電力系統(tǒng)調(diào)度自動化

電力系統(tǒng)調(diào)度自動化第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/282NorthChinaElectricPowerUniversity一、概述可靠性:電力系統(tǒng)元件、設(shè)備和系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的可能性

系統(tǒng)在長的運(yùn)行周期中工作正常的概率表示在相當(dāng)長的時間內(nèi)幾乎不中斷地為用戶提供足夠的電力供應(yīng)的能力安全性電力系統(tǒng)在意外事件下不中斷用戶電力供應(yīng)的能力安全性與系統(tǒng)對意外事件的魯棒性有關(guān)，并取決于系統(tǒng)的運(yùn)行條件以及意外事件的發(fā)生概率穩(wěn)定性擾動后系統(tǒng)整體性的維持能力取決于系統(tǒng)的運(yùn)行條件和擾動的性質(zhì)第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/283NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性可靠性是系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行的總體目標(biāo)為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時間必須是安全的為保證安全性，系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，同時必須對其他不能歸類為穩(wěn)定問題的偶然事件是安全的，如設(shè)備損壞、桿塔倒塌或者人為破壞等從后果來區(qū)分安全性和穩(wěn)定性兩個具有相同穩(wěn)定裕度的系統(tǒng)，如果一個系統(tǒng)失穩(wěn)的后果比另一個更差，則前者的安全性相對較差第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/284NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性安全性和穩(wěn)定性是時變的，可以通過對特定運(yùn)行方式的研究進(jìn)行判斷可靠性是一段時間內(nèi)的平均性能，只能通過對一段時間內(nèi)系統(tǒng)性能的整體考慮進(jìn)行判斷可靠性是評估電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不間斷地向用戶供電的能力的度量指標(biāo)第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/285NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性安全性分析即確定系統(tǒng)對預(yù)期發(fā)生的擾動的魯棒性要求1：系統(tǒng)在擾動發(fā)生后能夠達(dá)到新的運(yùn)行狀態(tài)，并且在該狀態(tài)下滿足所有必須的約束要求2：系統(tǒng)在向新的運(yùn)行狀態(tài)過渡的過程中不發(fā)生任何失穩(wěn)現(xiàn)象對要求1的驗證稱為靜態(tài)安全分析，對要求2的驗證稱為動態(tài)安全分析穩(wěn)定性分析是安全性分析的一個組成部分，也進(jìn)而是可靠性評估的一部分第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/286NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的數(shù)學(xué)模型－等式約束節(jié)點功率平衡條件等式約束x是狀態(tài)變量。取為節(jié)點電壓幅值和相角u是控制變量，可選為發(fā)電機(jī)有功、無功出力，變壓器變比，可投切的電容器，等等第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/287NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的數(shù)學(xué)模型－不等式約束節(jié)點電壓幅值約束發(fā)電機(jī)功率出力約束各支路（線路、變壓器）潮流約束不等式約束x是狀態(tài)變量。取為節(jié)點電壓幅值和相角u是控制變量，可選為發(fā)電機(jī)有功、無功出力，變壓器變比，可投切的電容器，等等第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/288NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)實時運(yùn)行狀態(tài)的分類正常狀態(tài)：同時滿足等式約束和不等式約束安全正常狀態(tài)：正常狀態(tài)下的電力系統(tǒng)，在承受一個合理的預(yù)想事故集的擾動之后，系統(tǒng)仍處于正常運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警狀態(tài)：正常狀態(tài)下的電力系統(tǒng)，在承受規(guī)定的合理的預(yù)想事故集的擾動之后，有預(yù)想事故使系統(tǒng)不滿足不等式約束緊急狀態(tài)：滿足等式約束，但不滿足不等式約束恢復(fù)狀態(tài)：有部分地區(qū)違反了等式約束第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/289NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及安全控制安全運(yùn)行狀態(tài)警戒運(yùn)行狀態(tài)緊急狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)安全裕度降低預(yù)防控制校正控制滿足等式和不等式約束不等式約束破壞等式約束破壞恢復(fù)控制第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2810NorthChinaElectricPowerUniversity電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及安全控制第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2811NorthChinaElectricPowerUniversity二、電力系統(tǒng)靜態(tài)等值

網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)等值的目的1、降低網(wǎng)絡(luò)分析的計算量和對內(nèi)存的需求量2、避開量測不全或無量測的網(wǎng)絡(luò)部分，降低量測信息的需求量3、去除不關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)部分，降低系統(tǒng)分析量

電力系統(tǒng)靜態(tài)等值，也稱為網(wǎng)絡(luò)化簡，是利用較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)代替較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)所進(jìn)行的分析方法，而且要求這種化簡網(wǎng)絡(luò)的計算精度能夠滿足實際需要。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2812NorthChinaElectricPowerUniversity二、電力系統(tǒng)靜態(tài)等值靜態(tài)等值已知條件：全網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元件參數(shù)以及內(nèi)部系統(tǒng)和邊界系統(tǒng)的實時潮流解需要求解的是外部系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)和等值邊界注入電流電力系統(tǒng)靜態(tài)等值計算第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2813NorthChinaElectricPowerUniversity二、電力系統(tǒng)靜態(tài)等值

