中试控股技术研究院鲁工为您讲解：高压输电线路综合测试系统

ZSXL-Y输电线路异频参数测试系统

测量线路间互感和耦合电容(线路直阻采用专门的线路直阻仪进行测量)
DSP数字信号处理器为内核
参考标准： DL/T 741-2010

输电线路异频参数测试系统：集成异频测试电源、测量仪表、数学模型于一体，消除强干扰的影响，保证仪器设备的安全，能极其方便快速、准确地测量输电线路的工频参数。输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。输电线路试验为离线检测和在线检测，运用带电作业或其他作业方式对杆塔本体、基础、架空导地线、绝缘子、金具及接地装置等的运行状态进行检测，可以对线路运行状态及可靠性提供评估依据，对线路状态检修提供可靠的分析数据，对线路事故、故障的原因进行分析判断及提前防范的作用。

参数
仪器供电电源 三相，AC380V±10%，15A，50Hz (有效值)
仪器内部异频电源特性 最大输出电压 三相，0～200V(有效值＜±1%)
最大输出电流 5A
输出频率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
有功功率 功率因数在0.1～1.0时，±0.5%读数±1个字
有功功率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
最大输出功率 三相3×3kW(9kW)
具备测量两相线路的功能(包括直流输电线路和电气化铁路牵引线路)
测量范围 电容 0.1～30μF
阻抗 0.1～400Ω
阻抗角 0°～360°
线路长度从0.3km到400km均应能够稳定准确测试
测量分辨率 电容 0.01μF
阻抗 0.01Ω
阻抗角 0.01°
测量准确度 电容 ≥1μF时，±1%读数±0.01μF
＜1μF时，±3%读数±0.01μF
阻抗 ≥1Ω时，±1%读数±0.01Ω
＜1Ω时，±3%读数±0.01Ω
阻抗角 测试条件：电流＞0.1A
±0.3°(电压＞1.0V)，±0.5°(电压:0.2V～1.0V)

输电线路的常见问题及维护对策
1.电杆积水冰冻 
电杆积水冰冻主要是因为电杆积水，水分进入到电杆内部，冰冻以后膨胀对电杆造成破坏。在维护工作中应该做好四方面的工作：第一是在有可能积水的地段，做好封堵工作，或者将电杆外基封实；

第二是在冰冻期到来以前，对线路上所有的电杆进行不要的检查，并针对出现的问题进行维护；第三是在施工以前检查电杆的质量；第四是在积水冰冻以前及时的清理，并保证水流的畅通。 
2.倒杆塔 
对于倒杆塔的维护工作，首先应该做好杆塔的管护工作，并且针对杆塔的出现的问题进行相应的调整，比如因质量问题要及时更换等；其次要对拉线进行必要的检查和维护工作，从而保证整个输电线路稳定的运行，同时及时的补全输电线路构件损失，稳定杆塔的受力；

最后在特殊天气时增强对线路的巡检工作，并在巡检是注意导线连接处的受热问题。 
3.雷击 
雷击能够对输电线路造成巨大的直接和间接伤害，因此要加强在此方面的维护工作。其主要的维护策略分为四个方面：第一严格落实避雷线的架设，做好防雷基本工作；第二是降低杆塔的接地电阻，提高杆塔的抗雷击能力；第三是架设相应的耦合地线，以对雷击电流进行分流；

第四是增强线路的绝缘性，并装置自动重合闸。 
4.线路触电 
线路触电给线路维护人员带来了生命威胁，因此应该对这方面的维护工作给予高度的重视。在实际维护工作中，首先应该保证维护人员进行作业时相关工具的绝缘性和作业活动的安全距离；

其次应该严格的规范接地操作的规范性，做好自我防护工作；最后应该做好杆塔工作的监护工作，保证维护工作的有效性

电力系统由发电厂（发电机、升压变）、220-500kV高压输电线路、区域变电站（降压变压器）、35-110kV高压配电线路（用户、降压变压器）和6-10kV配电线路以及220V380V低压配电线路组成。

其中高压输电线路、低压配电线路是连接发电、供电、用电之间的桥梁，极其重要！

输电线路工频参数包含线路的正序电容、零序电容、正序阻抗、零序阻抗、线路间的互感电抗和耦合电容测量；

输电线路工频参数的测量方法

新建高压输电线路再投入运行之前，除了检查线路绝缘情况、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。

