科研项目与成果

一、长距离输电线路电气参数测量获取关键技术及工程应用

（提名安徽省科技进步奖）

1、项目简介

我国能源资源与电力负荷呈逆向分布，发展大容量、远距离超特高压输电技术是将西部能源高效、清洁输送到电力负荷集中区域的必然选择。远距离输电线路的安全运行需要准确的电气参数支撑，如正序、零序参数，用于电力系统继电保护整定等，是电网与设备安全运行的关键参数，准确性至关重要。长距离线路沿线地质条件复杂，理论计算无法获取准确参数。测量获取的传统方法是单端测量结合集中参数模型计算，获得集中参数。由于忽略了线路参数的分布特性，会造成参数不准确，线路越长偏差越大，只能满足短距离线路参数测量的需要。对于长距离线路，传统方法无法满足工程上参数不确定度优于3%的要求。研究长距离输电线路电气参数测量获取方法是远距离输电发展的迫切要求。

长距离线路参数准确测量存在的问题是缺少适用的理论模型与测量方法及强电磁耦合干扰抑制技术。项目历时10余年，完成了长距离交、直流单回、同塔多回线路参数准确测量研究，取得的主要创新成果如下：

（1）测量获取模型研究：建立了含大地回路电阻的零序参数测量获取数学模型，消除了不含大地电阻及采用简化计算造成的偏差；建立了同塔多回线路零序参数与回路间互参数测量获取数学模型，消除了长距离线路回路间互参数与零序参数测量的相互影响，采用拉普拉斯变换法求解，解决了多回线路模型无法计算的难题。对于典型的1000公里单回、同塔多回线路零序阻抗与回路间互阻抗结果偏差均由传统方法的大于60%下降至小于1%，适用于任意长度线路。建立了多导线系统相间互电容、相间互阻抗、相自参数测量获取解耦数学模型，实现了测量相导线与大地间、其余非测量相导线间电磁耦合解耦，消除了大地与其余非测量相导线对测量的影响。对于典型的300km线路，三者偏差均由传统方法的大于15%下降至小于2%，适用于多导线系统相参数测量。

（2）测量方法研究：提出了基于卫星同步技术的双端及多端同步测量线路首、末端电压与电流相量的方法，解决了传统方法只能单端测量，无法同步测量的问题。发明了短时非全相运行同时多端同步测量的方法，解决了同塔多回线路无法停电时零序参数与回路间互参数测量的难题。

（3）测量装置研制：建立了基于异频电源的强电磁耦合干扰抑制阻抗网络，可抑制感应电压30kV，感应电流150A，解决了传统方法在强电磁耦合下无法准确测量的难题。研制了集多端同步测量技术，强电磁耦合抑制技术和嵌入式技术于一体的成套测量装置与相应计算软件，测量系统的整体不确定度优于3%，并实现了线路电气参数的准确测量与装置小型化、智能化。

解决了长距离交、直流输电线路电气参数准确测量获取的难题，形成了集系列参数测量获取理论模型、测量方法、装置和标准为一体的长距离线路电气参数测量技术体系。获发明专利23项(其中美国专利1项)，发表论文30篇(其中SCI/EI收录23篇)，出版专著1本，软件著作权3项，牵头成立IEC、IEEE工作组4个，制定国内外标准7项(国际标准4项)。

【应用推广情况】项目成果全面应用于国内外超、特高压交直流输电工程，包括已建成的我国“十四交十六直”特高压输电工程，巴西美丽山直流输电工程，应用的特高压线路总里程36000多公里，获取的线路电气参数应用于各种系统计算，为超、特高压交、直流电网的稳定运行奠定了基础。

2、客观评价

1.国际评价

（1）在IEC、IEEE牵头成立四个国际标准工作组，：IEC TC122 特高压交流输电系统委员会，WG3特高压交流输电线路参数测量项目组；IEC TC115 直流输电系统委员会，WG16直流输电线路参数测量工作组；IEEE 1870 交流线路电气参数测量工作组；IEEE 1893 直流线路与接地极参数测量工作组。制定四项国际标准，实现了我国长距离输电技术标准走向世界，从“技术跟随”到“技术创造”、“技术引领”，增强了国际话语权。

（2）参加IEC国际会议并作报告8次，参加IEEE工作组报告6次，获得国际同行高度称赞。

（3）研究成果得到国际权威组织和专家的高度评价。IEC TC42 高电压试验技术委员主席德国汉诺威大学教授Gockenbach评价：“IEC TC122 TR63042-303 特高压交流输电线路工频参数测量导则的制定，解决了长距离特高压线路工频电气参数准确测量的难题，为今后国际上特高压线路电气参数测量提供了标准。”。日本东京电力公司与印度国家电网公司专家均表示：“这是一项艰难而出色的工作。”

2.国内评价

仅国家电网公司组织的方案讨论交流会20余次，其中组织的皖电东送特高压工程参数测量结果论证，专家一致认为：测量方法正确，结果准确，精度满足系统对短路电流计算、继电保护整定、运行方式制定等的需要。

