国际大停电事故及其教训西交大张宝会老师

1、国际大停电事故及其教训国际大停电事故及其教训 张张 保保 会会 西安交通大学西安交通大学 2006/10/16 目目 录录 1.1.国际大停电事故及其教训国际大停电事故及其教训 2.2.我国保障电网安全运行的我国保障电网安全运行的“三道防线三道防线” 3.3.电力系统广域运行信息及其应用电力系统广域运行信息及其应用 4.4.结论结论 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（1 1） 国外国外03年发生的大停电事故年发生的大停电事故特大停电事故是现代社会的灾难特大停电事故是现代社会的灾难 国家国家 发生时间发生时间 事故名称事故名称 事故后果事故后果 美国美国 2003.8.14

2、北 美 东 部北 美 东 部 网网 损失负荷损失负荷61.8gw，停电停电8州州1省省5000万人，停电面积万人，停电面积24000平方公平方公 里，最长停电里，最长停电29小时，损失小时，损失300亿美元。亿美元。 瑞典丹麦瑞典丹麦 2003.9.23瑞 典 丹瑞 典 丹 麦麦 停电停电1800mw，影响影响500万人用电，停万人用电，停6.5小时小时 意大利意大利 2003.9.28意大利意大利6,400mw的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电19小时。小时。 英国英国2003.8.28伦敦地铁伦敦地铁停电停电724mw，影响影响41万用户，万用户，50万乘

3、客被困，停电万乘客被困，停电37分钟分钟1小时小时 马来西亚马来西亚 2003.9.1马来西亚马来西亚马来西亚北方马来西亚北方5个州发生大停电事故，停电持续约个州发生大停电事故，停电持续约4个小时。个小时。 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（2 2） 美国发生的其它大停电事故美国发生的其它大停电事故预防特大停电事故是对现代科学技术的挑战预防特大停电事故是对现代科学技术的挑战 事故名称事故名称时间时间后果后果 美国东北部大停电美国东北部大停电1965.11.9最长停电时间达13h，影响居民3000万人，直 接经济损失达1亿美元。 纽约大停电事故纽约大停电事故 1977.7.

4、13停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与抢劫， 华尔街计算机停电，损失价值超过百万人小时。 美国西部网大停电美国西部网大停电1994.12.14系统解列成东西南北四个大岛，事故影响到14 个州200万人的用电。 美国西部网大停电美国西部网大停电1996.7.2系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万 用户 美国西部网大停电美国西部网大停电1996.8.10系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用 户 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（3 3） 大停电的直接原因分析：大停电的直接原因分析： v在部分元件停运检修状态下，局部发生故障；在部分元件停运检修状态下，局部发

5、生故障； v故障切除后运行状态转移中部分故障切除后运行状态转移中部分输电元件运行异常输电元件运行异常或保护误或保护误 动；动； v后备保护和自动装置后备保护和自动装置切除过载的输电元件切除过载的输电元件； v连锁过载被切除后的连锁过载被切除后的输电通道转移及系统不稳定输电通道转移及系统不稳定； v输电网络输电网络被大面积的被大面积的无序断开无序断开后低周波、低电压、高周波等后低周波、低电压、高周波等 自动装置分散动作使系统崩溃。自动装置分散动作使系统崩溃。 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（4 4） g g g g 12/10 8/8 12/8 12/10 4 16 3

6、10 3 5/4 5/4 6/4 7/4 图 1 正 常 潮 流 状 态 及 自 动 装 置 配 置 失 步 解 列 m1 失 步 解 列 m2 低 压 低 周 减 载 7 秒 动 作 各 线 路 配 置 过 负 荷 后 备 保 护 高 周 切 机 高 周 切 机 高 周 切 机 高 周 切 机 低 周 减 载 a b c d e f 2 3 4 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（5 5） g g g g 12/10 8/8 12/8 12/10 4 16 3 10 3 5/5 6/5 7/6 图2 在一条线停电检修时，另一条线路发生短路被保护切除 2 3 4 7 一、国

7、际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（6 6） g g g g 12/10 8/8 12/8 12/10 4 16 3 10 3 5/5 6/5 7/6 图3 故障切除后过负荷保护起动,由于没有正确调整潮流或调 整慢，致使切除一个输电断面，造成大范围潮流转移 a b c d e f 7 2 3 4 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（7 7） 图 4 由 于 低 压 减 载 的 动 作 时 间 与 过 负 荷 保 护 动 作 时 间 不 配 合 ， 切 除 了 连 接 f母 线 的 另 两 条 线 路 ， 损 失 f母 线 负 荷 16， 并 可 能 造 成 同

