電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性

1、電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性Power System Security and StabilityPower System Security and Stability20112011年秋季年秋季研究生課程研究生課程第一章電力系統(tǒng)安全分析主要內(nèi)容安全性、穩(wěn)定性、可靠性概念安全性、穩(wěn)定性、可靠性概念N-1N-1安全準(zhǔn)則安全準(zhǔn)則預(yù)想事故分析預(yù)想事故分析安全約束調(diào)度安全約束調(diào)度一、概述一、概述電力系統(tǒng)安全性：電力系統(tǒng)安全性： 指電力系統(tǒng)突然發(fā)生擾動(dòng)指電力系統(tǒng)突然發(fā)生擾動(dòng)( (例如突然短路或例如突然短路或非計(jì)劃失去電力系統(tǒng)元件非計(jì)劃失去電力系統(tǒng)元件) )時(shí)不間斷地向用戶(hù)提供時(shí)不間斷地向

2、用戶(hù)提供電力和電量的能力；電力和電量的能力； 指電力系統(tǒng)的整體性，即電力系統(tǒng)維持聯(lián)合指電力系統(tǒng)的整體性，即電力系統(tǒng)維持聯(lián)合運(yùn)行的能力。運(yùn)行的能力。電力系統(tǒng)安全運(yùn)行應(yīng)滿(mǎn)足以下三類(lèi)條件：電力系統(tǒng)安全運(yùn)行應(yīng)滿(mǎn)足以下三類(lèi)條件： 系統(tǒng)負(fù)荷需求（用系統(tǒng)負(fù)荷需求（用E E表示）表示） 運(yùn)行約束（無(wú)潮流和電壓越限，用運(yùn)行約束（無(wú)潮流和電壓越限，用C C表示）表示） 可靠性約束（可靠性約束（預(yù)想事故分析，預(yù)想事故分析，用用R R表示）表示）針對(duì)這三類(lèi)條件電力系統(tǒng)可分為五種狀態(tài)：針對(duì)這三類(lèi)條件電力系統(tǒng)可分為五種狀態(tài)： 正常狀態(tài) ECR警戒狀態(tài) ECR*恢復(fù)狀態(tài) E*CR*緊急狀態(tài) EC*R*瓦解狀態(tài) E*C*R*

3、預(yù)防預(yù)防控制控制安全安全校正校正恢復(fù)恢復(fù)控制控制緊急緊急控制控制 正常狀態(tài)：滿(mǎn)足全部正常狀態(tài)：滿(mǎn)足全部三類(lèi)條件，能滿(mǎn)足全部三類(lèi)條件，能滿(mǎn)足全部負(fù)荷又沒(méi)有越限，而且能承受預(yù)想故障的沖擊。負(fù)荷又沒(méi)有越限，而且能承受預(yù)想故障的沖擊。 警戒狀態(tài)：警戒狀態(tài)：能滿(mǎn)足全部負(fù)荷又沒(méi)有越限，但能滿(mǎn)足全部負(fù)荷又沒(méi)有越限，但承受不了預(yù)想事故的沖擊。若針對(duì)預(yù)想故障采取預(yù)承受不了預(yù)想事故的沖擊。若針對(duì)預(yù)想故障采取預(yù)防性控制，系統(tǒng)可以回到正常狀態(tài)。防性控制，系統(tǒng)可以回到正常狀態(tài)。 緊急狀態(tài)：緊急狀態(tài)：能滿(mǎn)足全部負(fù)荷但已出現(xiàn)支路或能滿(mǎn)足全部負(fù)荷但已出現(xiàn)支路或電壓越限。若及時(shí)采取安全校正措施，系統(tǒng)可以回電壓越限。若及時(shí)采取安

