[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

摘要

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。

主权项

1.基于电流耐受时间预测的输电线路主动式热保护方法，其特征在于：具体步骤如下，(1)信息采集：通过测温元件采集输电线路导线温度；通过线路继电保护的测量元件采集线路电流信息；根据输电线路地理图与沿线气象观测站的分布特征，将输电线路分段，并分段采集输电线路走廊所覆盖区域的各段气象信息，气象信息包括：风速、风向、环境温度、湿度和日照强度的实况值和预测值；(2)保护启动：设置导线温度启动判据和电流启动判据，若两者中任意一个满足判据，则保护启动；(3)耐受时间预测：保护启动后进行耐受时间预测，基于步骤(1)所采集的输电线路多源数据信息，通过导线动态热平衡分析，求得导线温升响应表达式，取导线规程设计的最高允许运行温度为线路耐受基准值，预测得线路的安全耐受时间Ts；(4)温度告警：第(3)步预测得到的导线安全耐受时间后，将安全耐受时间信息反馈至电网调度系统，同时向启动计时元件发送启动信号，开始计时；当计时时间到达0.5Ts时刻，向电网调度系统发送告警信号；(5)保护跳闸：当计时时间到达Ts时刻，则向线路断路器与调度系统发送跳闸信号，及时切除温度越限的线路；同时在安全耐受时间区间内监测导线温度，当满足温度越限动作判据时，即使Ts时间未到，仍然向线路断路器与调度系统发送跳闸信号，及时切除温度越限的线路；第(3)步所述的安全耐受时间按如下方法预测：3.1)输电线路动态热平衡分析对输电线路电热耦合规律进行数学建模，具体表达如下：其中，qc、qr、qs、ql分别是单位长度导线的对流散热功率、辐射散热功率、日照发热功率和焦耳热功率，W/m；θ表示导线温度，取各绞层的平均温度，℃；m为单位长度导线的质量kg/m；c为导线的比热容，J/(kg·℃)；3.2)输电线路温升预测表达式推导从解析分析入手推导求得电流改变后热惯性过程的温度时域表达式为：其中，D表示导线的直径；θ0、θa、θmax分别是导线的初始温度、运行环境温度和最高允许运行温度；Rref是指输电线路的交流等效电阻；Ac、Ar、As分别是导线的对流散热系数、辐射散热系数、日照吸热系数；I0、If分别是导线的初始电流有效值、潮流转移后电流有效值，即k表示线路的过电流倍数；3.3)输电线路安全耐受时间预测取导线规程设计的最高允许运行温度为线路耐受能力准则，预测得线路的安全耐受时间Ts，具体表达式如下：由最高允许运行温度θmax，可得到导线在该温度下临界允许电流相对于初始运行电流的倍数关系式为：当过电流小于临界允许电流时，允许上升温度时间无穷大；当过电流大于临界允许电流时，电流越大温升允许时间将越小，具体温升允许时间关系如下：3.4)全输电线路安全耐受时间的选取通过步骤3.1)‑3.3)，预测得到N段输电线路的N个安全耐受时间值，整条线路的安全耐受时间取N段中最小值，即：Ts＝min{ts1,ts2,…tsi…tsN} i＝1,2…N  (8)。