8、 步 稳 定 性 的 破 坏 3 4 7 低 压 减 载 g g g g 12/10 8/8 12/8 12/10 4 16 3 10 3 6/7 7/7 a b c d e f 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（8 8） 图5 m2断面先于m1断面失步而解列，解列后的系统功率极不平衡 6/2 7/1 3 4 5 低 压 减 载 g g g g 12/10 8/8 12/8 12/10 4 16 3 10 3 7/1 6/2 6/1 7/1 3p 3p 8p 6/5 2p m1 m2 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（9 9） 6/2 7/1 3 4

9、 5 低 压 减 载 g g g g 12/10 8/8 12/8 12/10 4 16 3 10 3 7/1 6/2 6/1 7/1 3p 3p 8p 6/5 2p m1 m2 图 6 m1断 面 再 次 失 步 解 列 ， 全 系 统 解 列 成 四 片 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（1010） g g g g 12/10 12/8 12/8 12/10 4 16 310/5 3 图7 各发电厂功率过剩，高周波切机动作，全系统瓦解 4 5 低 压 减 载 m1 m2 低 周 波 减 载 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事故及其教训（1111） 大停电事故

10、的启示：大停电事故的启示： v任意坚强的网络都存在任意坚强的网络都存在较薄弱的运行方式和严重的运较薄弱的运行方式和严重的运 行状态；行状态； v跟踪运行方式和适应运行状态的实时控制系统是跟踪运行方式和适应运行状态的实时控制系统是不可不可 缺或的；缺或的； v分散安装、独立动作的自动装置可能保护电网，分散安装、独立动作的自动装置可能保护电网，也可也可 能切跨电网能切跨电网； v电网电网主网架结构的不安全主网架结构的不安全，是大停电事故的直接原因；，是大停电事故的直接原因； v电网的电网的无序解列、开断无序解列、开断造成了恢复的困难。造成了恢复的困难。 一、国际大停电事故及其教训（一、国际大停电事

11、故及其教训（1212） 可吸取的教训：可吸取的教训： v元件的故障或扰动，在局部系统内部采取措施来消除影响，元件的故障或扰动，在局部系统内部采取措施来消除影响， 不使其扩散到局部系统外不使其扩散到局部系统外； v区域系统之间输电断面上的故障，切除故障元件后尽量区域系统之间输电断面上的故障，切除故障元件后尽量保持保持 输电断面的完整性输电断面的完整性； v反应元件反应元件运行异常的保护运行异常的保护应与系统的安全自动装置协调动作，应与系统的安全自动装置协调动作， 保证网络连接的强壮性，尽量满足输电能力与输电需求的平保证网络连接的强壮性，尽量满足输电能力与输电需求的平 衡，衡，切不可独立、无序乱动

12、切不可独立、无序乱动； v互联系统失稳后，应按功率尽可能平衡的原则互联系统失稳后，应按功率尽可能平衡的原则有序解列有序解列，避，避 免大面积停电，并有利快速恢复。免大面积停电，并有利快速恢复。 二、我国保障二、我国保障电网安全运行的电网安全运行的“三道防线三道防线” （1） 第一道防线：高速、准确地切除故障元件的继电保护第一道防线：高速、准确地切除故障元件的继电保护和和 反应被保护设备运行异常的保护反应被保护设备运行异常的保护 被我国超高压电网普遍采用的装备被我国超高压电网普遍采用的装备 利用被保护元件两端的尽可能简单的信息；利用被保护元件两端的尽可能简单的信息； 超高压系统主保护动作速度超高

13、压系统主保护动作速度10102525毫秒；毫秒； 超高压系统主保护动作正确率超高压系统主保护动作正确率99.82%;99.82%; 正在研究、未来可能装备电网的保护正在研究、未来可能装备电网的保护 利用被保护元件单端或两端故障暂态信息的继电保护利用被保护元件单端或两端故障暂态信息的继电保护 主保护动作速度主保护动作速度2 25 5毫秒毫秒 以尽可能快的速度、在尽可能小的范围内切除故障，减以尽可能快的速度、在尽可能小的范围内切除故障，减 少系统产生的少系统产生的不平衡能量不平衡能量 二、我国保障二、我国保障电网安全运行的电网安全运行的“三道防线三道防线” （2） 第二道防线：保障电网安全运行的安

