强干扰下对特高压输电线路参数的异频法准确测量

王东烨,吴传玺,韦德福,邵建康

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网本溪供电公司，辽宁 本溪 117000；3.上海大帆电气设备有限公司，上海 201109)



强干扰下对特高压输电线路参数的异频法准确测量

王东烨1,吴传玺2,韦德福1,邵建康3

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网本溪供电公司，辽宁 本溪 117000；3.上海大帆电气设备有限公司，上海 201109)

在输电线路工频特性参数测量过程中，由于线路间的强烈互感，测试线路中存在很高的感应电压和感应电流，给线路参数的安全准确测量带来很大困难。对比提出了采用强抗干扰的异频测量法，配合全球领先的军用电子对抗数字滤波技术，抗干扰能力极强，在千倍的干扰下依然能准确测量微弱的异频信号。同时使用了遥控接地控制装置和远程光纤操作终端，能够让试验人员与高压完全隔离。开发的DF7000系统现场测量显示，其能够在强干扰的环境下对线路工频参数进行安全准确测量。

线路参数；异频法；千倍干扰；遥控接地

新建高压线路在投入运行之前，除了检查线路的绝缘情况、核对相位外，还应测量各种工频参数值，作为计算系统短路电流、继电保护整定、推算潮流分布和选择合理运行方式等工作的实际依据。

随着我国电网建设的快速发展，线路架设日趋复杂，相同或者不同电压等级的线路交叉跨越，线路的电压等级不断提高，直流输电线路的建设规模日益扩大，平行线路和线路换位逐渐增多，这对测试人员和测试仪器的安全构成了严重的威胁，给线路参数的准确测量带来强烈的干扰，使线路参数实际测试结果产生很大的偏差，给线路保护整定依据的可靠性带来风险[1-3]。

1 线路参数测量现状

目前对线路参数的测量主要采用工频法和异频法2种。

传统的工频测量方法原理简单，但采用的测量表多，测试接线复杂[4]。在干扰较大时，为了提高测量的精度，需要使用大功率的调压器和变压器，这会增加设备的重量，给试验的现场测量带来极大不便。在线路中干扰较大时测量零序阻抗，为了排除干扰的影响使用倒相测量，但往往不能保证倒相前后2次测试电流有效值相等，导致无法测量零序阻抗。

异频测量法通过使用异频信号源经过隔离变压器对输电线路注入一个异频的电压电流(以53 Hz为例)，然后通过选频表排除50 Hz干扰，提取出淹没于50 Hz干扰中的微弱53 Hz电压电流信号，从而得到53 Hz下的阻抗值Z53；同样方法可得到47 Hz下的阻抗Z47，两者取平均即可得到所需要的50 Hz工频阻抗。

线路参数测量的过程中目前主要存在以下几个技术难点。

a.工频干扰。随着电力建设的发展，电力线路的同杆架设和交叉跨越增多，导致输电线路相互间的感应电压升高, 给线路参数的准确测量带来强烈的工频干扰。

b.直流干扰。随着近年越来越多直流输电工程的建设，有些现场也存在较大的直流干扰。大多测试系统完全不具备抗直流干扰能力，导致现场误差很大或无法测量，这种情况已有多个现场实际案例。

c.设备和人员安全。输电线路上的感应电压和感应电流对测试人员和测试仪器的安全构成严重威胁，防止感应电压伤及人身安全是线路参数现场测试的第一要义[5-6]。

2 异频法对线路参数的准确测量

2.1 线路参数变频测量系统的特点

异频法理论上可避免工频干扰带来的问题，但最大的难点在于50 Hz干扰和47/53 Hz信号的频率特性几乎相同，难以滤除分离，如何排除比53 Hz信号大很多倍的50 Hz干扰并且准确测量，要实现这一目的技术非常复杂，目前行业技术水平只能达到1～3倍的抗干扰能力。很多情况是抗干扰能力较弱的仪器在现场干扰下测量，可以得到数据，但这个数据与真实值到底偏差多少根本就无法判断[7-8]。

随着近年越来越多直流输电工程的建设，并且直流线路的电压等级一般都非常高，一些现场也存在较大的直流干扰。大多测试系统没有考虑直流干扰的影响，完全不具备抗直流干扰能力，导致现场误差很大或无法测量。

显而易见，变频线路参数测量系统的特点是具有在现场强烈干扰下仍能准确测量的能力。所以，线路参数变频测量系统的性能评判应以在强干扰下能否准确测量作为最核心的指标。

2.2 模拟试验验证线路参数变频测量系统的抗干扰能力

由于系统抗干扰性能是系统唯一的核心指标，也就是在50 Hz工频干扰和直流干扰比异频测试信号大很多倍情况下，设备仍能准确测量其中微弱的异频信号能力。为了验证系统的抗干扰能力，可通过以下模拟试验来对线路参数测量系统的抗干扰能力进行检验。

2.2.1 抗工频电压干扰性能测试

如图1所示，在1 Ω标准电阻上施加一个异频信号(以53 Hz/1 A的电流为例)，工频干扰源不通电，选频电压表测量的53 Hz电压信号应为1 V，这是无干扰下的测量。然后将工频干扰源通电，此时选频表电压端子上的信号是50 Hz/100 V和53 Hz/1 V 2种电压信号的混合，即50 Hz干扰比53 Hz信号大100倍。性能优良的设备应在50 Hz干扰比异频信号(如53 Hz)强很多倍的情况下，仍能准确测量其中的53 Hz信号。如果设备的抗干扰能力不行，则可能出现测量值不稳定，测量数据不准确，甚至无法测量的情况。

