电力系统自动化chapter5-6EMS的网络分析功能课件

一、网络接线分析（网络拓扑）（一）网络拓扑的定义及基本功能网络拓扑分析的基本功能是根据开关的开合状态（遥信信息）和电网一次接线图来确定网络的拓扑关系（二）网络拓扑的基本术语网络元件（Component）;节点（Node);逻辑支路（LogicBranch）;保留元件（RetainedComponents）;零阻抗支路（ZeroimpedanceBranch）;母线;活岛和死岛;主母线

第六节EMS的网络分析功能一、网络接线分析（网络拓扑）第六节EMS的网络分析功1第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能2第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能3第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能4二、电力系统状态估计（一）状态估计的必要性SCADA数据库存在下面明显缺点：数据不齐全数据不精确受干扰时会出现不良数据数据不和谐第六节EMS的网络分析功能二、电力系统状态估计第六节EMS的网络分析功能5（二）状态估计的功能得到最接近于系统真实状态的最佳估计值对生数据进行不良数据（或叫坏数据）的检测与辨识，删除或改正不良数据推算出齐全而精确的电力系统运行参数纠正偶尔会出现的开关状态遥信错误估计某些可疑或未知的设备参数以现有数据预测未来的趋势和可能出现的状态确定合理的测点数量和合理的测点分布第六节EMS的网络分析功能（二）状态估计的功能第六节EMS的网络分析功能6第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能7第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能8（三）状态估计的基本原理1.测量的冗余度状态估计算法必须建立在实时测量系统有较大冗余度的基础之上。一般要求是：测量系统的冗余度＝系统独立测量数/系统状态变量数＝（1.5～3.0)电力系统的状态变量是指表征电力系统特征所需最小数目的变量第六节EMS的网络分析功能（三）状态估计的基本原理第六节EMS的网络分析功能92.状态估计的步骤（1）假定数学模型。（2）状态估计计算（3）不良数据的检测（4）不良数据的辨识3.不良数据的检测检查是否有不良测值混入或有结构错误信息

4.不良数据的辨识确定具体的不良数据或网络结构错误信息的过程。

第六节EMS的网络分析功能2.状态估计的步骤第六节EMS的网络分析功能10三、安全分析与安全控制

1．安全监视对电力系统的实时运行参数(频率、电压和功率潮流等)以及断路器、隔离开关等的状态进行监视。2．安全分析在安全监视的基础上，对电力系统的运行状态做出安全评价。包括静态安全分析和动态安全分析。3．安全控制安全控制是为保证电力系统安全运行所进行的调节、校正和控制。第六节EMS的网络分析功能三、安全分析与安全控制第六节EMS的网络分析功能11（一）电力系统的运行状态1．正常运行状态正常运行状态时，系统满足所有的约束条件。2．警戒状态扰动使电力系统总的备用裕度减少、安全水平降低后，就可能进入警戒状态。3．紧急状态如果系统发生了一个严重的故障，使运行极限被破坏，系统就进入了紧急状态。4．恢复状态电网解列切除部分负荷或电源等措施，就能够使频率电压等运行参数恢复稳定回到正常限值之内，并重新满足不等式约束条件第六节EMS的网络分析功能（一）电力系统的运行状态第六节EMS的网络分析功能12第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能13（二）静态安全分析1．预想故障分析对一组可能发生的假想故障进行在线的计算分析，校核这些故障后电力系统稳定运行方式的安全性，判断出各种故障对电力系统安全运行的危害程度。可分为三部分：故障定义、故障筛选和故障分析。第六节EMS的网络分析功能（二）静态安全分析第六节EMS的网络分析功能14（1）故障定义建立预想故障的集合。预想故障集合主要包括以下各种开断故障：单一线路开断；两条以上线路同时开断；变电站回路开断；发电机回路开断；负荷出线开断；上述各种情况的组合。（2）故障筛选故障按其对电网的危害程度进行筛选和排队

（3）故障分析对预想故障集合里的故障进行快速仿真潮流计算第六节EMS的网络分析功能（1）故障定义第六节EMS的网络分析功能152．快速潮流计算方法所采用的算法有直流潮流法、P-Q分解法和等值网络法等(1)直流潮流法将电力系统的交流潮流(有功功率和无功功率)用等值的直流电流代替，用直流电路的解法来分析电力系统的有功潮流，不考虑无功分布对有功的影响。