4、全校正措施，系統(tǒng)可以回到警戒狀態(tài)或正常狀態(tài)；否則可能導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。到警戒狀態(tài)或正常狀態(tài)；否則可能導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。 瓦解狀態(tài)：全部三類(lèi)條件破壞，不能滿(mǎn)足全瓦解狀態(tài)：全部三類(lèi)條件破壞，不能滿(mǎn)足全部負(fù)荷需求。采取緊急控制防止事故擴(kuò)大，過(guò)渡到部負(fù)荷需求。采取緊急控制防止事故擴(kuò)大，過(guò)渡到恢復(fù)狀態(tài)。恢復(fù)狀態(tài)。 恢復(fù)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)：事故不再擴(kuò)大，事故不再擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)元件越限解網(wǎng)絡(luò)元件越限解除，但許多用戶(hù)尚未恢復(fù)供電，通過(guò)恢復(fù)控制，使除，但許多用戶(hù)尚未恢復(fù)供電，通過(guò)恢復(fù)控制，使系統(tǒng)回到正常狀態(tài)。系統(tǒng)回到正常狀態(tài)。電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全水平：電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全水平： 可以理解為系統(tǒng)承受偶發(fā)性事故沖擊而不致破壞可以理解為系

5、統(tǒng)承受偶發(fā)性事故沖擊而不致破壞的能力。在實(shí)際運(yùn)行中，一般用安全儲(chǔ)備系數(shù)和干的能力。在實(shí)際運(yùn)行中，一般用安全儲(chǔ)備系數(shù)和干擾出現(xiàn)的概率確定一個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)前的安全水平。擾出現(xiàn)的概率確定一個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)前的安全水平。 與事故概率有關(guān)與事故概率有關(guān)。 與其是否有足夠的安全儲(chǔ)備有關(guān)。與其是否有足夠的安全儲(chǔ)備有關(guān)。 安全儲(chǔ)備可以理解為備用容量安全儲(chǔ)備可以理解為備用容量 ，包括有功備用、，包括有功備用、無(wú)功備用和線路傳輸能力備用等。無(wú)功備用和線路傳輸能力備用等。 備用容量備用容量能能否發(fā)揮作用與電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式否發(fā)揮作用與電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式有密切關(guān)系。有密切關(guān)系。 如何保證電力系統(tǒng)安全性：如何保證電力系統(tǒng)安全

6、性：規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段：規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段： 電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃應(yīng)與負(fù)荷增長(zhǎng)相適應(yīng)，并電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃應(yīng)與負(fù)荷增長(zhǎng)相適應(yīng)，并有足夠備用。有足夠備用。 合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使電力系統(tǒng)具有足夠的合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使電力系統(tǒng)具有足夠的抗干擾能力?？垢蓴_能力。 合理選擇電力元件，保證設(shè)備質(zhì)量。合理選擇電力元件，保證設(shè)備質(zhì)量。運(yùn)行管理階段：運(yùn)行管理階段： 及時(shí)維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備，保證其完好性。及時(shí)維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備，保證其完好性。 優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù)。優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù)。 N N1 1安全準(zhǔn)則安全準(zhǔn)則：判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則。又稱(chēng)單一故障判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則。又稱(chēng)單一故障安全準(zhǔn)則。

7、按照這一準(zhǔn)則，電力系統(tǒng)的安全準(zhǔn)則。按照這一準(zhǔn)則，電力系統(tǒng)的N N個(gè)元件中的任個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)不造成因其他線路過(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)障而被切除后，應(yīng)不造成因其他線路過(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶(hù)停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰致用戶(hù)停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿(mǎn)足時(shí)，則要考慮采用增加等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿(mǎn)足時(shí)，則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。N N1 1原則與可靠性分析相比較，它的計(jì)算簡(jiǎn)便，原則與可靠性分析相比較，它的計(jì)算簡(jiǎn)便，不需搜集

8、元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡(jiǎn)不需搜集元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡(jiǎn)便的安全檢查準(zhǔn)則，在歐美一些電力公司得到了廣泛便的安全檢查準(zhǔn)則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應(yīng)用。應(yīng)用。判斷線路是否過(guò)負(fù)荷，通常使用線路發(fā)熱條件的判斷線路是否過(guò)負(fù)荷，通常使用線路發(fā)熱條件的載流量極限值。載流量極限值。局限性：需要量化評(píng)價(jià)時(shí)，須引入可靠性計(jì)算。局限性：需要量化評(píng)價(jià)時(shí)，須引入可靠性計(jì)算。 在我國(guó)，在我國(guó)，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則（DL755-2001DL755-2001）規(guī)定了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求、規(guī)定了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求、安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)及安全穩(wěn)定的計(jì)算方

