[发明专利]电力系统振荡期间输电线路温度安全告警与保护方法

说明书

本发明公开了一种电力系统振荡期间输电线路温度安全告警与保护方法，包括以下步骤：步骤1)计算输电线路初始稳态温度；步骤2)实时采集输电线路振荡电流参数；步骤3)计算当前振荡周期输电线路温升响应；步骤4)根据输电线路温升响应判定其当前安全级别，并发送给调度系统；步骤5)判断振荡是否平息，若否，回到步骤2)，若是，则得到输电线路在整个振荡期间的温升响应曲线。本发明还提供一种电力系统振荡期间输电线路保护方法，在安全告警过程中，当输电线路的安全级别为越限级时，启动保护措施。本发明解决了现有技术中振荡闭锁后忽视输电线路安全性的问题，能够实现安全告警，保证温升越限前保护可靠闭锁，安全越限时保护及时动作跳闸。

技术领域

本发明涉及一种输电线路实时运行安全状态评价与保护方法，具体指电力系统振荡期间输电线路温度安全告警与保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

振荡是指并列运行的系统或发电厂失去同步，破坏了稳定运行的现象。在实际电力系统中，振荡在各国电力运行中多次发生。作为一种严重的系统事故，发生振荡时将严重影响系统的稳定性和运行机组的安全，制约着电网的功率传输能力。振荡事故的进一步扩大极易引起全系统的连锁跳闸，引发大面积停电，对人民的生活和国民经济造成重大损失。

为解决振荡问题，许多专家和学者从不同的角度，对振荡的产生机理和动态特性、影响及抑制策略等方面进行了广泛且深入的研究，现有研究主要关注振荡对发电机组和继电保护的影响，特别是振荡期间距离保护的误动问题。不同国家和地区对待线路保护中的振荡问题有所差异，例如，印度、北美和西欧电网的距离保护一般不具备有效的振荡闭锁功能，很容易造成保护误动，加速电网崩溃。有些国家和地区在应对振荡时的保护误动问题上，提出“大圆套小圆”的策略，然而对于长距离重负荷线路，这种策略将失效。我国的继电保护装置具有良好的振荡闭锁功能，且具备振荡过程中又发生故障的短时开放功能，实现单纯振荡情况下距离保护长时间可靠闭锁，但对保护闭锁后输电线路是否安全缺乏考量，对于振荡期间保护何时开放问题也尚未见研究。

鉴于此，需要关注振荡闭锁期间导线承受大幅度功率波动时的安全性能。判断输电线路是否处在安全运行状态需借助一些安全判据指标，导线的安全性取决于导线的温度、弧垂、张力这三个物理量中最先受制约的一个，由于电流焦耳发热引起的温升是最主要的原因，因此在实际工程中，一般以导线的最高允许温度来统一考虑。系统振荡时流过导线的振荡电流幅值超过正常电流许多倍，甚至与短路电流值相当或者比短路电流值还要大，但目前却缺乏振荡电流作用下导线温升响应的研究，很可能出现振荡时线路温升越限，进而引起弧垂越限，或加速线路热力退火，引起抗拉强度降低，缩短线路寿命，甚至在长时间振荡电流作用下导致线路熔断。因此，当系统发生振荡时，需要在线校核导线温度，给出温升越限告警，并及时开放被闭锁的距离保护，防止导线因温度过热而损伤，保障输电线路安全运行。

由于输电线路长距离、跨气象分区的特点，不同区段导线存在温差，很难直接引入测温元件所测的导线温度作为调度决策或保护动作判据。动态热容量(Dynamic ThermalRating，DTR)技术是基于线路实时外部天气条件对导线最大载流能力和运行温度进行评估，这类技术可以为电网运营商提供更客观的线路运行信息。有关输电线路最大允许载流量和运行温度计算方法，比较有代表性的是IEEE标准模型、CIGRE标准模型以及Morgan所提方法，上述几种方法模型大同小异，表达方法有所不同，但这些方法本质上都是建立在线路热平衡方程基础之上的，可用于计算输电线路的运行温度。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种电力系统振荡期间输电线路温度安全告警与保护方法，解决现有技术中发生非故障振荡时，保护被振荡闭锁模块闭锁后忽视了考虑输电线路安全性的技术问题，能够实现安全预警，能够保证温升越限前的可靠闭锁，而在线路温升安全越限时及时开放被闭锁的保护，发出跳闸信号，防止导线因温度过热而损伤，保障输电线路安全运行。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种电力系统振荡期间输电线路温度安全告警方法，包括以下步骤：