3.媒体报道

人民网与新华网关注研究成果，纷纷报道安徽电力发展史上主导制定的首个IEC国际标准。

4.科技查新

本委托项目的特点是建立了含大地分布电阻的单回路-大地零序参数测量用数学模型，消除了传统测量方法中忽略大地分布电阻因素和采用近似模型产生的误差，应用于单回交直流线路。建立了同塔多回线路零序参数测量用数学模型，应用于同塔多回交直流线路零序参数测量获取；建立了零序参数不停电测量用数学模型，发明了短时非全相运行并多端同步测量的方法，解决了多回复杂耦合线路无法停电时零序参数测量的难题。建立了n相导线系统相间互电容与相间互阻抗测量用解耦数学模型，实现了复杂电磁耦合的解耦并消除其影响。提出了双端同步异频电源测量相间互电容与单端异频电源测量相间互阻抗的方法。目前，具有上述特点的长距离输电线路电气参数测量关键技术及应用研究，国内外所查文献，未见相同报道。

3、应用情况

项目成果全面应用于国内外超、特高压交、直流输电工程，包括已建成的我国“十四交十六直”特高压输电工程，我国在海外中标的首个特高压直流输电工程--巴西美丽山输电工程。应用的特高压线路总里程36000多公里，获取的线路电气参数应用于各种系统计算，为超、特高压交、直流电网的稳定运行奠定了基础。

4、主要知识产权和标准规范目录

1.专利

共获得授权专利24项，其中发明专利23项，国际发明专利1项（美国），主要的10项发明专利为：

（1）一种输电线路工频参数模拟系统及其控制方法US9460636B2

（2）一种交流特高压同塔双回路相自导纳、相自阻抗参数测量方法ZL201410008965.5

（3）一种用于输电线参数测量的两端时间同步触发系统及方法ZL201410008827.7

（4）一种长距离特高压同塔双回输电线路相间互阻抗测量方法ZL201410008961.7

（5）一种长距离特高压同塔双回路相间互电容测量方法ZL201410008963.6

（6）超高压同塔四回交流/双回双极直流线路零序参数测量法ZL201410127025.8

（7）超/特高压交流输电线路工频参数测量方法ZL201410008949.6

（8）超/特高压同塔四回输电线路零序电容高精度测量方法ZL201310587215.3

（9）基于双端测量信息的特高压输电线路正序参数测量方法ZL201110003734.1

（10）基于双端异步数据的长距离同塔四回输电线路零序参数精确测量方法ZL201610402803.9

2.标准

（1）牵头制定IEC国际标准IEC TC122 TR63042-303 《Guideline for the measurement of UHV AC transmission line power frequency parameters》,中文名：《特高压交流输电线路工频参数测量导则》，已发布。

（2）牵头制定IEC国际标准IEC TC115，《Guide for the measurement of DC transmission line parameter》，中文名：直流输电线路参数测量导则，正在制定。

（3）牵头制定IEEE std 1893-2015 《Guide for the measurement of DC transmission line and earth electrode line parameter》，中文名：《直流输电线路与接地极线路参数测量导则》，荣获IEEE标准制定“突出贡献奖”。

（4）牵头制定IEEE std 1870-2019，《Guide for the parameter measurement of AC transmission lines》，中文名：交流输电线路参数测量导则。

（5）牵头制定国内行业标准DL/T 1583-2016《交流输电线路参数测量导则》。

（6）牵头制定国内行业标准DL/T 1566-2016《直流输电线路及接地极线路参数测量导则》。

（7）牵头制定国家电网公司企业标准Q/GDW 11454-2015《特高压交流输电线路相参数测量导则》。

5、主要完成人员情况

傅中（国网安徽省电力有限公司）；

程登峰（国网安徽省电力有限公司）；

胡志坚（武汉大学）；

肖遥（中国南方电网有限公司）；

夏令志（国网安徽省电力有限公司）；

王贻平（国网安徽省电力有限公司）；

杨琳（国网四川省电力公司）；

邓军（中国南方电网有限公司）；

吴天宝（国网四川省电力公司）；

范毅（武汉大洋义天科技股份有限公司）

6、主要完成单位及推广贡献

1.国网安徽省电力有限公司

主要贡献：研究了长距离交流输电线路电气参数测量获取模型与方法，首次建立了多导线系统相参数测量获取模型与方法，发表论文，撰写专利，牵头制定国内外标准。

2.武汉大学

主要贡献：研究了长距离同塔多回线路电气参数测量获取模型与方法，发明了不停电工况零序参数测量方法，研制了测量装置，发表论文，撰写专利。

3.中国南方电网有限公司

主要贡献：研究了长距离直流输电线路参数测量获取模型与方法，建立了含大地回路电阻的零序参数测量获取模型，发表论文，撰写专利，牵头制定国内外标准。

4.国网四川省电力公司电力科学研究院

主要贡献：研究了长距离直流输电线路电气参数测量方法，牵头制定国内外标准。

5.武汉大洋义天科技股份有限公司

主要贡献：研究了长距离输电线路电气参数测量方法，研制了测量装置。

7、完成人、完成单位合作关系说明

第一、二、三、四、五完成单位主要完成人傅中、胡志坚、肖遥、杨琳、邓军共同完成IEEE std 1870交流输电线路参数测量导则的制定。

第一完成单位主要完成人傅中、程登峰、夏令志与第五单位范毅共同制定标准与持有软件著作权。

第三、四、五完成单位主要完成人肖遥、邓军、杨琳、吴天宝、范毅共同制定了DL/T 1566-2016《直流输电线路及接地极线路参数测量导则》

第三、五完成单位主要完成人肖遥、范毅共同持有标准与发表的论文。