9、法。安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)及安全穩(wěn)定的計(jì)算方法。其中：其中： N N1 1安全準(zhǔn)則安全準(zhǔn)則：正常運(yùn)行方式下的電力系統(tǒng)：正常運(yùn)行方式下的電力系統(tǒng)中任一元件無(wú)故障或因故障斷開(kāi)，電力系統(tǒng)應(yīng)能中任一元件無(wú)故障或因故障斷開(kāi)，電力系統(tǒng)應(yīng)能保證穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電，其它元件不過(guò)負(fù)荷，保證穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電，其它元件不過(guò)負(fù)荷，電壓和頻率均在允許值范圍內(nèi)。電壓和頻率均在允許值范圍內(nèi)。應(yīng)用：靜態(tài)安全分析（單一元件無(wú)故障斷開(kāi)）應(yīng)用：靜態(tài)安全分析（單一元件無(wú)故障斷開(kāi)）動(dòng)態(tài)安全分析（單一元件故障后斷開(kāi)的穩(wěn)定動(dòng)態(tài)安全分析（單一元件故障后斷開(kāi)的穩(wěn)定性分析）性分析）某些多個(gè)元件同時(shí)退出運(yùn)行的事件也要考核。某些多個(gè)元件同時(shí)退出運(yùn)行的事件也

10、要考核。安全性、穩(wěn)定性、可靠性的關(guān)系安全性、穩(wěn)定性、可靠性的關(guān)系 穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)可以連續(xù)向負(fù)荷正常供電的穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)可以連續(xù)向負(fù)荷正常供電的狀態(tài)。保證穩(wěn)定是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要條件。狀態(tài)。保證穩(wěn)定是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要條件。 不穩(wěn)定后果：系統(tǒng)崩潰。不穩(wěn)定后果：系統(tǒng)崩潰。 安全：指運(yùn)行中所有電氣設(shè)備必須在不超過(guò)它們安全：指運(yùn)行中所有電氣設(shè)備必須在不超過(guò)它們?cè)试S的電壓、電流和頻率的幅值和時(shí)間限幅內(nèi)運(yùn)行。允許的電壓、電流和頻率的幅值和時(shí)間限幅內(nèi)運(yùn)行。 不安全的后果：設(shè)備損壞。不安全的后果：設(shè)備損壞。 安全性：表征系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)抗干擾能力，屬運(yùn)行安全性：表征系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)抗干擾能力，屬運(yùn)行范疇。

11、范疇。可靠性：長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常供電的概率，屬規(guī)劃可靠性：長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常供電的概率，屬規(guī)劃范疇。范疇。 是對(duì)電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需是對(duì)電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶(hù)供電能力的度量。數(shù)量不間斷地向電力用戶(hù)供電能力的度量。廣義可靠性：包括充裕度和安全性二方面。廣義可靠性：包括充裕度和安全性二方面。充裕度（充裕度（ adequancyadequancy，也稱(chēng)靜態(tài)可靠性）：指電力，也稱(chēng)靜態(tài)可靠性）：指電力系統(tǒng)維持連續(xù)供給用戶(hù)總的電力需求和總電系統(tǒng)維持連續(xù)供給用戶(hù)總的電力需求和總電量的能力，同時(shí)考慮到元件的計(jì)劃停運(yùn)及合量的能力，同時(shí)考慮到元件的計(jì)劃停運(yùn)及合理的期望非計(jì)劃停運(yùn)

12、。表征電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)性能。理的期望非計(jì)劃停運(yùn)。表征電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)性能。安全性：動(dòng)態(tài)的可靠性。安全性：動(dòng)態(tài)的可靠性。l 可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的總體目標(biāo)可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的總體目標(biāo)n為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時(shí)間必須是安全的為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時(shí)間必須是安全的n為保證安全性，系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，同時(shí)必須對(duì)其為保證安全性，系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，同時(shí)必須對(duì)其他不能歸類(lèi)為穩(wěn)定問(wèn)題的偶然事件是安全的，如設(shè)他不能歸類(lèi)為穩(wěn)定問(wèn)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備損壞、桿塔倒塌或者人為破壞等不存在絕對(duì)安全的電力系統(tǒng)。不存在絕對(duì)安全的電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中目前的安全性分析基于確定性方法電力系統(tǒng)中