14、全自动装置第二道防线：保障电网安全运行的安全自动装置 自动重合闸装置：自动重合闸装置：除减少重合于永久故障时系统不平衡能量除减少重合于永久故障时系统不平衡能量 外，尽量减少网络拓扑的变化，尽快恢复网络外，尽量减少网络拓扑的变化，尽快恢复网络输电能力输电能力； 备自投、事故减出力、自动切负荷、抽水改发电等：备自投、事故减出力、自动切负荷、抽水改发电等：快速保快速保 持持稳态稳态发输电能力与用电需求的平衡。发输电能力与用电需求的平衡。 过负荷控制过负荷控制：连锁切机、切负荷，远方切机、切负荷等。连锁切机、切负荷，远方切机、切负荷等。保保 持持稳态输电能力与输电需求稳态输电能力与输电需求的平衡。的平

15、衡。 暂态稳定控制：逻辑式连锁切机、切负荷；利用局部量的稳暂态稳定控制：逻辑式连锁切机、切负荷；利用局部量的稳 定性预测与紧急控制装置；基于离线或在线计算的区域性稳定性预测与紧急控制装置；基于离线或在线计算的区域性稳 定控制系统；定控制系统；用于保持用于保持动态动态输电能力和输电输电能力和输电需求的的平衡。需求的的平衡。 二、我国保障二、我国保障电网安全运行的电网安全运行的“三道防线三道防线” （3） 第三道防线：失步解列与频率、电压控制第三道防线：失步解列与频率、电压控制 失步解列：在互联电网失去同步后，在预定的地点解列，失步解列：在互联电网失去同步后，在预定的地点解列， 以求各子网能独立满

16、足供电需求。以求各子网能独立满足供电需求。 频率控制：通过低周减载、开启备用机组等满足频率要求，频率控制：通过低周减载、开启备用机组等满足频率要求， 通过高周切机保证频率稳定、机组安全。通过高周切机保证频率稳定、机组安全。 电压和无功控制：通过低压减载和增发无功维持电压水平，电压和无功控制：通过低压减载和增发无功维持电压水平， 防止电压崩溃。防止电压崩溃。 争取各自平衡，尽量减少对用户的损失，维持各子网的安争取各自平衡，尽量减少对用户的损失，维持各子网的安 全，创造并网条件。全，创造并网条件。 19.1 9.4 5 8 14 9 12 10 8 4 5 6 3 1 5 4 5 3 00000

17、0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 70-80 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 事故次 数：次 /年 二、我国保障二、我国保障电网安全运行的电网安全运行的“三道防线三道防线” （4） 市省级电网市省级电网 省省 大区电网大区电网 二、我国保障二、我国保障电网安全运行的电网安全运行的“三道防线三道防线” （5） “三道防线三道防线”建设中应该加强的研究：建设中应该加强的研究： 采用最佳

18、重合闸技术采用最佳重合闸技术，减少第二次故障冲击、尽可能减少网，减少第二次故障冲击、尽可能减少网 络结构和潮流的变化，维持稳态输电能力、提高暂稳极限。络结构和潮流的变化，维持稳态输电能力、提高暂稳极限。 构建输电断面或网络的输电能力保护构建输电断面或网络的输电能力保护，协调和优化在元件运，协调和优化在元件运 行异常、特别是线路过负荷后采取的网络切换，保证网络的行异常、特别是线路过负荷后采取的网络切换，保证网络的 稳态传输能力与负荷的平衡，防止元件连锁过载被切除。稳态传输能力与负荷的平衡，防止元件连锁过载被切除。 研制自适应电力系统模型和参数的暂态稳定预测与紧急控制研制自适应电力系统模型和参数的