(2)P-Q分解法P-Q分解法占用计算机的内存少，计算速度快，精度比较高。

(3)等值网络法在安全分析中可以把系统分为两部分：待研究系统和外部系统。

第六节EMS的网络分析功能2．快速潮流计算方法第六节EMS的网络分析功能16（三）动态安全分析模式识别法、李雅普诺夫法以及扩展等面积法1．模式识别法建立在对电力系统各种运行方式的假想事故离线模拟计算的基础上的，需要事先对各种不同运行方式和故障种类进行稳定计算。然后选取少数几个表征电力系统运行的状态变量(一般是节点电压和相角)，通过自学习过程构成稳定判别式。用图5-48所示简单电力系统加以说明。图中和是两个表征电力系统的状态变量，针对不同的运行方式和假想事故，分别在平面上就标出了许多稳定情况(用○点表示)和不稳定情况(用△点表示)。第六节EMS的网络分析功能（三）动态安全分析第六节EMS的网络分析功能17第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能182.李雅普诺夫法在状态空间中找出一个包含稳定平衡点的区域，使得凡是属于这一区域的任何扰动，系统以后的运动最终都趋于稳定平衡点。这一区域称为关于稳定平衡点的渐近稳定域，简称稳定域。为了求得稳定域，需要构造李雅普诺夫函数，或称函数。通过函数和系统状态方程，就可以决定稳定域。

第六节EMS的网络分析功能2.李雅普诺夫法第六节EMS的网络分析功能193.扩展等面积法EEAC(ExtendedEqud—AreaCriteron)静态EEAC采用“在线预算，实时匹配”的控制策略。整个系统分为在线预决策子系统和实时匹配控制子系统两大部分。前者根据电网当前的运行工况，定期刷新后者的决策表，后者根据该表实施控制。

第六节EMS的网络分析功能3.扩展等面积法EEAC(ExtendedEqud—A20（四）正常运行状态（包括警戒状态）的安全控制为了保证电力系统正常运行的安全性1.在编制运行方式时就要进行安全校核；2.在实际运行中，要对电力系统进行不间断的严密监视，对电力系统的运行参数如频率、电压和线路潮流等不断地进行调整，始终保持尽可能的最佳状态；3.还要对可能发生的假想N－1事故进行后果模拟分析；4.当确认当前属警戒状态时，可对运行中的电力系统进行预防性的安全校正。

第六节EMS的网络分析功能（四）正常运行状态（包括警戒状态）的安全控制第六节21（五）紧急状态时的安全控制紧急状态的安全控制可分为三大阶段。第一阶段的控制目标是事故发生后快速而有选择地切除故障，这主要由继电保护装置和自动装置完成，目前最快可在一个周波内切除故障。第二阶段的控制目标是防止事故扩大和保持系统稳定，这需要采取各种提高系统稳定性的措施。第三阶段是在上述努力均无效的情况下，将电力系统在适当地点解列。第六节EMS的网络分析功能（五）紧急状态时的安全控制第六节EMS的网络分析功能22（六）恢复状态时的安全控制重大事故后的电力系统恢复过程是一个有序的协调过程。首先要使各独立运行部分的频率和电压都正常，消除各元件的过负荷状态，然后再将各解列部分重新并列，并逐个恢复停电用户的供电。第六节EMS的网络分析功能（六）恢复状态时的安全控制第六节EMS的网络分析功能23一、网络接线分析（网络拓扑）（一）网络拓扑的定义及基本功能网络拓扑分析的基本功能是根据开关的开合状态（遥信信息）和电网一次接线图来确定网络的拓扑关系（二）网络拓扑的基本术语网络元件（Component）;节点（Node);逻辑支路（LogicBranch）;保留元件（RetainedComponents）;零阻抗支路（ZeroimpedanceBranch）;母线;活岛和死岛;主母线

第六节EMS的网络分析功能一、网络接线分析（网络拓扑）第六节EMS的网络分析功24第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能25第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能26第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能27二、电力系统状态估计（一）状态估计的必要性SCADA数据库存在下面明显缺点：数据不齐全数据不精确受干扰时会出现不良数据数据不和谐第六节EMS的网络分析功能二、电力系统状态估计第六节EMS的网络分析功能28（二）状态估计的功能得到最接近于系统真实状态的最佳估计值对生数据进行不良数据（或叫坏数据）的检测与辨识，删除或改正不良数据推算出齐全而精确的电力系统运行参数纠正偶尔会出现的开关状态遥信错误估计某些可疑或未知的设备参数以现有数据预测未来的趋势和可能出现的状态确定合理的测点数量和合理的测点分布第六节EMS的网络分析功能（二）状态估计的功能第六节EMS的网络分析功能29第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能30第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能31（三）状态估计的基本原理1.测量的冗余度状态估计算法必须建立在实时测量系统有较大冗余度的基础之上。一般要求是：测量系统的冗余度＝系统独立测量数/系统状态变量数＝（1.5～3.0)电力系统的状态变量是指表征电力系统特征所需最小数目的变量第六节EMS的网络分析功能（三）状态估计的基本原理第六节EMS的网络分析功能322.状态估计的步骤（1）假定数学模型。（2）状态估计计算（3）不良数据的检测（4）不良数据的辨识3.不良数据的检测检查是否有不良测值混入或有结构错误信息

