容，C引5011为加入的开关引线对地电容；其中C5011为已知值，C引5011为待求值；依据计算公式 即可求得C引5011的值；

[0024] 3)再将一开关转热备用时，与上一步骤相比，则需要在计算中再加入一个开关断口电容和一个开关引线对地电容；设C5042为再次加入的开关断口电容，C引5042为再次加入的开关引线对地电容；其中C5042为已知值，C引5042为待求值；同上一步骤的方法可求得C引5042的值。

[0025] 优选的，所述步骤4中由于第一个开关状态改变时电压过小，第一个开关状态的电压值不计入结果。

[0026] 同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

[0027] (1)本发明的技术方案考虑了母线侧至刀闸的引线电容，为搭建同塔双回输电线路的感应电模型、感应电压仿真，提供了更准确的数据，与实际测量值偏差更小，为感应电压的计算提供一个理论基础，从而应对感应电压问题，给检修人员提供一个安全的保障.[0028] (2)本发明的技术方案根据计算得出母线开关引线对地电容，计算结果搭建模型与实测值的误差较小，对输电线路的各项参数计算有很大帮助，有助于进行输电线路模型搭建及一系列后续研究。

附图说明

[0029] 图1为本发明的一种计算线路母线侧至刀闸引线对地电容的方法流程图；

[0030] 图2为线路母线静电感应电压模型示意图；

[0031] 图3为本发明中所述步骤1的输电线路单回线路的集中参数π型等值模型示意图；

[0032] 图4为本发明中所述步骤2的母线及各开关均冷备用时的模型示意图；

[0033] 图5为本发明中所述步骤2的母线间有一开关转热备用时的模型示意图；

[0034] 图6为本发明中所述步骤2的再将一开关转热备用时的模型示意图。

具体实施方式

[0035] 为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

[0036] 实施例一：

[0037] 如图1所示，图1为本发明的一种计算线路母线侧至刀闸引线对地电容的方法流程图；所述计算方法包括如下步骤：

[0038] 步骤1)：线路母线对地电容计算；向量测量单元(PMU)和数据采集与监控(SCADA)量测相结合；SCADA数据采样间隔为1‑10秒，PMU数据间隔为10ms或20ms；利用去除相角信息的PMU数据，通过两端获取的PMU数据中的电压、电流幅值和功率信息推导相关辨识方程，获取单时刻的非线性辨识方程，并利用多时刻的量测数据进行最小二乘辨识；

[0039] 步骤2)：母线开关引线对地电容计算；通过送电或停电过程每一个母线开关状态变化后实测的SCADA数据录波电压数据，从线路中只有一个开关处于热备用状态开始计算，该状态的电压实测值与单相相电压的比值等于该开关自身电容与开关自身对地电容、母线自身对地电容、母线上所带电压互感器电容、开关引线对地电容之和，只有开关引线对地电容未知，由此计算出开关引线对地电容的值，以此类推，每有一个开关转热备用，即可求得该开关引线对地电容；

[0040] 步骤3)：停送电过程电压实测数据；导出停送电过程中测量的电压数据，同时通过反推算法搭建模型并仿真电压，将实测电压与仿真电压进行对比，计算出误差；

[0041] 步骤4)：结论输出；根据计算得出母线开关引线对地电容，其有助于输电线路模型的搭建。

[0042] 实施例二：

[0043] 请参见图2，图2为线路母线静电感应电压模型示意图；本发明的技术原理为：

[0044] 在图2中，a为正常运行母线，b为停运母线，Usb为b母线感应电压，Ua为a母线电压，Cab为两条母线间互电容(耦合电容)，Cb为b母线自身对地电容；线路母线静电感应电压的数学模型为 本发明计算的感应电压分为简单两线交流架空线路感应电压和停运检修回路(首末双端均不接地)感应电压。其中，简单两线交流架空线路感应电压包括电磁感应电压和静电感应电压，电磁感应电压由两回线间互电感引起，静电感应电压由两回线间互电容引起；停运检修回路(首末双端均不接地)感应电压只包括静电感应电压，停运检修线路中，首末双端未接地，不构成回路，感应电流为零，因此感应电压只为静电感应电压。

