电力系统调度自动化

电力系统调度自动化第一页，共二十八页，2022年，8月28日电力系统静态安全分析第二页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/282NorthChinaElectricPowerUniversity一、概述可靠性:电力系统元件、设备和系统在规定条件下和规定的时间内，完成规定功能的可能性

系统在长的运行周期中工作正常的概率表示在相当长的时间内几乎不中断地为用户提供足够的电力供应的能力安全性电力系统在意外事件下不中断用户电力供应的能力安全性与系统对意外事件的鲁棒性有关，并取决于系统的运行条件以及意外事件的发生概率稳定性扰动后系统整体性的维持能力取决于系统的运行条件和扰动的性质第三页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/283NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统的可靠性、安全性和稳定性可靠性是系统设计和运行的总体目标为保证可靠性，系统绝大部分时间必须是安全的为保证安全性，系统必须是稳定的，同时必须对其他不能归类为稳定问题的偶然事件是安全的，如设备损坏、杆塔倒塌或者人为破坏等从后果来区分安全性和稳定性两个具有相同稳定裕度的系统，如果一个系统失稳的后果比另一个更差，则前者的安全性相对较差第四页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/284NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统的可靠性、安全性和稳定性安全性和稳定性是时变的，可以通过对特定运行方式的研究进行判断可靠性是一段时间内的平均性能，只能通过对一段时间内系统性能的整体考虑进行判断可靠性是评估电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向用户供电的能力的度量指标第五页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/285NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统的可靠性、安全性和稳定性安全性分析即确定系统对预期发生的扰动的鲁棒性要求1：系统在扰动发生后能够达到新的运行状态，并且在该状态下满足所有必须的约束要求2：系统在向新的运行状态过渡的过程中不发生任何失稳现象对要求1的验证称为静态安全分析，对要求2的验证称为动态安全分析稳定性分析是安全性分析的一个组成部分，也进而是可靠性评估的一部分第六页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/286NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统运行状况的数学模型－等式约束节点功率平衡条件等式约束x是状态变量。取为节点电压幅值和相角u是控制变量，可选为发电机有功、无功出力，变压器变比，可投切的电容器，等等第七页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/287NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统运行状况的数学模型－不等式约束节点电压幅值约束发电机功率出力约束各支路（线路、变压器）潮流约束不等式约束x是状态变量。取为节点电压幅值和相角u是控制变量，可选为发电机有功、无功出力，变压器变比，可投切的电容器，等等第八页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/288NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统实时运行状态的分类正常状态：同时满足等式约束和不等式约束安全正常状态：正常状态下的电力系统，在承受一个合理的预想事故集的扰动之后，系统仍处于正常运行状态预警状态：正常状态下的电力系统，在承受规定的合理的预想事故集的扰动之后，有预想事故使系统不满足不等式约束紧急状态：满足等式约束，但不满足不等式约束恢复状态：有部分地区违反了等式约束第九页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/289NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统运行状态及安全控制安全运行状态警戒运行状态紧急状态恢复状态安全裕度降低预防控制校正控制满足等式和不等式约束不等式约束破坏等式约束破坏恢复控制第十页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2810NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统运行状态及安全控制第十一页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2811NorthChinaElectricPowerUniversity二、电力系统静态等值

网络静态等值的目的1、降低网络分析的计算量和对内存的需求量2、避开量测不全或无量测的网络部分，降低量测信息的需求量3、去除不关心的网络部分，降低系统分析量

电力系统静态等值，也称为网络化简，是利用较小规模的网络代替较大规模的网络所进行的分析方法，而且要求这种化简网络的计算精度能够满足实际需要。第十二页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2812NorthChinaElectricPowerUniversity二、电力系统静态等值静态等值已知条件：全网络拓扑结构和元件参数以及内部系统和边界系统的实时潮流解需要求解的是外部系统的等值网络和等值边界注入电流电力系统静态等值计算第十三页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2813NorthChinaElectricPowerUniversity二、电力系统静态等值

给出等值前系统

PS

结构模型，并标出内部系统

I和边界母线

B

要找到等值网络PE，计算结果与等值前的结果相接近第十四页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2814NorthChinaElectricPowerUniversity三、Ward等值

Ward等值对于线性系统而言是一种严格的等值方法消去外部系统母线子集第十五页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2815NorthChinaElectricPowerUniversity三、Ward等值第十六页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2816NorthChinaElectricPowerUniversity三、Ward等值给出全网基本方式的潮流解，确定各母线的电压2、确定拟消去的母线子集，形成导纳矩阵（只包含外部系统E和边界系统B）3、矩阵分解，得到仅含有边界母线的外部等值导纳矩阵4、计算式右端边界母线的注入功率增量第十七页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2817NorthChinaElectricPowerUniversity四、预想事故分析

预想事故分析是针对预先设定的电力系统元件（如线路、变压器、发电机、负

荷和母线等）的故障及其组合，确定它们对电力系统安全运行产生的影响。（1）按调度员的需要方便地设定预想故障（2）快速区分各种故障对电力系统安全运行的危害程度（3）准确分析严重故障后系统状态，方便而直观展示结果第十八页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2818NorthChinaElectricPowerUniversity四、预想事故分析

在早期的预想故障分析中，只进行N-1扫描式的故障选择和分析以预想故障集合方式代替N-1扫描方式，能构方便灵活地定义多重故障

预想故障集合包括各种可能的故障及其组合，可以规定监视元件及条件故障以自动产生复杂故障。第十九页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2819NorthChinaElectricPowerUniversity四、预想事故分析预想故障集合方式的优点可以更方便、更有效定义多重故障只分析感兴趣的故障组，大大提高了计算效率能灵活、方便、快速模拟和再现电网实际故障过程第二十页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2820NorthChinaElectricPowerUniversity四、预想事故分析主开断元件电网中任何元件，如变压器、线路、发电机、负荷、电容器、电抗器、开关或母线等故障可以是单重的故障可以是多重的；多重故障可以是同一类元件，多重故障是几类元件的组合第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2821NorthChinaElectricPowerUniversity四、预想事故分析可以模拟继发性故障条件监视元件及条件开断元件当主开断元件的动作引起开断监视元件越限时，条件开断元件随之动作第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2822NorthChinaElectricPowerUniversity四、预想事故分析规则集描述主开断元件动作后，调度人员按规定或经验所必须执行的操作规则集中设置了电力系统内已经制订的规程和措施。第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2823NorthChinaElectricPowerUniversity四、预想事故分析预想事故筛选在线运行条件下，利用电力系统实时信息，自动迭代出那些引起支路潮流过载、电压越限以及危害系统安全运行的预想事故；行为指标来表示它对系统造成的危害性的程度，按其从大到小的顺序排列得出预想事故一览表有功功率行为指标电压—无功功率行为指标有功功率与无功功率综合行为指标第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2824NorthChinaElectricPowerUniversity五、直流潮流算法对于输电线ij，支路有功潮流忽略电阻rij，则:忽略支路对地电容很小，令第二十五页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2825NorthChinaElectricPowerUniversity五、直流潮流算法支路方程:节点方程:B0阵的元素:PiPi1Pik第二十六页，共二十八页，2022年，8月28日2023/3/2826NorthChinaElectricPowerUniversity五、直流潮流算法直流潮流要满足假设条件

(1)rij<<xij(2)相邻母线的相角差很接近(3)各母线的电压在额定值附近(4)支路对地电容很小

求直流潮流不需要迭代，只需求解一次N-1阶方程，计算速度快直流潮流只能计算有功潮流的分布，不能计算电压幅值