关键词：同步相量测量；PMU；线路参数；在线测量0引言
准确的线路参数是正确进行潮流计算、故障分析、网损计算和继电保护整定计算等电力系统计算的基础。随着电力系统的发展，输电线路越来越多，网络结构也越来越复杂，电力系统计算时对线路参数的准确性、可靠性的要求愈加严格。传统的测量方法已不能满足现代大型电力系统要求。
传统的线路参数测量方法为停电测量，即所测线路须停电，并脱离电网。而且线路的正序、零序参数是通过不同的测量试验测得的。传统的测量方法不仅影响正常的负荷供电和潮流的优化分布，还有着测量设备沉重，操作繁琐，费时费力等弊端，更在测量前后线路的开断、接地、闭合及测量过程中的诸多操作中存在工作人员和电气设备的安全隐患，尤其是测量中线路两端和调度之间一般由无线电联系，可靠性很差，易造成配合方面的失误。因此，现代电力系统及其操作人员对线路参数方便快捷且准确有效的测量方法的需求日益迫切。
线路参数的带电测量中主要难点为零序参数的测量，以前的测量方法多因零序参数带电测量无法实现或精度差而不能实用。文献1、2中提出了基于GPS的线路零序参数带电测量方法，利用继电器进行单相瞬时断路造成的不对称电量来计算线路的零序参数。理论上可以实现线路参数的带电测量，但测量线路参数不能降低系统供电质量，更不能影响系统的安全性和稳定性，所以在电力系统实际运行中是不可行的。
本文介绍的基于同步相量测量的线路参数测量方法，能够在线测量线路参数，不影响负荷的正常供电和潮流的优化分布，测量设备轻便，操作简单。已在动模实验室对测量设备进行了大量的校验性试验，试验结果证明了测量设备的可靠性。通过动模试验和计算机仿真对在线测量线路参数的误差及其产生原因进行了分析，并采取了相应的消除或减小误差的措施。对于实际系统的应用也进行了可能性分析。
1测量原理及方法
1.1同步相量测量的基本原理
相量分析是分析交流电力系统的重要工具。本方法是用由电力系统运行中电压和电流采样值得到的相量来计算线路参数，零序参数是通过系统不对称运行中的不对称分量计算得到。理想的三相交流电力系统是对称系统，而实际的电力系统并不是完全对称的。造成不对称的因素可归结为事故性和正常性两大类。事故性的不对称是由于三相电力系统中发生了不对称故障所致，在故障发生后限时切除故障，短期内使系统恢复正常。正常性的不对称一般由负荷不平衡引起，在实际电力系统中总是存在的，但不对称程度较小。相量一般表示的是系统稳态运行的工频分量。但实际上，相量也能应用于波形变化和包含暂态分量的情况，此时的电压和电流仍可以用一组相量的组合来精确描述。因此，对于线路参数测量，由一个周波的数据窗口得到的电压和电流的相量与稳态的相量有着相同的意义，可进行同样的计算［３］。
相量测量的原理基本可分为两大类：一类是过零检测法，另一类是傅立叶变换法。傅立叶变换法的基本原理如下。
在电力系统中可将正弦量用相量表示，如图(1)所示。其正弦表达式为：
其中：X为正弦信号的有效值；φ为初始相角；x(t)为正弦表达式。
其相量表示为：
在实际的计算中，据此为基础，通过离散傅立叶变换(DiscreteFourierTransform—DFT)来求取相量。用DFT计算基频成份的计算式：
其中：为正弦信号的相量形式；N为一个周期内的采样点数；Xk为正弦波形的瞬时值采样值。
(3)式定义相量的优点是它的计算采用了大量的采样值，即使在包含暂态量时，它对基频的描述也是准确的。
相量测量必须同时测幅值和相角。而相角的测量必须有统一的参考时间。当一个电力系统中测量点的电压和电流总是准确地在同一时刻对电量进行采样，并按照(3)式形成相量，那么它们就具有同一参考时间，即所谓的同步相量，可以放在同一坐标系中进行比较。
在测量过程中，对波形的采样是连续进行的，每得到一个新的采样值，就由包含这个新采样值在内的周波得到一个新的相量。
1.2同步相量测量的实现
近几年，同步相量测量技术迅速发展起来，而推动这一发展的关键原因是全球卫星定位系统提供同步时钟新技术的应用。凭借此新技术我们可以解决远距离输电线两端相量测量的同步问题，而且有高达1?μs的同步时间精度，对于50?Hz的基频换算到相角只有0.018°，可以满足实际电力系统的要求。而且有美国的GPS和俄罗斯的GLONASS两个全球卫星定位系统可供选择。这两个系统应用卫星传输技术，均能为地球上任何地点提供精确度可达1?μs的秒脉冲［４］。
由于设备价格和性能等方面的综合考虑，测量装置采用GPS卫星授时系统作为同步相量测量的同步时钟，构造同步相量测量单元(PhasorMeasurementUnitPMU)，PMU结构如图(2)所示。
在线路两端各设置一个PMU装置，测量过程中，电压和电流的采样值通过USB总线输出，而GPSOEM板经由串行口向A/D采集板提供1?pps脉冲的同时向PC机提供该脉冲的时间标签。带有时间标签的采样值，可以做存盘处理，也可以通过通信线路直接传输到调度，在调度进行分析计算，可根据具体情况灵活配置。
1.3不对称增量法
针对线路参数测量的具体问题，结合电力系统传统的对称分量法和相量法，提出了不对称增量法。
当电力系统三相电量不对称时，其三相电量的相量也是不对称的，可以分解为两部分：一部分是三相对称分量，视为正常运行的分量；另一部分是不对称分量，由于事故性或正常性不平衡造成的增量部分。定义系统的不对称度为电流不对称增量与对称分量之比。
当A相电流偏低时，如图(3-a)所示。三相电流相量分别为分解出对称分量和不对称增量如下：
所测系统为线性系统，可应用叠加定理，不对称增量部分可视为该系统单相断相运行。应用对称分量法把不对称电流分量继续分解为：正序、负序和零序三序分量如图(3-b)所示。再根据单相断相的边界条件构造复合序网图，根据各序电压、电流计算出输电线路的各序参数的计算式：
其中：Z１为线路的正序阻抗；Z0为为线路的零序阻抗；△ỦA为A相线路两端电压相量差；为A相电流相量的对称分量[1][2]下一页