[0045] 实施例三：

[0046] 如图3所示，图3为本发明中所述步骤1的输电线路单回线路的集中参数π型等值模型示意图；所述步骤1具体分为以下3个步骤：

[0047] 1)釆用正序分量描述，针对输电线路单回线路，建立集中参数π型等值模型，如图3所示；

[0048] 2)考虑任一k时刻，基于输电线路两端PMU量测的量，去除其中的相角信息，只采用电压和电流幅值量测和有功及无功量测进行参数辨识；此时，假设N端电压相角为0，M端电压相角为a，则有：

[0049]

[0050]

[0051] 其中，UM、UN分别为M、N端电压的幅值，UNR、UNI分别为N端电压相量实部和虚部，UMR、UMI分别为M端电压相量实部和虚部；

[0052] 3)对于采用单时刻的辨识，通过计算可以得到k时刻电阻、电抗及对地导纳的辨识值：

[0053]

[0054]

[0055] YC.k＝yc.k

[0056] 通过电抗的辨识值从而的得到电容矩阵，其中对角线的值即为输电线路的对地电容。

[0057] 实施例四：

[0058] 请参见图4、图5和图6，图4为本发明中所述步骤2的母线及各开关均冷备用时的模型示意图；图5为本发明中所述步骤2的母线间有一开关转热备用时的模型示意图；图6为本发明中所述步骤2的再将一开关转热备用时的模型示意图；在所述步骤2母线开关引线对地电容的计算中，以母线静电感应模型为基础，得到各串开关引线对地电容计算方法；所述步骤2具体分为以下3个部分：

[0059] 1)当线路母线及各开关均冷备用时，线路模型如图4所示；设UB为运行母线电压，Ub为停运母线感应电压，CBb为两母线间互电容，Cb为停运母线自身对地电容；其中UB为已知值；Ub为已知实测值；CBb可由所述步骤1的线路母线对地电容计算得到，约为0；Cb可由所述步骤1的线路母线对地电容计算得到；

[0060] 2)当线路母线间有一开关转热备用时，线路模型如图5所示；计算中需加入一个开关断口电容和一个开关引线对地电容；设C5011为加入的开关断口电容，C引5011为加入的开关引线对地电容；其中C5011为已知值，C引5011为待求值；依据计算公式即可求得C引5011的值；

[0061] 3)再将一开关转热备用时，线路模型如图6所示；与上一步骤相比，需要在计算中再加入一个开关断口电容和一个开关引线对地电容；设C5042为再次加入的开关断口电容，C引5042为再次加入的开关引线对地电容；其中C5042为已知值，C引5042为待求值；同上一步骤的方法可求得C引5042的值。

[0062] 实施例五：

[0063] 在本发明中所述步骤3的停送电过程电压实测数据；导出停送电过程中测量的电压数据，同时通过反推算法搭建模型并仿真电压，将实测电压与仿真电压进行对比，计算出误差；以石北站母线送电过程为例，通过以上反推算法搭建模型与实测电压对比如下：

[0064]

[0065]

[0066]

[0067]

[0068]

[0069]

[0070] 实施例六：

[0071] 在本发明中所述步骤4的结论输出；由于第一个开关状态改变时电压过小，此时感应电压不计入结果；其余开关状态改变时根据计算得出母线开关引线对地电容；由于本发明的计算结果与实测值的误差相对较小，对输电线路的各项参数计算有很大的帮助，有助于进行输电线路模型搭建及一系列后续的研究。

[0072] 与传统技术方案相比，本发明的技术效果为：

[0073] 本发明的技术方案考虑了母线侧至刀闸的引线电容，为搭建同塔双回输电线路的感应电模型、感应电压仿真，提供了更准确的数据，与实际测量值偏差更小，为感应电压的计算提供一个理论基础，从而应对感应电压问题，给检修人员提供一个安全的保障。

[0074] 需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。