19、暂态稳定预测与紧急控制 系统系统，提高系统的暂态稳定极限，增加网络的输电能力。，提高系统的暂态稳定极限，增加网络的输电能力。 研究自适应的失步解列与快速恢复控制系统研究自适应的失步解列与快速恢复控制系统，减少停电容量，减少停电容量 和停电时间。和停电时间。 三、电力系统广域运行信息及其可能的应用（三、电力系统广域运行信息及其可能的应用（1） 1 1、电力系统广域稳态运行信息、电力系统广域稳态运行信息 电力系统地域的广袤性、电力设备的众多性、电能传输的快电力系统地域的广袤性、电力设备的众多性、电能传输的快 速性以及电能实时的平衡特性，决定了反应电力设备运行状态速性以及电能实时的平衡特性，决定了反

20、应电力设备运行状态 和电力系统运行方式的实时信息系统，是保障电力系统安全、和电力系统运行方式的实时信息系统，是保障电力系统安全、 可靠和经济运行的基础系统。经过几十年与电网建设同步的发可靠和经济运行的基础系统。经过几十年与电网建设同步的发 展，基于五级展，基于五级scadascada静态信息采集系统的电力调度自动化系统静态信息采集系统的电力调度自动化系统 已经建立，支撑着现代的电力生产。已经建立，支撑着现代的电力生产。 这些信息反应电力系统的稳态运行情况，以分层分这些信息反应电力系统的稳态运行情况，以分层分 布式信息流结构，数据更新周期为秒钟级。布式信息流结构，数据更新周期为秒钟级。 三、电力

21、系统广域运行信息及其可能的应用（三、电力系统广域运行信息及其可能的应用（2） 2 2、电力市场信息支持系统、电力市场信息支持系统 电力市场化改革后，电能的商品属性日渐凸现，表达电能电力市场化改革后，电能的商品属性日渐凸现，表达电能 价值、价格的实时经济信息成为决定电能交易的决定性信息。价值、价格的实时经济信息成为决定电能交易的决定性信息。 因为电能在物理上的实时平衡特性，使得电能安全运行与经因为电能在物理上的实时平衡特性，使得电能安全运行与经 济交易互相制约、密不可分。同时表征二者特性的信息系统，济交易互相制约、密不可分。同时表征二者特性的信息系统， 成为市场环境下电力系统生产运行的基础信息系

22、统。成为市场环境下电力系统生产运行的基础信息系统。 这些信息反应电力市场的交易、电价、电费和电力系统的这些信息反应电力市场的交易、电价、电费和电力系统的 稳态运行情况，以分层分布式信息流和点到点的信息流结构，稳态运行情况，以分层分布式信息流和点到点的信息流结构， 数据更新周期为秒钟级。数据更新周期为秒钟级。 三、电力系统广域运行信息及其可能的应用（三、电力系统广域运行信息及其可能的应用（3） 3 3、电力系统广域动态运行信息、电力系统广域动态运行信息 描述电力设备及电力系统描述电力设备及电力系统动态行为动态行为的信息，利用这些信息的信息，利用这些信息 可以掌握和预计电力系统的动态变化规律，可以

23、掌握和预计电力系统的动态变化规律，通过施加适当的通过施加适当的 控制，调控电力系统向预定的目标变化。控制，调控电力系统向预定的目标变化。 例如：具有同步时钟、同时测量的电压、电流、功率和功例如：具有同步时钟、同时测量的电压、电流、功率和功 角信息及其高速的传递网络。角信息及其高速的传递网络。 随着全球同步时钟的出现和高速信息网络的发展，建设电随着全球同步时钟的出现和高速信息网络的发展，建设电 力系统广域动态信息系统初步具备了条件。力系统广域动态信息系统初步具备了条件。 三、电力系统广域运行信息及其可能的应用（三、电力系统广域运行信息及其可能的应用（4） 4 4、电力系统广域动态运行信息的可能应

24、用、电力系统广域动态运行信息的可能应用 快速切除故障元件的继电保护防线是不需要广域信快速切除故障元件的继电保护防线是不需要广域信 息的；广域信息下的集中协调控制系统是不可能取息的；广域信息下的集中协调控制系统是不可能取 代分散安装的继电保护装置的。代分散安装的继电保护装置的。 被保护的目标是被保护的目标是单一设备单一设备，使用两端信息判别故障已经足，使用两端信息判别故障已经足 够了；保护的可靠性要求极高，越是简单越可靠；保护的够了；保护的可靠性要求极高，越是简单越可靠；保护的 动作速度要求极高，广域信息速度不够；动作速度要求极高，广域信息速度不够； 具备广域动态运行信息将使具备广域动态运行信息

