架空送電線路（導線）長度參數現場測試方法研究

霍峰，武劍靈，王亞平

（內蒙古超高壓供電局，呼和浩特010012）

0 引言

架空送電線路（導線）長度是建立電力系統數學模型的基本參量，其準確性對系統的正常運行、計算及保護整定等相關方面起著至關重要的作用，如故障定位計算、短路電流計算、過電壓計算等，也對線路防舞裝置加裝效果產生巨大影響[～3]。對于架空送電線路（導線）長度來說，由于受到弧垂誤差、勘測誤差、環境溫度誤差、負荷電流等因素影響與實際長度存在一定的偏差。目前，由于國內外缺乏線路長度專用測量儀器，各電力部門無法獲得準確線路長度參數，而廣泛使用架空（輸電）線路勘測設計長度修正值來代替工程實際長度，作為基礎參量應用，具有較大誤差[1]。多年來，根據蒙西500kV 電網運行統計，相當數量故障測距的不準確性、線路防舞裝置安裝效果與計算結果的巨大反差等問題與架空送電線路（導線）長度及其所決定的工頻參數的誤差有直接關系，進行架空送電線路（導線）長度測試方法研究具有重要實際意義。

本文介紹了內蒙古超高壓供電局開展研究的架空送電線路（導線）長度測試方法。該方法利用行波技術，通過高速數字信號處理器測算行波在架空（輸電）線路中傳輸時間進而實現對架空送電線路（導線）長度的精準測試。解決了目前架空送電線路（導線）長度依據傳統經驗修正，結果不精確、存在不確定性的誤差。為準確推算潮流分布、短路電流計算、繼電保護整定計算、故障錄波器及故障測距系統提供了更為精確的長度參數。

1 測試原理

架空送電線路（導線）長度參數測試利用行波理論原理，通過測量線路導線中行波傳播時間差進行架空送電線路導線長度的計算。根據行波產生的方式的不同，介紹注入行波法測試原理及感應電壓產生行波法測試原理。

1.1 常規測試原理

該測試原理使用架空送電線路（導線）長度參數測試儀所自有的行波發生器對所測線路行進行波注入，再根據發射波進行距離計算，我們稱之為常規測試原理。

對于一條處于停運狀態的線路，行波測試系統接于線路首端，當線路首端有一個低壓脈沖信號注入后，該信號將以行波的形式向線路對端傳播，并在到達線路對端時產生全反射，如圖1 所示。在信號發射端可以記錄線路自信號發射后一段時間的暫態行波波形，并據此測量發射脈沖與反射脈沖之間的時間差，計算獲得線路長度為：

式中：L 為線路長度；v 為波速度；Δt 為時間差。

圖1 注入行波信號的傳播路線（常規測試原理）

1.2 感應電壓自激測試原理

該原理充分利用線路感應電壓進行自激勵產生行波，進行架空送電線路（導線）長度參數測試。該測試原理無需測試系統行波發生裝置，解決了感應電壓對測試信號的干擾問題，該方法稱之為感應電壓自激法。

（1）當所測架空送電線路有一定感應電壓時，操作線路兩端任何一組接地刀閘均會有間隙放電發生，間隙放電產生行波并向對端傳遞。如圖2 所示，當測試系統接于線路首端，操作線路末端接地刀閘并產生行波，行波沿線路向線路首端傳遞且所測試系統接收，記錄操作隔離開關與接收到行波時間差，使用公式（2）計算線路長度。

式中：L 為線路長度；v 為波速度；Δt 為時間差。

圖2 自激行波信號的傳播路線（感應電壓自激原理）

（2）當選擇線路首端接地刀閘發生行波時，如圖3所示，該行波向線路對端傳播，并在到達線路對端時產生全反射?？梢杂涗浘€路自隔離開關操作產生行波時間的暫態行波波形，并據此測量放電脈沖與反射脈沖之間的時間差，并可以按公式（1）計算線路長度。

圖3 自激行波信號的傳播路線（感應電壓自激原理）

2 現場測試接線方法

2.1 直接一次測試接線方法

所測架空送電線路在檢修方式下，將測試儀器直接接入線路測試端，采用常規測試方法進行長度參數測試的接線方法稱為直接一次測試接線方法。

（1）當所測架空送電線路感應電壓很小時，采用圖4 測試接線方法將測試線鱷魚夾接入線路接地刀閘三相靜觸頭上方，使用常規測試法進行測試。

圖4 直接一次測試接線圖（常規測試法接線圖）

（2）所測架空送電線路感應電壓幅值較高，如圖5所示測試接線方法將測試線鱷魚夾接入線路接地刀閘三相靜觸頭上方，并投入感應電壓屏蔽盒功能屏蔽工頻感應電壓，再使用常規測試法進行測試。

