电力系统安全分析(五)

1、电力系统安全分析电力系统安全分析第五章第五章 电力系统安全分析电力系统安全分析l概概 述述l电力系统的静态等值电力系统的静态等值l静态安全分析的支路开断模拟静态安全分析的支路开断模拟l静态安全分析的发电机开断模式静态安全分析的发电机开断模式l预想事故的自动筛选预想事故的自动筛选第一节第一节 概述概述电力系统运行状态的划分网络的简化等值N-1（开断）模拟分析预想事故的筛选第二节第二节 电力系统的静态等值电力系统的静态等值l常规常规Ward等值等值l几种改进几种改进Ward等值法等值法1. Ward-PV等值等值2.解耦解耦Ward等值等值3.缓冲缓冲Ward等值等值lREI等值等值一、常规一、常

2、规Ward等值等值IYV IBEIBEIIIBBIBBBEEBEEIIIVVVYYYYYYY00IBBIBIIIBBIEQBBIIIVVYYYYYEBEEBEEQYYYY1EEEBEBIYYI1形成形成Ward等值的步骤等值的步骤EBEEBEBBYYYY1(1)选取一种有代表性的基本运行方式，选取一种有代表性的基本运行方式，计算潮流得出全网各节点电压；计算潮流得出全网各节点电压；(2)确定内部系统和边界节点，消去外部系确定内部系统和边界节点，消去外部系统，保留边界节点，得到仅含边界节点的外统，保留边界节点，得到仅含边界节点的外部等值导纳阵部等值导纳阵(3)计算出各边界节点的注入功率增量计算出各

3、边界节点的注入功率增量S (5-8),并将其加到原边界节点注入功率上并将其加到原边界节点注入功率上ijiijiijijijijjiEQiijijijijijjiiijiEQibbVgbVVQbgVVggVP02000000000020sincossincos存在的问题存在的问题l(1)用等值网络求解潮流时，迭代次数过多、用等值网络求解潮流时，迭代次数过多、甚至不收敛，或者收敛到一个不可行解上；甚至不收敛，或者收敛到一个不可行解上；l(2)潮流计算结果可能误差太大，这主要是潮流计算结果可能误差太大，这主要是由于在基本运行方式下求取的等值，而系由于在基本运行方式下求取的等值，而系统实际运行方式的变

4、化会导致外部系统实统实际运行方式的变化会导致外部系统实际注入的变化和参数发生变化，因此造成际注入的变化和参数发生变化，因此造成潮流计算的误差。潮流计算的误差。二、几种改进二、几种改进Ward等值法等值法1.Ward-PV等值等值选择保留选择保留PV节点的节点的原则是：原则是：(1)与内部系统的电气与内部系统的电气距离较短，这些距离较短，这些PV节节点对内部系统的响应点对内部系统的响应最大；最大；(2)应具有较大的无功应具有较大的无功功率储备能力；功率储备能力；(3)保留的保留的PV节点应尽节点应尽可能少。可能少。Ward-PV等值的计算步骤等值的计算步骤(1)确定待保留的确定待保留的PV节点；

5、节点；(2)外部系统的对地支路用节点注入功率模拟，形成外部系统的对地支路用节点注入功率模拟，形成只包含外部系统待消节点子集只包含外部系统待消节点子集E和边界节点和边界节点(含保含保留留PV节点节点)子集子集B的节点导纳矩阵的节点导纳矩阵YEE、YEB、YBE和和YBB;(3)求等值导纳；求等值导纳；(4)同样可用上述方法求得边界节点的注入有功和无同样可用上述方法求得边界节点的注入有功和无功，以及功，以及PV节点的注入有功功率。边界节点和保节点的注入有功功率。边界节点和保留留PV节点的电压幅值和相角可由基本情况下的全节点的电压幅值和相角可由基本情况下的全网潮流解给出（或由状态估计器给出）。网潮流

6、解给出（或由状态估计器给出）。2.解耦解耦Ward等值等值VQVBVPBBBEEBEBBBEEBEEVPVPBBBB(5-11)BBEEBEBBBEEBEEVQVQVVBBBB(5-12)B由不接地支路的电纳形成，不计节点对地由不接地支路的电纳形成，不计节点对地支路的电纳；支路的电纳；B由不接地支路的电纳和节点对地支路的电由不接地支路的电纳和节点对地支路的电纳形成，但没有纳形成，但没有PV节点对应的行和列。节点对应的行和列。2.解耦解耦Ward等值等值00EEVPBBEEBEBBBEEBEEVPVPBBBBBBEEBEBBBEEBEEVQVQVVBBBBCase1:外部系统全是外部系统全是PV

