特高压交流输电线路参数测试方法

张青青 ，韦 良 ，王华佳 ，张 岩 ，王庆玉

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003；2.国网山东省电力公司济南供电公司，山东 济南 250012）

0 引言

特高压输电线路设计期和运维期的继电保护整定计算、潮流计算、故障测距、短路电流计算、网损计算以及运行方式的选择都直接受输电线路工频参数准确度的影响［1-2］。目前，交流输电线路工频参数的获取方法主要有计算和现场测试2种。Q/GDW 422—2010《国家电网继电保护整定计算技术规范》等规程规定，特高压交流输电线路参数必须实测。

线路参数现场测试工作需要线路具备带电条件，由于特高压交流输电线路输送距离长，跨越省份、地区广，设计施工单位多，存在前期协调配合工作多，工期紧张的特点，如何制定严谨周密的测试方案以保障特高压交流输电线路参数测试工作的顺利开展是该项工作的关键。总结1 000 kV廊坊—泉城、榆横—潍坊特高压交流输电线路参数测试方法，找出了特高压交流输电线路参数测试需关注的主要问题，并提炼分析了特高压交流输电线路参数测试的关键注意事项。

1 现场测试项目及方法

特高压交流输电线路参数现场测试项目包括静态干扰水平测量（含电磁感应电压、静电感应电压、接地电流测量）、相间互阻抗测量、相间互电容测量、相自电容测量、相自阻抗测量、回路间耦合电容测量、零序电容测量、正序电容测量、回路间互感抗测量、零序阻抗测量、正序阻抗测量、直流电阻测量、绝缘电阻测量、核对相序，共计14项。

正式试验前测试项目有4项，包括静态干扰水平测量（含电磁感应电压、静电感应电压、接地电流测量）、绝缘电阻测量、核对相序、直流电阻测量。静态干扰水平的测量对后续试验抗干扰措施、试验仪器设备、安全工器具等级选用均具有重要的指导作用。绝缘电阻测量、相序核对、直流电阻测量为进一步核对被测量线路是否相序准确、无断点、无接地点，若测得任何一项测试项目与理论经验值不符，均需复测并做进一步判断后，提出解决办法，问题解决后进一步复测，直至问题彻底消除后方可开展试验。

正式试验项目包括序参数、相参数、回路间参数测量。序参数测量包括正序阻抗测量、零序阻抗测量、正序电容测量、零序电容测量。相参数测量包括相自阻抗测量、相自电容测量、相间互阻抗测量、相间互电容测量。回路间参数测量包括回路间互感抗测量、回路间耦合电容测量。正式试验项目每一项均需在试验前将试验回路连接、线路双端接线如何配合、试验数据取值、数据大致范围等在测试方案中做好细致的分析以供现场测试人员随时查看，防止失误。

2 特高压交流线路参数测试方法与流程

特高压长距离输电线路及分布参数等值电路如图1所示。

图1 特高压长距离输电线路及分布参数等值电路

线路首端电压、电流与线路末端电压和电流关系为

用二端口网络方程可表示为

式中：U1、U2分别为线路首、末端电压，V；I1、I2分别为线路首、末端电流，A；γ为输电线路传播常数，γ＝；Zc为输电线路波阻抗，Zc＝，Ω；l为输电线路长度，m。

由于交流输电线路参数测试过程中存在干扰问题，主要干扰因素是工频干扰［3］，如何消除邻近线路带来的工频干扰问题是测试数据是否准确的关键。

目前，线路参数测量中消除工频电磁干扰的方法主要从提高信噪比和采用算法消除两个方面出发，有提高测试电源电压法、电源倒相法、三相轮相法、附加工频电源补偿法、基于同步电源的干扰消除法等方法，但以上方法均受一定条件的制约［4］，如提高测试电源电压法以增大测试电源输出功率为代价，常常受测试电源容量、测试装置体积和重量的限制，目前工程使用较少；电源倒相法由于前后倒相有时间过程从而引起一定的测量误差；三相轮相法多次测量重复性较差；实际测量中干扰变动比较大的时候附加工频电源补偿法测量线路参数测量准确度不高；基于同步电源的干扰消除法在实际测量中，若信噪比过低，可能会影响测量结果。

异频法是一种新的减小工频干扰的方法［5-7］。其基本思想是：测量线路上主要干扰来自邻近线路引起的工频感应电压，而电网频率相对稳定，同时线路工频参数在40～60 Hz范围内变化很小，因此可以通过施加变频单相或三相交流电源避开系统频率。

