[发明专利]基于电流耐受时间预测的输电线路主动式热保护方法

说明书

本发明公开了一种基于电流耐受时间预测的输电线路主动式热保护方法，当电网发生潮流转移导致被保护线路电流跃变时，利用导线温度表征线路过电流耐受能力，准确预测线路的实时安全状态；基于输电线路地理信息和沿线气象观测站分布特征，分区分段获取线路运行气象条件的实况值和预报值，计算线路温升响应以准确预测输电线路过电流安全耐受时间；然后反馈至电网调度系统，为精准的安稳控制提供时间依据；关注控制期间导线温度变化轨迹，若仍有超过最高允许运行温度的危险情况，则切除该线路。本方法在保证系统安全的前提下，尽量提高线路的耐受能力，从而可以尽量延缓跳闸保护动作，最大限度避免连锁跳闸。

技术领域

本发明涉及输电线路新型继电保护方法，具体指一种基于电流耐受能力时间预测的架空输电线路主动式热保护方法，属于电力系统保护技术领域。

背景技术

近年来国内外发生的多次大面积停电引发了人们的关注，总结原因大多是由于个别元件故障的切除造成电网网络结构发生改变，引发系统潮流转移从而导致部分输电线路的电流发生跃变，电流若超过该线路的保护整定值则将线路切除，进而引起新一轮的潮流转移，最终发展成连锁跳闸事故。目前防范电网连锁跳闸的研究主要集中在广域保护(wide-area protection system，WAPS)等方面，广域保护对通信提出了更高的要求，需要实时收集电网所有的动态信息，存在着计算量过大、难以确定合理的保护范围等缺点。

线路保护跳闸助推连锁故障的根源在于保护按照输电线路运行电流参数超出正常边界为启动跳闸条件，且这个边界条件不能动态反映线路安全状态的实时变化，使得发生潮流转移电流跃变时在调度员采取调控措施之前，保护就自动动作将线路切除，这虽然保证了输电线路等设备的安全，但由此引发更大连锁跳闸，不利于系统安全稳定。

线路承载过电流的耐受能力主要由导线运行温度和电气绝缘间隙距离限制，随导线所处气象环境、导线电气性能、机械性能以及热力现象而变化。现有的输电线路设计规范和运行规程中，利用最高允许温度表征输电线路安全运行温度和对地、交叉跨越的最小安全距离两方面。所以相比电流，利用温度表征线路的过电流耐受能力将更准确地反映线路的安全状态，且线路温升与电流跃变之间存在时滞效应，若能充分利用线路热惯性的延长时间，可为精准安全稳定控制赢得时间。

发明内容

针对现有技术以电流参数超出正常边界为启动跳闸条件存在的上述不足，本发明提出一种基于电流耐受时间预测的输电线路主动式热保护方法，本方法在保证系统安全的前提下，尽量提高线路的耐受能力，从而可以尽量延缓跳闸保护动作，最大限度避免连锁跳闸。

基于电流耐受时间预测的输电线路主动式热保护方法，主体思想如图1所示，保护逻辑如图2所示，本发明的技术方案按如下步骤进行：

步骤1信息采集：采集输电线路多源数据

在电力系统中气象观测站有限且不可能完全与输电线路走廊重合，高压长距离输电线路会经过一些气候条件特殊的区域，其气象状况可能与周边的环境有明显的差别。因此，根据架空输电线路参数、地理位置原图，结合所跨越范围内的气象观测站和气象局发布的气象预报数据，对线路进行分区分段精细化获取气象信息，有效提高后续线路过电流耐受时间预测的计算精度。如图3所示输电线路可以根据其地理环境和周围气象站分布特征分为N段，获取各区域的风速、风向、环境温度、湿度和日照强度等气象变量的实况值和预报值，作为后续各段线路的温升计算及耐受时间预测的气象输入量。在不需添加测量设备的情况下，通过线路继电保护的测量元件实时采集线路电流信息，通过测温元件采集输电线路导线温度。

步骤2保护启动：输电线路温度启动判据与过电流启动判据

通过输电线路温度启动判据与过电流启动判据，实现输电线路主动式热保护的启动功能。若两者中任意一个满足判据，则保护启动。输电线路温度启动判据是将采集的导线温度值θ_c与导线温度启动值θ_start进行比较，若超过导线温度启动值，则保护启动，具体表达式如下：