13、目前的安全性分析基于確定性方法 設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)要求系統(tǒng)能夠承受一系列正常擾動(dòng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)要求系統(tǒng)能夠承受一系列正常擾動(dòng)NN1 1準(zhǔn)則。準(zhǔn)則。 比正常擾動(dòng)更嚴(yán)重的擾動(dòng)依靠切機(jī)、切負(fù)荷以及解比正常擾動(dòng)更嚴(yán)重的擾動(dòng)依靠切機(jī)、切負(fù)荷以及解列等緊急控制措施。列等緊急控制措施。主要不足之處主要不足之處 認(rèn)為所有的擾動(dòng)具有相同的發(fā)生概率和相同程度的認(rèn)為所有的擾動(dòng)具有相同的發(fā)生概率和相同程度的后果后果發(fā)展方向：基于風(fēng)險(xiǎn)的安全性評(píng)估發(fā)展方向：基于風(fēng)險(xiǎn)的安全性評(píng)估 考慮運(yùn)行方式和事件發(fā)生的概率，定量分析和研究考慮運(yùn)行方式和事件發(fā)生的概率，定量分析和研究系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn) 對(duì)電力系統(tǒng)面臨的不確定性因素，給出可能性與

14、嚴(yán)對(duì)電力系統(tǒng)面臨的不確定性因素，給出可能性與嚴(yán)重性的綜合度量。重性的綜合度量。電力系統(tǒng)安全分析與控制的主要內(nèi)容電力系統(tǒng)安全分析與控制的主要內(nèi)容 ： 電力系統(tǒng)調(diào)度要實(shí)行電力系統(tǒng)調(diào)度要實(shí)行“事故預(yù)想事故預(yù)想”制度。這是根制度。這是根據(jù)已有知識(shí)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)想：電力系統(tǒng)運(yùn)行在某一情據(jù)已有知識(shí)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)想：電力系統(tǒng)運(yùn)行在某一情況下出現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)如何處理；在另一種運(yùn)行情況況下出現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)如何處理；在另一種運(yùn)行情況時(shí)出現(xiàn)異常又該如何處理，等等。但人工預(yù)想的事故時(shí)出現(xiàn)異常又該如何處理，等等。但人工預(yù)想的事故只能是少量的，偏重于預(yù)想反事故措施。它對(duì)當(dāng)前系只能是少量的，偏重于預(yù)想反事故措施。它對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)

15、行狀態(tài)的安全水平很難做出全面的評(píng)價(jià)。統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全水平很難做出全面的評(píng)價(jià)。 在電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)度之后，用計(jì)算在電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)度之后，用計(jì)算機(jī)代替人工事故預(yù)想，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)視機(jī)代替人工事故預(yù)想，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)視(SM(SM，Security Monitering)Security Monitering)和安全分析和安全分析(SA(SA，Security Security Analysis)Analysis)并提出安全控制對(duì)策，把電力系統(tǒng)調(diào)度自并提出安全控制對(duì)策，把電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化推向了能量管理系統(tǒng)動(dòng)化推向了能量管理系統(tǒng)(EMS)(EMS)階段。一般說(shuō)來(lái)，電

16、階段。一般說(shuō)來(lái)，電力系統(tǒng)安全力系統(tǒng)安全分析與控制分析與控制的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。 安全監(jiān)視安全監(jiān)視 利用電力系統(tǒng)信息收集和傳輸系統(tǒng)所獲得的電力利用電力系統(tǒng)信息收集和傳輸系統(tǒng)所獲得的電力系統(tǒng)和環(huán)境變量的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)和信息，使運(yùn)行人員系統(tǒng)和環(huán)境變量的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)和信息，使運(yùn)行人員能正確而及時(shí)地識(shí)別電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。能正確而及時(shí)地識(shí)別電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。 電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)校核實(shí)時(shí)電流或電壓是否已到極電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)校核實(shí)時(shí)電流或電壓是否已到極限。校核項(xiàng)目包括母線電壓、注入有功和無(wú)功功率、限。校核項(xiàng)目包括母線電壓、注入有功和無(wú)功功率、線路有功和無(wú)功功率、頻率、斷路器狀態(tài)