圖5 直接一次測試接線圖（投入感應電壓屏蔽盒功能）

2.2 二次輔助測試接線方法

當所測架空送電線路感應電壓較大時，利用感應電壓自激測試方法將測試儀器直接接入外置CT 二次側的長度參數測試的接線方法稱為二次輔助測試接線方法。

（1）架空送電線路在檢修方式下，如圖6 所示，將外置CT 安裝于線路接地刀閘導體部分，并將測試儀及測試線接至外置CT 二次側。

圖6 二次輔助CT（外置CT）測試接線圖（感應電壓自激測試方法）

（2）行波信號采集可以不使用外置CT，而使用線路保護用CT，如圖7 所示。該接線方法充分利用了現場條件，避免了外置CT 安裝接線上的繁瑣，縮短了測試時間。但使用線路保護用CT 需要做一定的安措，防止引起二次開路、保護裝置損壞及保護誤動等。

圖7 外置CT測試法現場接線圖（利用線路保護用CT）

3 測試有關運行管理規定

為確保架空送電線路（導線）長度參數測試工作順利實施，對測試工作手續辦理、審批等流程做出了具體規定。

（1）測試工作要提前編制嚴密的測試工作三措（包括組織、安全和技術保證措施）和現場測試方案（測試步驟和所測線路方式倒換要求），并在測試工作開展前三個工作日報運行單位或建設部門審批。

（2）架空送電線路（導線）長度參數測試工作開展前，要辦理工作票和危險點預控措施，若采用繼電保護用CT 二次側輔助測試接線法，還需辦理二次工作安全措施票。

（3）架空送電線路（導線）長度參數測試工作因涉及高空接線，需辦理高空作業票手續。

（4）架空送電線路（導線）長度參數測試工作涉及所測線路方式改變，要在測試工作前三個工作日經所測線路運行單位向相關調度部門提交測試工作申請。并在測試工作線路運行方式改變前要征得相關調度部門的同意。

（5）架空送電線路（導線）長度參數測試工作單位應向所測線路運行單位安全監察處報經本單位批準簽章的工作票簽發人和工作負責人以及工作人員名單，并由所測線路運行單位安全監察處組織安全教育、考試和批準。

（6）所測線路運行單位根據測試工作具體要求安排相關人員做好配合工作。

4 現場測試安全措施

現場測試工作安全措施主要為保證測試人員、設備和儀器的安全，規定了具體保證措施。

（1）測試工作開展前，測試單位要確保測試負責人和工作人員精神狀態良好、且熟悉和勝任測試工作任務，以保證測試工作安全有序開展。

（2）若所測架空送電線路已隸屬運行設備，測試工作開展前，所測線路運行單位（所在變電站當值運行人員）要向相關調度部門電話申請，并經調度部門同意。同時向調度部門核對所測架空送電線路兩側均處于檢修方式，線路全部工作結束，人員已撤離、臨時地線已全部拆除。

（3）若所測架空送電線路隸屬基建設備（未投運），測試工作開展前，所測線路建設單位要認真核對確保所測架空送電線路兩側均處于檢修方式，線路工作結束，人員已撤離、臨時地線已拆除。

（4）測試工作開始前，所測線路運行單位（所在變電站當值運行人員）或建設單位要向測試工作負責人交代所測架空送電線路兩側均處于檢修方式和附近帶電設備以及有關安全注意事項，并在工作地點懸掛“在此工作”標示牌，雙方核對無誤后簽字辦理工作票許可手續。

（5）測試人員進入工作現場后，必須再次與認真核對測試工作范圍、設備運行方式等，核對無誤后方可開始測試工作。

（6）測試所用的測試線、短路線、接地線應有足夠的截面，且必須連接可靠。

（7）測試工作需要運行方式的配合，改變運行方式需由運行人員或基建調試人員操作，測試技術人員不得操作。

（8）測試過程中，要確實做好感應電壓的防范措施，接、拆測試線要確保所測架空送電線路兩側均處于檢修方式。

（9）測試完成后，拆除全部測試線和臨時措施，并再次核對所測架空送電線路兩側均處于檢修方式，辦理工作票終結手續。

5 測試操作步驟

（1）根據所測架空送電線路實際情況選擇相關測試接線方法，并按接線要求完成測試接線。

（2）接線完成后，開啟架空送電線路（導線）長度參數測試儀工作電源。

（3）進入測試界面后，在架空送電線路基本參數相應欄中選擇導線型號、三相導線幾何均距、導線分裂數目、環境溫度以及線路勘測設計長度，并選擇測試長度量程（檔位）。

（4）按照測試方法要求，改變所測架空送電線路運行方式進行測試。

（5）理論上架空送電線路通過換位三相導線長度相同，事實上架空送電線路三相導線長度施工等各種因素并不一致，長度測量結果取三相平均值。

（6）每相分別測試三次，并保存測試結果和行波波形。

（7）測試完成后，將架空送電線路兩側轉檢修方式，并拆除測試線。

（8）整理完成架空送電線路（導線）長度參數測試報告，并簽章。

6 結語

基于行波原理的架空送電線路（導線）長度參量測試技術，有效解決了架空送電線路（導線）長度參量現場測試受到較大感應電壓影響，不易準確測量的難題，該測試技術填補了國內外該領域測試技術空白，為準確測量和計算架空（輸電）線路工頻參數提供了精確的基礎參量?；谛胁ㄔ淼募芸账碗娋€路（導線）長度參量測試方法包括常規測試法、感應電壓自激法、外置CT 測試法，適宜于各種情況下架空送電線路（導線）長度參數的測量。