随着交直流混联电网的迅速发展,大容量直流闭锁引发潮流转移的频率和影响程度都有所增加,由此带来的交流输电线路过负荷问题日益突出,现有过负荷保护的不合理动作助推大范围连锁跳闸事件发展,威胁电网的安全稳定运行。因此在保证设备安全的同时,提升过负荷保护适应潮流转移的能力,实施及时有效的安全控制策略,对于防御混联电网大停电、保障电网安全运行具有重要意义。为此,论文深入研究潮流转移过负荷冲击下设备的电热安全耐受能力,建立能够准确刻画输电线路电热特性的热网络模型,基于热网络模型提出应对潮流转移冲击的过载热保护策略和过载控制方法,实现电网连锁跳闸的协同阻断。论文的主要工作如下:(1)分析潮流转移下交流设备的电热安全特性并搭建试验平台相比交流电网,交直流电网中潮流转移问题更为突出,设备的电热安全以及过负荷保护都受到更为严重的威胁。为此,论文以理论分析与试验研究相结合的方式,对潮流转移交流设备的电热安全展开分析。首先,论文研究了交流输电通道中输电线路、断路器以及互感器等多种设备的温升和过负荷耐受时间特性,得到不同设备“过载电流-耐受时间”特征曲线,通过对比分析确定了输电线路为设备电热安全薄弱环节。其次,搭建了导线温升试验平台,设计多次导线温度径向分布试验,进一步验证了导线径向温度分布规律和导线不同部位的温升响应规律;最后,试验结果与现有的导线温升标准计算对比分析发现,现有的标准计算模型难以反映导线截面的温度分布及温升响应规律,需构建精细化的输电线路电热计算模型,以准确表征输电线路电热安全耐受能力,为采取合适的保护和控制策略奠定基础。(2)基于热网络的输电线路电热特性模型及温度计算方法准确把握时变气象环境和潮流转移耦合作用下的导线电热安全耐受能力是构建过载热保护和过载优化控制的基础,现有输电线路电热模型及计算方法准确性亟待提高。针对此问题,论文建立了计及强迫对流传热影响下的输电线路热网络模型,并提出基于非线性迭代和参数辨识的两种温度计算方法。最后通过试验平台验证了所提模型的计算精度均高于IEEE和CIGRE标准。热网络模型揭示了外部强迫对流与内部电流耦合作用下输电线路的传热机理,能够有效反映潮流转移下导线的径向周向温度分布特性,为更准确的输电线路电热计算等提供理论依据。(3)基于输电线路电热安全耐受模型的过载热保护现有过负荷保护因其原理和整定方式不适用潮流转移冲击过负荷,会助推连锁跳闸事件发展,而利用线路电热安全耐受能力可提高过负荷保护应对潮流转移,在系统紧急状况时保持网架完整性。为此,论文提出一种基于输电线路电热安全耐受模型的过载热保护策略。首先,考虑实际电网运行下潮流转移时输电线路的电流形态差异对自身电热安全的影响,通过修正交流电阻及焦耳热参数计算,建立不同电流变化形态下输电线路的电热安全耐受模型。其次,提出小波包能量熵电流形态识别算法,实现线路运行电流变化形态判别及电热安全耐受模型选取。最后设计输电线路整体的过载热保护策略,并通过多种扰动下的仿真分析,验证了所提保护策略的有效性。所提保护策略能够为应对潮流转移过负荷冲击提供整定依据,有效防范电网连锁跳闸事故。(4)计及输电线路电热特性的交直流混联电网过载控制交直流混联电网出现大幅功率缺额时,利用过载热保护可以避免输电线路非故障跳闸,保持输电网络的完整性,但输电线路的短时过载耐受能力有限,还需要进一步采取过载控制,实现潮流转移平稳过渡。为此,论文引入导线动态电热特征量作为线路安全约束,协调健全直流输送功率调节、机组有功调整以及切负荷等多种手段,建立了与时间关联的动态优化控制模型。提出的优化模型以总控制代价最小为目标函数,同时考虑事故后负荷波动性及不同线路所处气象差异性的影响,经过变量优化筛选、电热耦合简化求解等环节,实现较短时间内的安全经济过载控制,有效阻断混联电网连锁跳闸事故发生。通过交直流混联测试系统,与采取不同线路安全约束条件、不同优化变量的控制方案相对比,验证了本策略的有效性。论文提出的输电线路热网络模型揭示了短时潮流转移过负荷下导线电热耦合机理,构建的过载热保护与控制方法能够充分利用输电线路的电热特性,有效阻断连锁跳闸的发展,实现了电力设备安全和系统安全的结合,可为防御电网大停电事故提供一定的参考。