25、将使保障整个保障整个电力系统安全电力系统安全 运行的第二道、第三道防线的水平发生运行的第二道、第三道防线的水平发生“质质”的提的提 高。高。 谢谢大家！谢谢大家！ 四、输电断面安全性保护（1） 1. 输电断面安全性保护的任务 通过协调断面上的后备保护和自动装置的动作，避通过协调断面上的后备保护和自动装置的动作，避 免断面内的支路发生连锁过载跳闸，维持断面的输免断面内的支路发生连锁过载跳闸，维持断面的输 电能力，防止断面潮流的大幅度转移。电能力，防止断面潮流的大幅度转移。 预测预测出并行输电断面存在出并行输电断面存在连锁过载跳闸连锁过载跳闸的可能时，的可能时， 通过安全稳定控制系统进行紧急控制，

26、通过安全稳定控制系统进行紧急控制，消除支路过消除支路过 载载。反之，则允许过负荷保护延时跳闸。反之，则允许过负荷保护延时跳闸。 四、输电断面安全性保护（2） 2 2. . 实现安全性保护的信息条件实现安全性保护的信息条件 输电断面安全性保护需要实时获取系统级的信息，快速收输电断面安全性保护需要实时获取系统级的信息，快速收 索当前的输电断面，快速评估线路开断后断面的潮流情况，索当前的输电断面，快速评估线路开断后断面的潮流情况， 并给出可行的控制方案执行之。并给出可行的控制方案执行之。 提升提升scada/emsscada/ems系统的数据更新速度或利用快速动态信息系系统的数据更新速度或利用快速动

27、态信息系 统，刷新周期长短于统，刷新周期长短于1 1秒；将分散安装的过负荷保护和各种安秒；将分散安装的过负荷保护和各种安 全自动装置联网，构成安全稳定紧急控制系统；完成对电网全自动装置联网，构成安全稳定紧急控制系统；完成对电网 的实时监视、实时计算真、实时控制。的实时监视、实时计算真、实时控制。 四、输电断面安全性保护（3） 3. 实现输电断面安全性保护的关键技术 输电断面的在线快速搜索：输电断面的在线快速搜索： 运行状态的变化，并行输电断面也会发生变化，研究的运行状态的变化，并行输电断面也会发生变化，研究的 基于图论的并行输电断面快速搜索算法有两种：基于图论的并行输电断面快速搜索算法有两种：

28、 对于电源与负荷分布不均具有较明显断面的网络，简化对于电源与负荷分布不均具有较明显断面的网络，简化 原始网络；原始网络； 进行系统分区，建立系统状态图；进行系统分区，建立系统状态图；在系统潮在系统潮 流状态图上，流状态图上，寻找有相同电源区或负荷区的并行输电断寻找有相同电源区或负荷区的并行输电断 面面。 对于电源与负荷分布均匀的多环路网络，并行输电通道对于电源与负荷分布均匀的多环路网络，并行输电通道 也许就不存在，对这样的网络提出了基于图论的也许就不存在，对这样的网络提出了基于图论的最短路最短路 径搜索算法，径搜索算法，确定过载元件跳闸后最易遭受大功率转移确定过载元件跳闸后最易遭受大功率转移

29、的线路。的线路。 四、输电断面安全性保护（4） 输电断面连锁过载的实时预测输电断面连锁过载的实时预测 在当前状态或元件过载的紧急状态下，利用直流潮流分布 系数法进行快速安全性评估： 00 ,max ii jjjij pppp 2 iabcacbdadb j cdabaabbab xxxxx xxxxx 四、输电断面安全性保护（5） 消除输电断面过载的实时控制消除输电断面过载的实时控制 1 1、将节点分为加出力（切负荷）和减出力两类、将节点分为加出力（切负荷）和减出力两类 根据过载支路的过载量差异，评价节点对过载支路的总体根据过载支路的过载量差异，评价节点对过载支路的总体 作用，分为加出力和减出

30、力两类。当作用，分为加出力和减出力两类。当 ，节点，节点 为加出力节点，反之为减出力节点为加出力节点，反之为减出力节点。 1 min min 1 l li i l li i l p s p p sp ( ) t lli s is ( )0s i 四、输电断面安全性保护（6） 2、定义控制效果综合指标：以节点消除断面过载能力为依 据，定义消除过载线路过载量、对未满载线路的过载影响的 输电断面控制效果综合指标。 根据该指标得到加出力节点控制序列os1(i)f(pi(i)和减出力 节点控制序列os2(j)=f(pi(j)。 ( ) tt llikki pi iss min 11 min min mi