4.不良数据的辨识确定具体的不良数据或网络结构错误信息的过程。

第六节EMS的网络分析功能2.状态估计的步骤第六节EMS的网络分析功能33三、安全分析与安全控制

1．安全监视对电力系统的实时运行参数(频率、电压和功率潮流等)以及断路器、隔离开关等的状态进行监视。2．安全分析在安全监视的基础上，对电力系统的运行状态做出安全评价。包括静态安全分析和动态安全分析。3．安全控制安全控制是为保证电力系统安全运行所进行的调节、校正和控制。第六节EMS的网络分析功能三、安全分析与安全控制第六节EMS的网络分析功能34（一）电力系统的运行状态1．正常运行状态正常运行状态时，系统满足所有的约束条件。2．警戒状态扰动使电力系统总的备用裕度减少、安全水平降低后，就可能进入警戒状态。3．紧急状态如果系统发生了一个严重的故障，使运行极限被破坏，系统就进入了紧急状态。4．恢复状态电网解列切除部分负荷或电源等措施，就能够使频率电压等运行参数恢复稳定回到正常限值之内，并重新满足不等式约束条件第六节EMS的网络分析功能（一）电力系统的运行状态第六节EMS的网络分析功能35第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能36（二）静态安全分析1．预想故障分析对一组可能发生的假想故障进行在线的计算分析，校核这些故障后电力系统稳定运行方式的安全性，判断出各种故障对电力系统安全运行的危害程度。可分为三部分：故障定义、故障筛选和故障分析。第六节EMS的网络分析功能（二）静态安全分析第六节EMS的网络分析功能37（1）故障定义建立预想故障的集合。预想故障集合主要包括以下各种开断故障：单一线路开断；两条以上线路同时开断；变电站回路开断；发电机回路开断；负荷出线开断；上述各种情况的组合。（2）故障筛选故障按其对电网的危害程度进行筛选和排队

（3）故障分析对预想故障集合里的故障进行快速仿真潮流计算第六节EMS的网络分析功能（1）故障定义第六节EMS的网络分析功能382．快速潮流计算方法所采用的算法有直流潮流法、P-Q分解法和等值网络法等(1)直流潮流法将电力系统的交流潮流(有功功率和无功功率)用等值的直流电流代替，用直流电路的解法来分析电力系统的有功潮流，不考虑无功分布对有功的影响。

(2)P-Q分解法P-Q分解法占用计算机的内存少，计算速度快，精度比较高。

(3)等值网络法在安全分析中可以把系统分为两部分：待研究系统和外部系统。

第六节EMS的网络分析功能2．快速潮流计算方法第六节EMS的网络分析功能39（三）动态安全分析模式识别法、李雅普诺夫法以及扩展等面积法1．模式识别法建立在对电力系统各种运行方式的假想事故离线模拟计算的基础上的，需要事先对各种不同运行方式和故障种类进行稳定计算。然后选取少数几个表征电力系统运行的状态变量(一般是节点电压和相角)，通过自学习过程构成稳定判别式。用图5-48所示简单电力系统加以说明。图中和是两个表征电力系统的状态变量，针对不同的运行方式和假想事故，分别在平面上就标出了许多稳定情况(用○点表示)和不稳定情况(用△点表示)。第六节EMS的网络分析功能（三）动态安全分析第六节EMS的网络分析功能40第六节EMS的网络分析功能第六节EMS的网络分析功能412.李雅普诺夫法在状态空间中找出一个包含稳定平衡点的区域，使得凡是属于这一区域的任何扰动，系统以后的运动最终都趋于稳定平衡点。这一区域称为关于稳定平衡点的渐近稳定域，简称稳定域。为了求得稳定域，需要构造李雅普诺夫函数，或称函数。通过函数和系统状态方程，就可以决定稳定域。

第六节EMS的网络分析功能2.李雅普诺夫法第六节EMS的网络分析功能423.扩展等面积法EEAC(ExtendedEqud—AreaCriteron)静态EEAC采用“在线预算，实时匹配”的控制策略。整个系统分为在线预决策子系统和实时匹配控制子系统两大部分。