本文为大家详细介绍工频线路一些参数的测量方法。注：本文讨论的线路参数均指三相导线的平均值，即按三相线路通过换位后获得完全对称。对不换位线路，因其不对程度较小，也可以近似地试用。

一测量线路各相的绝缘电阻

测量绝缘电阻，是为了检查线路绝缘状况，以及有无接地或相间短路等缺陷。一般应在沿线天气良好情况下（不能在雷雨天气）进行测量。首先将被测线路三相对地短接，以释放线路电容积累的静电荷，从而保证人身和设备安全。

测量时，应拆除三相对地的短路接地线，然后测量各相对地是否还有感应电压（测量表计用高内阻电压表，好用静电电压表），若还有感应电压，应采取措施消除，以保证测试工作的安全和测量结果的准确。

测量线路的绝缘电阻时，应确知线路上无人工作，并得到现场指挥允许工作的命令后，将非测量的两相短路接地，用2500 - 5000V兆欧表，轮流测量每一相对其他两相及地间的绝缘电阻。若线路长，电容量较大时，应在读取绝缘电阻值后，先拆去接于兆欧表L端子上的测量导线，再停兆欧表，以免反充电损坏兆欧表。测量结束后应对线路进行放电。测量线路各相绝缘电阻接线图如图1所示。

核对相位

通常对新建线路，应核对其两端相位是否一致，以免由于线路两侧相位不一致，在投入运行时造成短路事故。

核对相位的方法很多，一般用兆欧表和指示灯法。指示灯法又分干电池和工频低压电源两种。

1．兆欧表法

图2是用兆欧表核对相位的接线图。

用兆欧表核对相位接线图

图2：用兆欧表核对相位接线图

在线路的始端一相接兆欧表的L端，而兆欧表的E端接地，在线路末端逐相接地测量；若兆欧表的指示为零，则表示末端接地相与始端测量相同属于一相。按此方法，定出线路始、末两端的A、B、C相。

2．指示灯法

指示灯法是将图2中兆欧表换成电源和和指示灯串联测量，若指示灯亮．则表示始、末两端同属于一相，但应注意感应电压的影响，以免造成误判断。

测量直流电阻

测量直流电阻是为了检查输电线路的连接情况和导线质量是否符合要求。

根据线路的长度、导线的型号和截面，初步估计线路电阻值，以便选择适当的测量方法和电源电压。一般采用较简单的电流、电压表法测量，尤其对有感应电压的线路更为必要。此外，也可用单臂电桥测量。电流电压表法常用来测量较长的线路，电源可直接用变电所内的蓄电池。但要注意，不能影响开关和继电保护可靠动作。

测量时，先将线路始端接地，然后末端三相短路。短路连接应牢靠，短路线要有足够的截面。待始端测量接线接好后，拆除始端的接地进行测量，原理接线如图3所示。

电流电压表法测量线路直流电阻接线图

图3：电流电压表法测量线路直流电阻接线图

PA—直流电流表；PV—直流电压表

逐次测量AB、BC和CA相，井记录电压值、电流值和当时线路两端气温。连续测量三次，取其算术平均值，并由以下各式计算每两相导线的串联电阻（如果用电桥测量，能直接测出两相导线的串联电阻值）。