31、n 1.5 1.5 1 lk lik ij lkj li i l k j kj pp s pp p sp p sp 四、输电断面安全性保护（7） 3、确定控制节点和控制量：确定控制节点和控制量：反向等量调整发电功率， 其次减负荷功率配对调整。 定义调整对灵敏度：定义调整对灵敏度： (1)根据os1(i)和os(j)的序列寻找能降低过载支路潮流的可 调控制点i、j，对所有过载支路均要满足， 若不满 足，在序列中寻找下一节点。 (2) 根据正常支路的潮流约束，确定最大调整量 （3）确定过载支路确定应调最大量 ，并得出调整对的 最终调整量 l ijlilj ssss maxmax 12 min(,)

32、 ijijijij ppppp 0 l ij ss 1ij p 2ij p 四、输电断面安全性保护（8） 经过对几个测试系统进行仿真，该算法能快速 正确捕捉输电断面。 过载评估的更新时间是潮流计算的1/10（113 节点）。 根据综合指标确定的控制节点操作序列，保证 了形成控制方案的有效性和控制方案获得的快 速性。 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（1 1） 理论研究表明，多机电力系统在动态过程中最后一次网络操理论研究表明，多机电力系统在动态过程中最后一次网络操 作完成时应使系统不平衡能量最小，未来的系统最稳定。作完成时应使系统不平衡能量最小，未来的系统最

33、稳定。 (,)m in k ep e vvv n i n i n i n ij ijsijijisiiiji cpt 11 1 11 2 )cos(cos)( 2 1 1 11 )(cos n i n ij jiijij ji jsis dd min + 1、动态过程中网络切换优化理论、动态过程中网络切换优化理论 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（2 2） 以全系统的惯性中心坐标（动态变化）为参考，其中： 各发电机不平衡功率的一部分； 发电机间的联系电纳、电导功率； 操作完成后系统稳定平衡点； 操作完成时各机组的角度、角速度 is ii 2 itiiii

34、ppe g / ijij cd 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（3 3） 全系统的惯性中心坐标：全系统的惯性中心坐标： 1 1111 cos2 n i n ij ijij n i i n i eiicoi dpppp n i it mm 1 n i ii t coi m m 1 1 n i ii t coi m m 1 1 coiii iicoi 0,0 11 n i icoi t i n i ii i si dp m m m 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（4 4） 在确定的潮流方式下，网络切换对系统稳定性有利的

35、因素： 切换后的网络能承载切换前的潮流，即存在平衡点切换后的网络能承载切换前的潮流，即存在平衡点 ； 一般由故障前潮流满足n-1原则来保证。 切换后网络间联系尽可能强壮，增强吸收动能的能力；切换后网络间联系尽可能强壮，增强吸收动能的能力； 可用优化重合闸方式、调节直流传输功率、投入串补、 facts控制、优化切负荷容量及地点等措施。 is 1 111 ()(coscos) nnn iiisijijijs iij i pc 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（5 5） 捕捉轨迹距离稳定平衡点最近的时刻，完成网络最后切捕捉轨迹距离稳定平衡点最近的时刻，完成网络最

36、后切 换；换； 尽快切除故障，减小故障期间系统的不平衡动能，依靠尽快切除故障，减小故障期间系统的不平衡动能，依靠 高速的保护装置，减少：高速的保护装置，减少： 跟踪系统轨迹变化，当系统轨迹运动至能量最小处时完跟踪系统轨迹变化，当系统轨迹运动至能量最小处时完 成操作，需要轨迹跟踪测量、预测等条件和技术；成操作，需要轨迹跟踪测量、预测等条件和技术； 2 1 1 2 n jii i t ( , )minv 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（6 6） 2 2、网络切换优化例、网络切换优化例最佳重合闸最佳重合闸 重合方式优化：重合方式优化： 单相故障跳单相，瞬时故障

