电力系统时刻处在各种内外部扰动影响之下,由于扰动而突然产生大的有功不平衡时,系统将会处于振荡、潮流转移过负荷等非故障异常运行工况,振荡和过负荷,以及由此引发的线路过热助推连锁故障发展。因此,提高继电保护应对振荡和过负荷能力的同时,还需保证输电线路电热安全,这对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。本文研究了振荡和过负荷两种非故障异常运行工况下导线的电热安全、过载热保护和后备保护方案改进等问题,主要内容如下:(1)电力系统发生振荡时的导线温升问题长期被忽视,而振荡电流作用下的导线温升响应有别于导线稳态温度计算和短路热稳定校核。针对此问题,论文在分析振荡电流特性的基础上,提出利用数值积分法计算振荡电流作用下的焦耳热功率,引入实时计算的集肤效应系数和铁心损耗系数修正电阻值,基于暂态热平衡方程得到振荡持续期间的导线温升响应过程,通过算例分析,验证了所提方法的有效性。结果表明:在高温无风恶劣气象条件下,系统振荡期间导线温度在较短的时间内会超过最高允许温度,所提方法能准确计算振荡期间导线暂态温升响应,可用于非故障异常运行工况下输电线路热保护策略提出及后备保护方案改进。(2)电网有功不平衡下系统频率和线路电流呈动态变化,需关注系统状态恢复过程中的导线电热安全,采取合理的保护策略。为此本文分析了电网有功不平衡下电流和频率的动态特性,研究了不同低频减载方案对频率恢复速率和导线温升过程的影响,提出了计及低频减载影响的输电线路过载热保护策略。通过仿真测试,验证了所提策略的有效性。仿真结果表明:扰动类型、低频减载布点情况及其整定方案,对导线温升响应及过载热保护动作时间均有影响,所提输电线路过载热保护策略能最大限度地挖掘输电线路耐受事故过负荷的能力,在兼顾系统频率恢复的同时,避免线路温升越限出现新的连锁故障。(3)现有距离保护通常采用振荡闭锁模块将保护可靠闭锁,但保护振荡闭锁和开放均未考虑振荡期间导线电热安全问题。针对此问题,本文在分析振荡期间距离保护动作行为和振荡闭锁原理的基础上,搭建了含振荡闭锁的距离保护模块和实时温升计算模块,提出了一种融合温度与阻抗判据的输电线路后备保护改进方案。最后通过算例验证了所提方案的有效性。结果表明:所提后备保护改进方案能提高振荡闭锁期间对线路电热安全的保护性能。