給出等值前系統(tǒng)

PS

結(jié)構(gòu)模型，并標(biāo)出內(nèi)部系統(tǒng)

I和邊界母線

B

要找到等值網(wǎng)絡(luò)PE，計算結(jié)果與等值前的結(jié)果相接近第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2814NorthChinaElectricPowerUniversity三、Ward等值

Ward等值對于線性系統(tǒng)而言是一種嚴(yán)格的等值方法消去外部系統(tǒng)母線子集第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2815NorthChinaElectricPowerUniversity三、Ward等值第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2816NorthChinaElectricPowerUniversity三、Ward等值給出全網(wǎng)基本方式的潮流解，確定各母線的電壓2、確定擬消去的母線子集，形成導(dǎo)納矩陣（只包含外部系統(tǒng)E和邊界系統(tǒng)B）3、矩陣分解，得到僅含有邊界母線的外部等值導(dǎo)納矩陣4、計算式右端邊界母線的注入功率增量第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2817NorthChinaElectricPowerUniversity四、預(yù)想事故分析

預(yù)想事故分析是針對預(yù)先設(shè)定的電力系統(tǒng)元件（如線路、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)

荷和母線等）的故障及其組合，確定它們對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生的影響。（1）按調(diào)度員的需要方便地設(shè)定預(yù)想故障（2）快速區(qū)分各種故障對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的危害程度（3）準(zhǔn)確分析嚴(yán)重故障后系統(tǒng)狀態(tài)，方便而直觀展示結(jié)果第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2818NorthChinaElectricPowerUniversity四、預(yù)想事故分析

在早期的預(yù)想故障分析中，只進(jìn)行N-1掃描式的故障選擇和分析以預(yù)想故障集合方式代替N-1掃描方式，能構(gòu)方便靈活地定義多重故障

預(yù)想故障集合包括各種可能的故障及其組合，可以規(guī)定監(jiān)視元件及條件故障以自動產(chǎn)生復(fù)雜故障。第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2819NorthChinaElectricPowerUniversity四、預(yù)想事故分析預(yù)想故障集合方式的優(yōu)點可以更方便、更有效定義多重故障只分析感興趣的故障組，大大提高了計算效率能靈活、方便、快速模擬和再現(xiàn)電網(wǎng)實際故障過程第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2820NorthChinaElectricPowerUniversity四、預(yù)想事故分析主開斷元件電網(wǎng)中任何元件，如變壓器、線路、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、電容器、電抗器、開關(guān)或母線等故障可以是單重的故障可以是多重的；多重故障可以是同一類元件，多重故障是幾類元件的組合第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2821NorthChinaElectricPowerUniversity四、預(yù)想事故分析可以模擬繼發(fā)性故障條件監(jiān)視元件及條件開斷元件當(dāng)主開斷元件的動作引起開斷監(jiān)視元件越限時，條件開斷元件隨之動作第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2822NorthChinaElectricPowerUniversity四、預(yù)想事故分析規(guī)則集描述主開斷元件動作后，調(diào)度人員按規(guī)定或經(jīng)驗所必須執(zhí)行的操作規(guī)則集中設(shè)置了電力系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)制訂的規(guī)程和措施。第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2823NorthChinaElectricPowerUniversity四、預(yù)想事故分析預(yù)想事故篩選在線運(yùn)行條件下，利用電力系統(tǒng)實時信息，自動迭代出那些引起支路潮流過載、電壓越限以及危害系統(tǒng)安全運(yùn)行的預(yù)想事故；行為指標(biāo)來表示它對系統(tǒng)造成的危害性的程度，按其從大到小的順序排列得出預(yù)想事故一覽表有功功率行為指標(biāo)電壓—無功功率行為指標(biāo)有功功率與無功功率綜合行為指標(biāo)第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2824NorthChinaElectricPowerUniversity五、直流潮流算法對于輸電線ij，支路有功潮流忽略電阻rij，則:忽略支路對地電容很小，令第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2825NorthChinaElectricPowerUniversity五、直流潮流算法支路方程:節(jié)點方程:B0陣的元素:PiPi1Pik第二十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日2023/3/2826NorthChinaElectricPowerUniversity五、直流潮流算法直流潮流要滿足假設(shè)條件

(1)rij<<xij(2)相鄰母線的相角差很接近(3)各母線的電壓在額定值附近(4)支路對地電容很小

求直流潮流不需要迭代，只需求解一次N-1階方程，計算速度快直流潮流只能計算有功潮流的分布，不能計算電壓幅值