电力系统自动化第14讲 电力系统调度自动化(3).ppt

1、第十四讲 电力系统调度自动化（3）,电力系统静态安全分析,North China Electric Power University,page2,2020/9/17,一、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,North China Electr

2、ic Power University,page3,2020/9/17,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,North China Electric Power University,page4,2020/9/17,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

3、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,North China Electric Power University,page5,2020/9/17,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

4、的一个组成部分，也进而是可靠性评估的一部分,North China Electric Power University,page6,2020/9/17,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,North China Electric Power University,page7,2020/9/17,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,

5、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,North China Electric Power University,page8,2020/9/17,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,North China Electric Power Uni

6、versity,page9,2020/9/17,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,North China Electric Power University,page10,2020/9/17,电力系统运行状态及安全控制,North China Electric Power University,page11,2020/9/17,二、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

7、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。,North China Electric Power University,page12,2020/9/17,二、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,North China Electric Power University,page13,2020/9/17,二、电力系统

8、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,North China Electric Power University,page14,2020/9/17,三、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,North China Electric Power University,page15,2020/9/17,三、Ward等值,North China Electric Power University,page16,2020/9/17,三、Ward等值,给出全网基本方式的

9、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,North China Electric Power University,page17,2020/9/17,四、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,

10、North China Electric Power University,page18,2020/9/17,四、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。,North China Electric Power University,page19,2020/9/17,四、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

11、实际故障过程,North China Electric Power University,page20,2020/9/17,四、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,North China Electric Power University,page21,2020/9/17,四、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,North China Electri

12、c Power University,page22,2020/9/17,四、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。,North China Electric Power University,page23,2020/9/17,四、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

13、率综合行为指标,North China Electric Power University,page24,2020/9/17,五、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,North China Electric Power University,page25,2020/9/17,五、直流潮流算法,支路方程:,节点方程:,B0阵的元素:,North China Electric Power University,page26,2020/9/17,五、直流潮流算法,直流潮流要满足假设条件 (1)rijxij (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