7、节点节点BBBEQBBBEQVQVBVPB 1BBEQEBEEBEBBEQBBBBBBBCase2:外部系统全是外部系统全是PQ节点节点00EEQPBBBEQBBBEQVQVBVPB 1 1EBEEBEBBEQEBEEBEBBEQBBBBBBBBBB2.解耦解耦Ward等值等值l(1)忽略外部系统的全部对地支路，使用忽略外部系统的全部对地支路，使用Guass消消元法得到有功潮流的简化网络；元法得到有功潮流的简化网络；l(2)外部系统的外部系统的PV节点接地节点接地(即即B”中无中无PV节点对应节点对应的行和列的行和列)，使用，使用Guass消元法得到无功潮流的简消元法得到无功潮流的简化网络，但

8、每个边界节点连接一个虚拟化网络，但每个边界节点连接一个虚拟PV节点。节点。等值有功网络等值有功网络等值无功网络等值无功网络3.缓冲缓冲Ward等值等值同心松弛同心松弛的概念的概念3.缓冲缓冲Ward等值等值0imVV 00immP边界节点为边界节点为PV节点，可去掉与其相连的节点，可去掉与其相连的缓冲节点，以及相邻节点的缓冲节点缓冲节点，以及相邻节点的缓冲节点三、三、REI等值等值(Radial Equivalent Independent)(1)确定边界节点集合（该节点数目越少越好）；确定边界节点集合（该节点数目越少越好）；(2)整个外部系统用虚拟参考节点整个外部系统用虚拟参考节点R和虚拟地

9、节点和虚拟地节点G代替；代替；(3)以以G节点为中心构成辐射状节点为中心构成辐射状REI等值网络，如图等值网络，如图所示所示等值条件：等值条件：(1)等值前后所有边界节等值前后所有边界节点的电压相等；点的电压相等；(2)等值前后外部系统与等值前后外部系统与边界节点的交换功率相边界节点的交换功率相等。等。0GV2*211*1,mmmVSYVSYmiiRRmiiRISVSS1*12*RRRVSY1)双双REI 将外部系统的发将外部系统的发电机和负荷分别等电机和负荷分别等效为两个效为两个REI网络，网络，电源节点又可按一电源节点又可按一定的条件归并为定的条件归并为PQ节点或节点或PV节点。节点。2)

10、加校正电源加校正电源 当实时运行状态不同于基本运行状态时，需要对等当实时运行状态不同于基本运行状态时，需要对等值网络进行实时修正，特别是边界注入功率，否则将值网络进行实时修正，特别是边界注入功率，否则将出现工程上所不允许的误差，为了避免重新在线修正出现工程上所不允许的误差，为了避免重新在线修正等值网络的各项参数，增加一个仅与边界节点相连的等值网络的各项参数，增加一个仅与边界节点相连的校正电源，以此来等效边界注入功率的变化，这种等校正电源，以此来等效边界注入功率的变化，这种等值网络也称为值网络也称为X-REI等值网络等值网络基本节点和基本支路基本节点和基本支路VVLMNHQP1D10D HNQM

11、LVV1()QLMH NVVW Q 11()WLMHN 1kkjjjVwQjn基本节点和基本支路基本节点和基本支路VVLMNHQP1D10D PHNMLVV1()PHNL MA P 11()AHNL M 1kkjjjaPjn基本节点和基本支路基本节点和基本支路VVkjkjkjkjSj wkBjESj akBjE0100VkVkkjkjjPjQVPQ第三节第三节 静态安全分析的支路开断模型静态安全分析的支路开断模型l直流法直流法l补偿法补偿法l分布系数法分布系数法一、直流法一、直流法000BP BBBBBP0000000010BBmkmkbbbbBkmkmkmkm000000000000 iji

12、jjiijjiijjjiiijjiijijPPBBBBP)0()0()0()0()0()1()1()1(kmkmkmkmbMB1)0()0()0(mkTkm0110pqpqpqkmkmkmpqkmbbMBMB10)0()0(10)0()0(二、补偿法二、补偿法TnjiIIIII,21)0(ITnijjijiIIIIIII,21IIYV1关键是求出追加支路关键是求出追加支路 上流过的电流上流过的电流 ，从，从而求得而求得ijZijI I)1()0()1()0(IIIVVV)1(1)1()0(1)0(IYVIYVjiIIjiIIijijijijijMI, 0 , 1, 0 , 1 , 0, 0 ,

13、 0)1()0(1)0()0()0(IYMVMETijTijjiVV等值阻抗可以令原网络其它节点的注入电流为等值阻抗可以令原网络其它节点的注入电流为零，仅在零，仅在i、j点分别通入正、负单位电流后，点分别通入正、负单位电流后，在在i、j点产生的电压差来求得。点产生的电压差来求得。上页图上页图ijijijijijIMYMYIYV11)(1)(由此可求得由此可求得ijTijijTijijjijiTVVZMYMVM1)()()(进而可求得进而可求得)0(11)0(1IYMMYMIYMTijijTijijTijTijijCZZZEI令令 可求得仅在可求得仅在i、j点分别通入点分别通入正、负单位电流时的