图1 抗工频电压干扰模拟试验接线图

2.2.2 抗工频电流干扰性能测试

如图2所示，仪器输出0.1 A、53 Hz的异频信号，工频干扰源不通电，此时使用选频电流表测量53 Hz的信号应为0.1 A。然后将工频干扰源通电，此时选频表电流端子上的信号是50 Hz/3 A和53 Hz/0.1 A 2种电流信号的混合，50 Hz干扰比53 Hz信号大30倍。此时观察被测仪器测量数据的准确性、稳定性和重复性，从而判断被测仪器的抗工频电流干扰性能。

图2 抗工频电流干扰模拟试验接线图

2.2.3 抗直流电压干扰性能测试

如图3所示，1 Ω标准电阻上通过变频信号源施加1个异频信号(以53 Hz/1 A的电流为例)，直流干扰源不接入，选频电压表测量53 Hz的电压应为1 V。然后将直流干扰源接入(以9 V干电池为例)。此时选频表电压端子上的信号是直流/9 V和53 Hz/1 V 2种电压信号的混合，即直流干扰比53 Hz信号大9倍。此时观察被测仪器测量数据的准确性、稳定性和重复性，从而判断被测仪器的抗直流电压干扰性能。

图3 抗直流电压干扰模拟试验接线图

2.2.4 抗直流电流干扰性能测试

如图4所示，仪器输出0.1 A、53 Hz的异频信号，直流干扰源不通电，此时使用选频电流表测量53 Hz的信号应为0.1 A。然后将直流干扰源通电，此时选频表电压端子上的信号是50 Hz/3 A和53 Hz/0.1 A 2种电流信号的混合，即50 Hz干扰比53 Hz信号大30倍。此时观察被测仪器测量数据的准确性、稳定性和重复性，从而判断被测仪器的抗直流电流干扰性能。

图4 抗直流电流干扰模拟试验接线图

3 线路参数的安全测量

输电线路工频参数测量过程中除了注意一般的电气安全外, 还有其特殊性。输电线路上的感应电压和感应电流对测试人员和测试仪器的安全构成严重威胁，防止感应电压伤及人身安全是线路参数现场测试的第一要义。

在试验过程中高压对测试人员安全威胁主要体现在以下几个方面。

a.对接地开关的操作，由于在试验过程中三相测试连线经过接地开关可靠接地后，才能将测试线连接到被测线路上，测量完毕后也需及时将接地开关闭合以确保安全。这样在试验中测试人员需要直接对接地开关进行操作，这样线路中的高压在操作隔离开关的过程中可能产生拉弧，危及测试人员的安全。

针对操作隔离开关过程中的安全隐患，DF7000系统专门设计遥控接地保护装置，通过遥控器可一键遥控测试线路接地或断开接地，无需人工操作隔离开关，大大提高了操作人员的人身安全系数。并且在遥控装置内部完全采用硬件实现接地的通断，保证接地的可靠性。

b.由于测试线连接到测试的仪器上，在测试人员操作仪器的过程中，可能由于感应电压过高而击穿设备，这样给试验操作人员和设备的安全造成威胁。

针对设备操作过程中可能发生的安全问题，DF7000系统的变频信号源采用光纤连接的遥控装置对系统进行操作，操作人员可在遥控装置上对系统的测试信号进行调节，可以完全与高压隔离，保证测试人员的安全。

4 结束语

在输电线路工频特性参数测量过程中，由于测试线路中存在很高的感应电压和感应电流，传统的工频法测量设备和抗干扰能力不强的异频测量设备无法准确测量。且目前在一些测试现场也存在很大直流偏置，这样要求系统能够在直流干扰下测量出线路参数的真实准确值。同时由于过高的感应电压，对试验人员安全也构成很大的威胁。本文提出的DF7000特高压输电测量系统通过使用异频法，同时采用抗千倍干扰的选频测量技术，保证了在强烈的工频干扰下对线路参数的准确测量。

此外，高压线路参数测试时存在高达数十kV的感应电压，对现场人员安全构成重大威胁。通过使用遥控接地控制装置和光纤远程操作终端，能够使试验人员与高压完全隔离，保证了测试过程中测试人员的安全。

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[6] 卢德银, 吴尊东, 陈欣华. 输电线路工频参数变频法测量的分析[J]. 高电压技术, 2008, 34(6): 1 295-1 297.

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Different Frequency Method Accurately Measure Parameters Under Strong Interference of UHV Transmission Lines

WANG Dongye1,WU Chuanxi2,WEI Defu1,SHAO Jiankang3

(1. Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China; 2. State Grid Benxi Power Supply Company,Benxi，Liaoning 117000，China; 3. Shanghai Dafan Power Equipment Co.，Ltd.，Shanghai 201109，China)

In transmission line parameters measurement process because of the strong mutual inductance between the lines，there is a high induced voltage and current test circuit,safe and accurate measurement of line parameters to a great deal of problems.This paper proposes the use of strong anti-frequency measurements by using different frequency measurement,with the whole world leading military electronic warfare digital filtering technology，anti-interference ability，the interference of a thousand still can accurately measure the slight differences pilot signal. While using there mote ground control unit and remote fiber terminal，it allowing laboratory personnel and high pressure completely isolated.DF7000 system developed by field measurements show that is capable of strong interference in the environment of transmission line parameters are safe and accurate measurement.

line parameters; different frequency method;thousand fold interference;remote ground

TM75

A

1004-7913(2017)04-0024-03

王东烨(1967)，男，硕士，高级工程师，从事过电压、接地、防雷、电力电缆的试验研究。

2017-02-07)