静态安全分析(一)

第四章静态安全分析

刘宝柱电力系统研究所参考书1、高等电力网络分析张伯明2、电力系统分析（上）诸俊伟超星3、电力系统静态安全分析吴际舜超星4、现代电力系统分析王锡凡5、中国期刊网上的文献主要内容主要内容概述：运行状态及转换网络静态等值：Ward等值

线路开断模拟：直流法补偿法机组开断模拟：直流法静态频率特性法预想事故分析内容联系状态估计实时方式静态安全分析潮流计算研究方式安全运行的约束

系统负荷需求：E－满足

NE－不满足

功率平衡

运行约束：C－满足

NC－不满足

电压约束，线路潮流约束等

可靠性约束：

R－满足

NR－不满足

预想故障分析恢复控制紧急控制运行状态的划分正常状态ECR恢复状态NECNR警戒状态ECNR紧急状态ENCNR瓦解状态NENCNR预防控制校正控制发电量不足元件故障的可能后果机组故障丧失发电量线路故障机组孤立母线孤立冗余降低约束越限连锁故障系统崩溃系统解列失去负荷安全分析的迫切性60年代中期的大停电事故促进了安全分析进展安全分析目的：

用预想事故分析的方法来预知系统是否存在安全隐患，以便及早采取相应的措施防止系统发生大的事故。

1965年11月9日美国东北部大停电损失25000MW，停电13h1967年6月5日美国PJM系统大停电损失10000MW，停电12h输电线路过负荷，导致连锁跳闸！！！安全分析内容静态安全分析：判断在发生预想事故后系统是否会过负荷或电压越限的功能动态安全分析：

判断在发生预想事故后系统是否会失稳的功能外部网络静态等值概述目标：使等值后在内部网络进行的各种操作调整后的稳态分析与在全网未等值前所作的分析结果相同或十分相近。要求解内容：外部系统等值网络和等值边界节点注入电流等值内容：将原网络划分为内部节点集合、边界节点集合、外部系统集合，内部网络通过状态估计器提供潮流数据，外部网络结构和参数由上一级电网控制中心提供外部网络静态等值概述

等值目的①降低网络分析的计算量和对内存的需求②回避量测不全或无量测的网络部分，降低量测信息需求量③删除不关心的网络部分，避免分析者分散注意力我国等值主要目的①网调度中心：对某些省网进行等值处理②省调度中心：对某些与之相联的省网进行等值处理对省内某些地区进行等值处理③地调度中心：对相邻地区或省网进行等值处理静态等值概述分类：拓扑法识别法（非拓扑法）识别法：根据内部系统实时量测信息估计出外部系统的等值，如果系统发生结构改变应重新启动拓扑法：Ward等值法1949WardREI等值法1975DimoWard等值法描述系统的节点电压方程将节点分类：内部系统节点集合——I边界节点集合——B外部系统节点集合——E外部节点电压量：Ward等值法消去UE合并后实际应用时，功率代替电流上式的电流部分Ward等值法化为功率方程i12S2Si内部系统边界节点联络线等值支路等值注入S1Ward等值步骤1、选取一代表性运行方式，利用潮流计算确定电压值；2、确定内部集及边界节点集；3、消去外部系统，得到等值边界节点导纳阵4、列写等值研究系统的功率方程5、求解此等值研究系统的功率方程简单系统算例－j4－j4－j4－j41234边界节点ij0.1j0.2j0.2j0.2j0.1简化前写出相应的导纳阵并进行Ward等值简单系统算例简单系统算例等值边界导纳阵：边界节点ij1.11简化后Ward等值缺点及改进用等值网求解潮流时，迭代次数可能过多或完全不能收敛；等值网的潮流可能收敛到一个不可行解上；潮流结果可能误差很大用等值功率注入代替边界节点上的并联支路；外部网的PV节点尽量保留；实时等值的处理稀疏性——等值与否的选择缺点改进措施改进Ward等值法——缓冲等值法同心松弛：以发生预想事故的节点为中心，按各相关支路与中心联系的紧密程度可以把其余节点划分为若干层，各层受到事故扰动影响随着与中心距离增大而逐步衰减。联络线故障或边界节点上的扰动影响最大缓冲等值网：以边界母线为中心，向外保留第一层节点，同时略去该层节点间的联线，加上用Ward等值法得到的边界节点上的等值注入缓冲等值网内部系统边界节点缓冲节点等值注入缓冲支路缓冲等值网的处理1、边界点：等值注入和等值支路由常规Ward等值计算2、缓冲节点：处理为PV节点，规定有功注入为0，电压为所连边界节点电压，由于缓冲支路电阻《电抗，相角取所连边界节点电压的相角3、如果边界节点本身就是PV节点，则不需要缓冲4、当边界节点与PV相邻时，也可不设缓冲节点改进Ward等值法——Ward节点注入法1、用等值功率注入代替边界节点上的并列支路2、外部网的PV节点尽量保留，原则：

①保留具有最大无功功率输出能力的机组②保留的发电机应与内部系统电气距离较近③消去其余的所有发电机和负荷节点

i12S1S2SikPk保留的PV母线SeSt联络线改进Ward等值法——Ward节点注入法3、边界功率匹配边界节点的功率注入可以由边界节点和内部系统的状态估计器提供的电压计算得到（1）规划设计：潮流计算得到k的电压值，按照边界节点注入功率计算（2）在线应用：可令Pk=0，Uk为已知，但相角

θk未知，故Se未知。问题：如何计算Se，才能得到Si？改进Ward等值法——Ward节点注入法边界节点1的等值注入功率：其中St——联络线功率

Se——保留PV节点向节点1提供的功率

Sb——来自其他边界节点的功率为求Se，利用PQ分解法：方程数＝保留的PV节点数Ward节点注入法步骤：1、确定拟消去的外部节点集合，其中不包括拟保留的PV节点，不计外部系统的对地支路2、消去外部节点，求出边界节点间的等值支路、边界节点与保留PV节点间的等值支路3、离线应用：潮流计算得到各节点的电压大小和角度，计算出Se，则边界节点注入可求4、在线应用：在线边界匹配求出边界节点的等值注入基本节点与基本支路基本节点：外部系统中的某些节点或支路对内部系统有着较强的关联，此节点状态改变对内部系统的潮流分配有着明显的影响基本支路：连接基本节点的支路静态等值时基本节点与基本支路应尽量保留灵敏度分析确定基本节点基本节点的确定牛顿法修正方程①假定有功注入不变可得基本节点的确定基本节点集合：外部的节点中对边界节点有较大影响展开取一门槛值衡量电压灵敏度：②假定无功注入不变直流法潮流计算支路潮流：极坐标法展开：假设条件：直流法潮流计算简化为：节点i注入功率：整理：直流法潮流计算数学模型：直流法安全分析某支路开断：若支路km开断km展开：则直流法安全分析支路km开断后任一支路功率判断是否越限——支路km开断后节点相角变化量的列向量为计算方便两条线路开断kmpq支路km和pq同时开断后两条线路开断双重开断后其余支路功率增量直流法小结1、简单快速，能够适应实时安全分析之需要；2、精度不高；3、只能分析线路有功，不能明确电压、无功问题；4、利用单一支路开断结果，可以简便计算多重故障；补偿法支路开断时，在该支路两端点引入补偿电流或功率，模拟支路开断的影响原导纳阵不变，因子表不用重新计算原网络U1UiUjUnI1IiIjIn+Iij-IijIij原注入电流：新注入电流：新节点电压方程计算Iij迭加法：原网络