17、及操作次數(shù)線路有功和無(wú)功功率、頻率、斷路器狀態(tài)及操作次數(shù)等。如果校核的結(jié)果是越限則報(bào)警，如果逼近極限值等。如果校核的結(jié)果是越限則報(bào)警，如果逼近極限值則予以顯示。則予以顯示。安全分析安全分析 在安全監(jiān)視的基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)對(duì)預(yù)想事故的在安全監(jiān)視的基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)對(duì)預(yù)想事故的影響進(jìn)行評(píng)估：分析電力系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)在發(fā)影響進(jìn)行評(píng)估：分析電力系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)在發(fā)生預(yù)想事故后是否安全；確定在出現(xiàn)預(yù)想事故后為生預(yù)想事故后是否安全；確定在出現(xiàn)預(yù)想事故后為保持系統(tǒng)安全運(yùn)行采取的校正措施。保持系統(tǒng)安全運(yùn)行采取的校正措施。 靜態(tài)安全分析：只考慮靜態(tài)安全分析：只考慮預(yù)想預(yù)想事故后穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的安事故后穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的安全性

18、，而不考慮從當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)向事故后穩(wěn)定運(yùn)行全性，而不考慮從當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)向事故后穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程。判斷是否會(huì)發(fā)生過(guò)負(fù)荷或電狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程。判斷是否會(huì)發(fā)生過(guò)負(fù)荷或電壓越限。壓越限。 動(dòng)態(tài)安全分析：包括事故后動(dòng)態(tài)過(guò)程的安全分析。動(dòng)態(tài)安全分析：包括事故后動(dòng)態(tài)過(guò)程的安全分析。目前動(dòng)態(tài)安全分析還處在研究階段。目前動(dòng)態(tài)安全分析還處在研究階段。安全控制安全控制 安全控制是指在電力系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)下，為了安全控制是指在電力系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)下，為了保護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所進(jìn)行的各種調(diào)節(jié)、校正和控保護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所進(jìn)行的各種調(diào)節(jié)、校正和控制。制。 常規(guī)調(diào)度控制：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下安全控常規(guī)調(diào)度控制

19、：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下安全控制的首要任務(wù)是監(jiān)視不斷變化著的電力系統(tǒng)狀態(tài)，并制的首要任務(wù)是監(jiān)視不斷變化著的電力系統(tǒng)狀態(tài)，并根據(jù)日負(fù)荷曲線調(diào)整運(yùn)行方式和進(jìn)行正常的操作控制，根據(jù)日負(fù)荷曲線調(diào)整運(yùn)行方式和進(jìn)行正常的操作控制，使系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，以滿(mǎn)足正常使系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，以滿(mǎn)足正常供電的需要。供電的需要。 預(yù)防性安全控制：是指在進(jìn)行控制時(shí)電力系統(tǒng)并未預(yù)防性安全控制：是指在進(jìn)行控制時(shí)電力系統(tǒng)并未受到干擾，之所以對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)行控制是因?yàn)榘踩艿礁蓴_，之所以對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)行控制是因?yàn)榘踩治鲆呀?jīng)顯示電力系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)在出現(xiàn)某種分析已經(jīng)顯示電力系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)在出現(xiàn)某種

20、事故時(shí)是不安全的。實(shí)行預(yù)防性安全控制之后會(huì)提事故時(shí)是不安全的。實(shí)行預(yù)防性安全控制之后會(huì)提高電力系統(tǒng)的安全性。但是，安全分析時(shí)所假定的高電力系統(tǒng)的安全性。但是，安全分析時(shí)所假定的事故可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)。如果為了預(yù)防這種事故可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)。如果為了預(yù)防這種可能出現(xiàn)又不一定出現(xiàn)的不安全狀態(tài)，需要使正?？赡艹霈F(xiàn)又不一定出現(xiàn)的不安全狀態(tài)，需要使正常運(yùn)行方式和接線方式有很大改變而影響正常運(yùn)行經(jīng)運(yùn)行方式和接線方式有很大改變而影響正常運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性時(shí)，要由運(yùn)行人員來(lái)作出判斷，決定是否需要濟(jì)性時(shí)，要由運(yùn)行人員來(lái)作出判斷，決定是否需要進(jìn)行這種預(yù)防性控制。進(jìn)行這種預(yù)防性控制。 安全控制還包括緊急狀態(tài)下的安全