AB相   RAB＝UAB／IAB

BC相   RBC＝UBC／IBC

CA相   RCA＝UCA／ICA

然后换算成20℃时的相电阻，换算方法如下

Ra＝（RAB＋RCA－RBC）／2

Rb＝(RAB＋TBC－RCA) ／2

Rc＝(RBC＋RCA－RAB) ／2

并按线路长度折算为每千米的电阻。

0 引言

高压直流输电近年来在世界上得到了讯速的发展，到目前为止，总容量达50GQW左右。

其中，在我国相继建成了100KV舟山海底电缆送电工程、500KV葛上直流输电工程、

500KV天广直流输电工程，以及正在建设的三峡直流输电工程。因此，如何提高直流线

路运行的安全性与可靠性已成为迫切需要解决的问题，而高压直流线路保护则是直流线

路安全稳定运行的基本保障，因此，有必要对直流线路保护的主保护-行波保护的原理

与保护方案进行进一步的研究与改进。

1中试控股电力讲解系统故障特征及其线路保护

1.1 高压直流输电技术的优越性及其应用

现代直流输电技术普遍采取交流－直流－交流的换流方式，高压直流输电技术之所以得

到如此蓬勃的发展，是因为它和交流输电相比，具有明显的优越性：

1） 同样截面的导线能输送更大的功率，并且有功损耗更小；

2）直流输电能迅速精确地实现多目标控制，以提高电能质量和供电可靠性；

3） 流只有正负两极，输电线路结构简单，而且当输电距离大于交直流输电等价距离时

直流线路更节省投资；

4） 每根导线都可以作为一个独立回路运行，并且可以采用大地或海水作回路；

5） 直流线路在稳态运行时没有电容电流，沿线电压分布比较平衡，并且没有集肤效应

；

6） 电缆线路可以在较高的电位梯度下运行；

7） 直流输电的两端交流系统之间有存在同步运行稳定问题；

8） 可以联络两个不同频率的交流系统，联络线上的功率易于控制。

目前，高压直流输电技术在远距离大容量输电、海底电缆输电、两个交流系统的互联、

大城市地下输电、减小短路容量、配合新能源输电等方面都　得到了广泛的应用。

1.2 直流线路故障过程

直流架空线路发生故障时，从故障电流的特征而论，短路故障的过程可以分为行波、暂

态和稳态三个阶段。

1） 初始行波阶段

故障后，线路电容通过线路阻抗放电，沿线路的电场和磁场所储存的能量相互转化形成

故障电流行波和相应的电压行波。其中电流行波幅值取决于线路波阻抗和故障前瞬间故

障点的直流电压值。线路对地故障点弧道电流为两侧流向故障点的行波电流之和，此电

流在行波第一次反射或折射之前，不受两端换流站控制系统的控制。电压、电流行波的

波动方程分别为：

      上式的达朗贝尔解为： 

  则是指反向电压行波（backward wave）。

2） 暂态阶段

经过初始行波的来回反向和折射后，故障电流转入暂态阶段。直流线路故障电流主要分

量有：带有脉动而且幅值有变化的直流分量（强迫分量）和由直流主回路参数所决定的

暂态振荡分量（自由分量）。在此阶段，控制系统中定电流控制开始起到较显著的作用

，整流侧和逆变侧分别调节使滞后触发角增大，抑制了线路两端流向故障点的电流。

3） 稳态阶段

最终，故障电流进入稳态，两侧故障电流提供的故障电流稳态值被控制到等于各自定电

流控制的整定值，两侧流入故障点的电流方向相反，故障点电流为两者之差，即为电流

裕额△Id。

1.3 高压直流线路保护的要求与配置

直流线路发生故障时，一方面可以利用桥阀控制极的控制来快速地限制和消除故障电流

；一方面由于定电流调节器的作用，故障电流与交流线路相比要小得多。因此，对直流

线路故障的检测，有能依靠故障电流大小来判别，而需要通过电流或电压的暂态分量来

识别。

然而，系统中运行的绝大多数继电保护都　是反映于后稳态工频信息而动作的，例如电

流增大、电压降低、电流和功率方向改变、测量阻抗减小等故障信息。并且这类保护依

靠的是稳态工濊量信息，需要较长的时间（数据窗）来获取，限制了微机保护动作的速

度；电流互感器饱和造成二次传变电流失真，使得微机保护中的计算值与实际故障电流

的差别很大，从而引起保护装置的不正确动作；工频距离保护不能正确区分线路区内故

障和系统振荡。可见，依赖工频量信息的传统保护已经不能适应超高压长距离直流输电

的需要了。因此，一种基于故障态信息的新原理保护---行波保护成为解决问题的关键

。

目前，世界上广泛采用行波保护作为高压直流线路保护的主保护，它是利用故障瞬间所

传递的电流、电压行波来构成超高速的线路保护。由于暂态电流、电压行波不受两端换

流站的控制，其幅值和方向皆能准确反映原始的故障特征而有受影响，可见其可靠性是

很高的。而且，同基于工频电气量的传统保护相比，行波保护具有超高速的动作性能，

其保护性能不受电流互感器饱和、系统振荡和长线分布电容等的影响。

另一方面，相比于交流系统，在直流系统中行波保护具有更明显的优越性。中试控股电

力讲解首先，在交流系统中，如果在电压过零时刻（初相角为0°）发生故障，则故障

线路上没有故障行波出现，保护存在动作死区；直流系统中不存在电压相角，则无此限

制。其次，交流系统中电压、电流行波的传输受母线结构变化　的影响圈套，并且需要

区分故障点传播的行波和各母线的反射波以及透射波，难度较大；由于高压直流线路结

构简单，也不存在上述问题。