综合考虑以上测试方法，采用异频法对1 000 kV廊坊—泉城、榆横—潍坊特高压交流输电线路进行线路参数测试，试验频率为47.5 Hz和52.5 Hz，且考虑特高压线路长距离输电效应，采用双端法测试，其测试流程如图2所示。

图2 特高压交流输电线路参数测试流程

3 特高压交流线路参数测试关键注意事项

3.1 感应电压及感应电流

随着超高压、特高压的建设与发展，输电线路走廊日益紧凑，输电线路同走廊架设、并行、跨越架设的情况越来越多。不同电压等级输电线路间相互耦合，干扰水平（电磁感应及静电感应电压、电流水平）越来越高，静电感应电压可高达数十千伏［8］，感应电流可高达数十安培，严重威胁现场作业人员及设备的安全。因此，为保障特高压输电线路工频参数测试人员及测试仪器的安全，制定科学的输电线路工频参数测试方案，必须首先了解现场作业前线路感应电压、感应电流大小。

特高压输电线路输送距离长，线路走廊密集，1 000 kV锡盟—山东特高压输电线路河北段路径见图1。从图中可见该特高压输电线路近距离并行与500 kV超高压正常运行线路，该500 kV在运线路将对特高压输电线路产生一定的感应电压，具体仿真计算方法可参照文献［9］。根据仿真计算的干扰水平（静电感应电压、电磁感应电压、感应电流）确定现场测试是否需要邻近线路陪停，制定陪停方案，并准备相应的安全措施，配备相应等级或高等级的感应电压、电流测试设备。

图3 锡盟—山东特高压输电线路河北段路径

根据1 000 kV锡盟—山东特高压双回输电线路廊坊—泉城段感应电压仿真计算可知，其静电感应电压最大值278.5 V，感应电流最大值0.17 A。由此，可确定线路参数测试无需邻近线路陪停，静态干扰水平测试用万用表测试即可，线路参数测试过程中无需投入抗干扰抑制装置。

3.2 现场接线

特高压交流输电线路参数测试前需预先开展现场勘察，确定好工作地点，接线电源等。因为存在感应电压问题，在现场接线前必须做好安全措施，现场接线人员需明确危险点并做好安全防护。特高压交流输电线路架线高，因此引线长度长，接线后需做好固定措施。

3.3 引下线的直流电阻

引下线由于在测试过程中参与测试回路的构建，因此最终参数计算中需考虑扣除引下线的直流电阻，故线路参数测试工作准备过程中需首先测试各引下线的直流电阻并做好记录，测试结束后的数据分析计算中需考虑引下线的电阻。

3.4 测试线路接地

线路参数现场测试工作需要线路具备带电条件，实际线路参数测试准备试验中可能会测试到线路工况异常，不具备带电条件，常见的异常为测试线路金属性接地。现场测试线路三相直流电阻不对称、某相绝缘电阻偏小均可初步判断为测试线路金属性接地。需进一步复测，多方验证确认测试线路是否存在接地问题。若线路存在接地问题，可采用测量线路直流电阻的计算分析法大致判断接地点标段范围，对接地点进行大致定位。

因特高压交流输电线路单位直流电阻较小，存在仪器测量误差等原因，目前定位有一定的误差，但亦可大大缩短接地点排查范围。

3.5 测试数据准确性

因特高压交流输电线路工期紧，线路参数测试涉及的协调配合多，测试过程中得到的数据是否准确，必须现场做出分析判断。通过现场测试得到以下关键点：

1）输电线路各项参数在测试前均需开展仿真计算，仿真计算中电源的输出设置参照现场仪器的功率与输出能力。

2）严格按照作业指导书开展作业，尤其是各种接线方式下对端被测线路及并行线路的接地情况的核实。

3）测试过程中，须即时通信，对端测试数据及时反馈，并与仿真计算电压、电流、线路参数计算数值核对，发现异常，及时核查仪器输出、接线方式等，保证测试数据准确无误。

4）特高压输电线路长度是关系单位工频线路参数的关键数据，需在前期调研时，综合考虑线路设计单位与线路施工单位的数据，应用相对准确的线路总长度。

4 结语

介绍了特高压交流输电线路参数测试项目、测试方法与测试流程，并根据现场测试经验提炼了特高压交流线路参数测试需重点关注的问题。

特高压交流输电线路由于电压等级高、输送距离长，其线路参数测试方法与传统低电压等级线路参数测试不同，具有测试项目多，测试方法要求高（需采用双端法测试），分布参数计算方法复杂的特点，所分析特高压交流线路参数测试需重点关注的问题为保障特高压交流输电线路参数测试的顺利开展提供了重要的保障。