[发明专利]一种计及动态热特性的输电线路自适应过负荷保护方法

说明书

本发明公开了一种计及动态热特性的输电线路自适应过负荷保护方法，当线路电流幅值大于线路最大允许电流时启动保护，并每隔Δt时间测量一次线路功率；比较采样功率与线路允许长期运行功率的大小，若采样功率大于线路允许长期运行功率，则计算本次采样的预估允许过负荷时间；随后比较本次采样的预估允许过负荷时间与下次采样时间的大小，若本次采样的预估允许过负荷时间小于或等于下次采样时间，则整定保护动作时间，当过负荷持续时间满足保护动作时间时，切除过负荷线路。本发明能够在线路安全的条件下尽可能延迟对过负荷线路采取保护措施，兼顾了线路安全和连锁故障风险，且不依赖于通信、原理简单、易于实现，具有较高的可靠性和灵敏性。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种计及动态热特性的输电线路自适应过负荷保护方法。

背景技术

输电线路电流超过允许长期运行电流将导致线路过负荷。在现代电力系统中，受设备老化、恶劣气候、大负荷方式运行等因素影响，单一故障元件停运造成的潮流转移易导致正常运行的线路演变为过负荷状态。目前，输电线路一般配置有过负荷保护作为线路故障时的后备保护。但是，当线路出现过负荷后，电流大于过负荷保护整定值，引起保护动作切除线路，造成潮流进一步转移，常常引发更大范围的连锁跳闸，导致连锁故障的发生，造成了巨大社会经济损失。

改进过负荷保护来避免线路过负荷期间保护的动作，是阻止线路过负荷引发连锁跳闸最直接的方法。部分研究人员致力于通过辨识过负荷产生的原因，在线路过负荷时闭锁保护来防止保护在过负荷时误动。但是，线路过负荷期间的发热功率大于散热功率，若线路过负荷仍然存在，线路温度持续升高，过保护的闭锁可能造成线路温度超过最大允许温度，使得因弧垂加大而引发短路故障或因热氧化而导致导线损坏，造成严重的安全问题。此外，保护闭锁后若再发生故障可能难以可靠切除，给整个系统带来了较大安全风险。

由于输电线路的热惯性，过负荷发生后，线路温度一般以较慢速度连续变化，线路过负荷一定时间后温度才超过最大允许温度。过负荷线路温度达到最大允许温度的时间被称为允许过负荷时间。线路过负荷后，通常通过电源功率调节、元件投切来改变系统潮流分布，从而恢复过负荷线路。若能够在允许过负荷时间内恢复线路功率，即可避免温度越限，从而避免线路切除引发连锁故障。目前，过负荷保护动作时间的整定通常依赖于运行经验，取值较为保守，由此导致的线路过快切除是诱发连锁故障的关键因素。因此，在线路允许过负荷时间内延缓保护的动作，为过负荷的调控提供充足条件，是兼顾设备安全和连锁故障防御最有效的方式。

部分研究人员提出通过对温度的监测来决策过负荷线路的切除。但是，线路测量的温度主要为表层温度，监测误差较大，加之线路温升具有显著的滞后性，易导致保护不能及时动作，温度监测的实用性较为有限。由于线路过负荷期间环境温度的变化很小，因此线路允许过负荷时间主要决定于线路参数与功率。部分研究人员提出利用不同线路功率计算允许过负荷时间，以此实施过负荷保护。但是，现有技术均采用恒定的过负荷功率。在线路过负荷期间，电网拓扑以及电源出力等的调整使得电网功率分布与大小不断变化，将改变过负荷线路温升的速度，利用恒定功率计算的允许过负荷时间同样存在较大误差，可能导致因线路过快切除而引发连锁故障，或可能因延迟切除而造成线路损坏。

综上所述，如何充分考虑过负荷线路功率的动态变化来确定保护的动作时间，进而保障设备和系统安全，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种计及动态热特性的输电线路自适应过负荷保护方法，计及了线路过负荷期间功率变化导致的导线热平衡过程的动态性，实现了线路允许过负荷时间的准确计算，能够自适应线路功率的变化，在避免温升超过最大允许温度的条件下尽可能延迟对过负荷线路采取保护措施，解决了现有技术中过负荷保护过快动作引发连锁故障以及过负荷保护闭锁导致线路损坏的问题，且原理简单、易于实现，具有较高的灵敏度和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种计及动态热特性的输电线路自适应过负荷保护方法，包括以下步骤：