14、节点电压向量正、负单位电流时的节点电压向量1ijI支路开断后的节点电压向量支路开断后的节点电压向量)0(11)0(11)0(11)0(1)1()0(IYMMY1IYMMYIYMYIYVVVTijijTijijijijCCI三、分布系数法三、分布系数法PB1IYV1)0(11)0(1)1()0(IYMMYIYVVVTijijC一种以直流法和补偿法为基础的分布系数法一种以直流法和补偿法为基础的分布系数法PBMMBPB)0()0(11)0(1TijijC由此可得到支路由此可得到支路ij开断后支路开断后支路km上传输的有功功率上传输的有功功率PBMMBPB)0()0(11)0(1TijijC)0()0

15、(ijlkkmijkmPDPPkmijijTkmlkxCxDMBM1ijjikmijijTkmkmkmTijijTkmkmTkmkmijTkmkmijmijkijkmxxCxPxCxxxP)0()0(1)0()0(11)0(MBMPBMMBMMM(0)1(0)Tijij M B P为便于计算分布系数，进一步做如下处理，令为便于计算分布系数，进一步做如下处理，令ijTkmlkijTijllXXMBMMBM11开断支路ij所形成端口的输入电抗开断支路ij所形成端口与支路km所形成端口之间的转移电抗且考虑在此且考虑在此ijllijijTijxXxC1)(11MBM1ijllkmlklkxXxXD例例

16、5-1第四节第四节 静态安全分析的发电机开断模拟静态安全分析的发电机开断模拟l直流法直流法l分布系数法分布系数法发电机转移分布系数发电机转移分布系数综合发电量分布系数综合发电量分布系数l计及系统频率变化的发电机开断模拟计及系统频率变化的发电机开断模拟一、直流法一、直流法PPP)0()1(PBPBPPBPB)0(10)0(10)0(10)1(10)1(PB10ijjiijxP)1()1()1(kkkPPP)0()1(二、分布系数法二、分布系数法)495( kkijijGAS1.发电量转移分布系数发电量转移分布系数(Generation Shift Distribution Factor) GSD

17、F0RkGG条件：条件：节点节点K的发电机开断后支路的发电机开断后支路ij的有功功率的有功功率ijijijTijijTijijTijijTijijjiijPPxxxxxP)0(0)0()0()1()1()1()1()(PBMMMM(5-51)kkijijGAS10TijikjkijkijijXXPPxxMBPijjkikkijxXXA当系统中总发电量变化时，必须进行新的潮流计算当系统中总发电量变化时，必须进行新的潮流计算以建立起新的基本运行情况以建立起新的基本运行情况2.综合发电量分布系数综合发电量分布系数(Generalized Generation Distribution Factor)

18、 GGDF综合发电量分布系数的优点是不需指定参考综合发电量分布系数的优点是不需指定参考发电机发电机(在在GSDF中这是必要的中这是必要的)，且不受总，且不受总发电量必须保持恒定的约束。发电量必须保持恒定的约束。gNggijijGDS(5-53)kkijNggijijGDGDSgkRijkkijNggijijGDGDGDSg kRijkijijijijGDDSSS kijRijkijADD如果系统中发电机如果系统中发电机k增加发电量增加发电量 ，则支，则支路路ij中的潮流为中的潮流为kG假设将所有发电机的全部发电量都转移到参考发电假设将所有发电机的全部发电量都转移到参考发电机机R上，即各发电机的

19、发电量变化增量为上，即各发电机的发电量变化增量为RpNpGGgpp;, 2 , 1)(1RpGASSSgNppijijijij 则则(5-58)RRijpNpijijGDGDSg 1由式由式(5-53)可得可得 gNgRijRRijijGDGDS代入代入(5-58)(1RpGGASDggNgNppijijRij0 gNgRGG2.综合发电量分布系数综合发电量分布系数GGDFgNggijijGDS(5-53)kijRijkijADD(5-57)(1RpGGASDggNgNppijijRij(5-62)例例5-2三、计及系统频率变化的发电机开断模型三、计及系统频率变化的发电机开断模型LiGiiKKKniisKK1lGskKKPfkiPKKKKPfKKPkiPKKKfKPklGsisklGiiklGsiii)(HKPlGskKKPkiKhkihsii0HKPlGskKKPlGsKK HKPGGskGKPGiLiKKniGiGssGiiKKKKK1HKPskGKP第五节第五节 预想事故的自动筛选预想事故的自动筛选l评价事故的行为指标评价事故的行为指标l预想事故自动筛选算法预想事故自动筛选算法一、评价事故的行为指标一、评价事故的行为指标l原则：原则：