[发明专利]基于动态安全域的电力系统线路过负荷预防控制方法

说明书

本发明公开了基于动态安全域的电力系统线路过负荷预防控制方法。通过潮流计算，依次模拟电力系统线路开断下各条线路的功率并筛选出过负荷线路；若存在过负荷线路，则根据可控设备的接入位置以及潮流方向，将可控设备分为过负荷线路的送端或受端；计算可控设备对过负荷线路的最大功率调节量，构建过负荷线路的动态安全域，并据过负荷线路的功率与动态安全域的关系，判断过负荷线路在可控设备功率调节下的安全性；若无法满足动态安全域，对可控设备功率进行优化计算，根据计算结果提前改变可控设备的运行方式，可最大限度地发挥了系统快速功率调节能力和线路安全裕度，有效避免了线路过负荷造成设备损坏、供电中断甚至大面积连锁故障。

技术领域

本发明涉及电力系统保护与控制领域，具体涉及基于动态安全域的电力系统线路过负荷预防控制方法。

背景技术

电力系统元件的故障和投切易导致一回输电线路电流超过长期允许载流量，出现过负荷。线路过负荷后，发热功率大于散热功率，使得导线温度升高。若温度超过线路最高允许工作温度，则易因弧垂加大而引发短路，或因热氧化而导致导线损坏。目前仅能依靠继电保护切除过负荷线路以避免线路温度超过最高允许工作温度。但是，保护的动作导致供电中断以及电压、频率波动，可能引发发电机状态突变、失效甚至脱网，引发大面积连锁故障。

线路过负荷后的发热是一个较为缓慢的过程，通过快速降低线路功率消除过负荷，可避免温度超过最高允许工作温度，保证线路的安全。切机和切负荷是目前消除线路过负荷最常用的方法。但是，切负荷会导致较大的经济损失和供电可靠性问题。由于发电机再并网存在延时，切机不利于电力系统的故障恢复，并且大量负荷与发电机再次并网还会对电力系统产生了冲击，甚至威胁整个系统的安全稳定运行。

电源功率调节是消除线路过负荷更为高效的方法，部分学者提出可以通过调节电源功率逐步降低线路电流可避免切机切负荷以及功率大幅振荡。线路过负荷后温度达到最高允许工作温度所需的时间是线路的允许过负荷时间。部分学者将在允许过负荷时间内降低线路电流至长期允许载流量以下作为过负荷控制的目标。允许过负荷时间决定于线路的发热功率和散热功率。发热功率主要受线路电流的影响。散热功率不仅受环境影响，还与线路温度有关。然而，现有方法忽略了线路功率对发热的影响以及线路温度对散热的影响，因而将允许过负荷时间视为恒定值。部分学者考虑了不同线路功率下允许过负荷时间的不同，但是均以初始的过负荷功率来计算允许过负荷时间，忽略线路功率的变化。在电源功率的调节过程中，线路电流不断变化，必然使允许过负荷时间具有动态性。现有允许过负荷时间的计算方法不仅造成控制资源的浪费，还可能因控制目标的错漏导致线路损坏。

目前电力系统中可控设备调节速率有限，能否依靠可控设备的功率调节在线路温度达到最高允许工作温度前，将过负荷线路电流降低至长期允许载流量以内，从而实现过负荷的安全恢复尚缺少判断依据。同时，如果在可控设备功率调节无法保障过负荷线路的安全恢复情况下，应该如何结合其它方法来避免线路过负荷导致的安全问题还缺少相应的研究。因此，如何准确判断线路是否存在过负荷风险，并进行实施相应的措施消除过负荷风险，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

因此，本发明需要解决的问题是如何准确判断线路是否存在过负荷风险以及如何预防过负荷风险。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

基于动态安全域的电力系统线路过负荷预防控制方法，包括如下步骤：

S101、利用潮流计算，依次模拟目标电力系统中各条线路开断，计算各条的功率，采集各条线路的环境温度及线路温度，执行步骤S102；

S102、比较各条线路功率与其最大允许长期运行功率的大小，若任一线路的功率大于其最大允许长期运行功率，判断所述线路为过负荷线路，执行步骤S103，否则，执行步骤S106；

S103、根据目标电力系统潮流方向以及其中的可控设备接入位置，将可控设备划分为所述过负荷线路的送端可控设备或受端可控设备，执行步骤S104；