37、合单相，永久故障不重合；单相故障跳单相，瞬时故障合单相，永久故障不重合； 相间故障跳三相，最佳时间试合单相，成功则合另两相；相间故障跳三相，最佳时间试合单相，成功则合另两相； 这种重合方式最大限度地减少了重合于永久故障产生的这种重合方式最大限度地减少了重合于永久故障产生的 二次故障冲击；在故障首次切除后尽可能强的保留了网二次故障冲击；在故障首次切除后尽可能强的保留了网 络间的联系。络间的联系。 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（7 7） 重合闸合闸时刻优化重合闸合闸时刻优化 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（8 8）

38、五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（9 9） 按照最佳重合时间重合，提高故障前传输容量按照最佳重合时间重合，提高故障前传输容量1010以上以上 五、利用广域动态信息的网络切换优化（五、利用广域动态信息的网络切换优化（1010） 最佳重合时间的规律 最佳重合时间是周期性、连续变化的；受运行条件、最佳重合时间是周期性、连续变化的；受运行条件、 故障条件影响，但不明显；最佳重合时间的周期主要故障条件影响，但不明显；最佳重合时间的周期主要 取决于系统的惯性。取决于系统的惯性。 采用最佳重合闸的效益分析 无本千利无本千利离线计算最佳重合时间并整定之；离线计算最佳重合时

39、间并整定之； 一本千利一本千利保护中采用瞬时与永久故障区分技术；保护中采用瞬时与永久故障区分技术； 几本万利几本万利采用最佳重合闸装置；采用最佳重合闸装置； 六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（1 1） 1）现有暂态稳定性控制系统的识别与控制策略）现有暂态稳定性控制系统的识别与控制策略 离线计算控制策略表离线计算控制策略表：依据系统模型与参数，预想可能破坏稳定：依据系统模型与参数，预想可能破坏稳定 性的事故及其控制对策，逐次计算并提取特征量，主观形成故性的事故及其控制对策，逐次计算并提取特征量，主观形成故 障特征量与控制量的逻辑关系。障特征量与控制量的逻

40、辑关系。 在线计算控制策略表：在线计算控制策略表：在当前潮流方式下，在线计算以上内容，在当前潮流方式下，在线计算以上内容， 极大的减少了计算量。极大的减少了计算量。 判别的准确性与控制的有效性取决于模型与参数的准确性、策略判别的准确性与控制的有效性取决于模型与参数的准确性、策略 表的复杂程度、计算人员对稳定性及其控制理解的水平等，属表的复杂程度、计算人员对稳定性及其控制理解的水平等，属 于经验型。于经验型。 六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（2 2） 2）基于轨迹信息的暂态不稳定性判据 系统暂态不稳定的判据是任意一台机对系统惯性中 心不稳定： 其中：

41、判据仅与系统各发电机的轨迹 有关， 由负变正的点称为拐点。 ( )(1)( )0 iii k tk tk t (1)( ) (1) (1)( ) ii i ii tt k t tt , ii ( ) i k t 六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（3 3） 上式等价于： 11.522.533.5 -0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 功角（功角（rad） 量增度速角量增度速角 不稳定边界不稳定边界 通常意义下不稳定边界通常意义下不稳定边界 不稳定平衡点不稳定平衡点 0 )( 3 3 i pe v 六、基于

42、广域轨迹信息的暂态稳定性预测（六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（4 4） 判据的优点：判据的优点： 仅观测网络最后一次操作后系统的响应（ ）， 根据相应的变化判定系统的稳定性。 在系统到达不稳定平衡点以前即可作出暂态不稳定 的结论，有一定的预测作用。 判据实现需要的条件：判据实现需要的条件： 所有发电机动态过程中的角度、角速度的实时测量 与简单的判据计算。 , ii 六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（5 5） -100-50050100150 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 功 角 （ 度 ） 量增度速角

43、拐点 位能脊 拐点 拐点 多机系统算例 故障切除时间0.2s时，稳定相轨迹 故障切除时间0.45s时，失稳相轨迹 六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（6 6） 识别方法速度比较 算例 故障切除时刻 (秒) 故障切除后三种不同方法识别出系统是否稳定所需时 间（秒） 凹凸性方法位能脊法门槛值120度 ieee-90.4稳定稳定0.11(误判) 0.500.070.27 epri-360.13稳定稳定稳定 0.18稳定稳定 失稳（误判） 0.20.180.370.41 0.220.120.250.37 六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（六、基于广域轨迹信息的暂态稳定性预测（7 7） 3 3）轨迹的预测）轨迹