21、控制和事故后安全控制還包括緊急狀態(tài)下的安全控制和事故后的恢復(fù)控制。廣義地理解安全控制也包括對(duì)電能質(zhì)的恢復(fù)控制。廣義地理解安全控制也包括對(duì)電能質(zhì)量和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的控制。量和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的控制。二、預(yù)想故障分析二、預(yù)想故障分析 電力系統(tǒng)安全分析是分析運(yùn)行中的電力系統(tǒng)在出電力系統(tǒng)安全分析是分析運(yùn)行中的電力系統(tǒng)在出現(xiàn)事故時(shí)是否能夠繼續(xù)保持正常狀態(tài)運(yùn)行。這里所謂現(xiàn)事故時(shí)是否能夠繼續(xù)保持正常狀態(tài)運(yùn)行。這里所謂的事故是根據(jù)運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)假定的事故。這些事故的事故是根據(jù)運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)假定的事故。這些事故的結(jié)果，或者使一條或幾條電力線路斷開(kāi)，或使變壓的結(jié)果，或者使一條或幾條電力線路斷開(kāi)，或使變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷斷開(kāi)

22、，或者發(fā)生以上情況的組合。器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷斷開(kāi)，或者發(fā)生以上情況的組合。確定出現(xiàn)事故時(shí)系統(tǒng)是否安全就是通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算在確定出現(xiàn)事故時(shí)系統(tǒng)是否安全就是通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算在發(fā)生以上各種假定的事故時(shí)，是否有線路過(guò)負(fù)荷或超發(fā)生以上各種假定的事故時(shí)，是否有線路過(guò)負(fù)荷或超過(guò)允許傳輸極限，是否有節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓，系統(tǒng)是否會(huì)失過(guò)允許傳輸極限，是否有節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓，系統(tǒng)是否會(huì)失去穩(wěn)定等。如果不會(huì)出現(xiàn)上述情況，系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行去穩(wěn)定等。如果不會(huì)出現(xiàn)上述情況，系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)就是安全的，否則就是不安全的。狀態(tài)就是安全的，否則就是不安全的。 定義：定義： 預(yù)想故障分析預(yù)想故障分析是指針對(duì)預(yù)先設(shè)定的電力系統(tǒng)元是指針對(duì)預(yù)先設(shè)定的電力系

23、統(tǒng)元件的故障及組合，確定它們對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的件的故障及組合，確定它們對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響。影響。 預(yù)想故障分析預(yù)想故障分析是能量管理系統(tǒng)（是能量管理系統(tǒng)（EMSEMS）的重要）的重要功能之一。一般的說(shuō)，其包括故障定義與分類(lèi)、故功能之一。一般的說(shuō)，其包括故障定義與分類(lèi)、故障篩選和故障分析三部分。障篩選和故障分析三部分。主要功能：主要功能： 按調(diào)度員的需要方便地設(shè)置預(yù)想故障；按調(diào)度員的需要方便地設(shè)置預(yù)想故障； 快速區(qū)分各種故障對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的?？焖賲^(qū)分各種故障對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的危 害程度；害程度； 準(zhǔn)確分析嚴(yán)重故障后系統(tǒng)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)可準(zhǔn)確分析嚴(yán)重故障后系統(tǒng)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)可 視化。視化。

24、故障定義與分類(lèi)：故障定義與分類(lèi)：目的：目的：提高預(yù)想故障分析的準(zhǔn)確程度；提高預(yù)想故障分析的準(zhǔn)確程度； 降低預(yù)想故障分析的計(jì)算量；降低預(yù)想故障分析的計(jì)算量； 改善預(yù)想故障分析的靈活性。改善預(yù)想故障分析的靈活性。在定義在定義預(yù)想故障集時(shí)，采用物理分類(lèi)方式；預(yù)想故障集時(shí)，采用物理分類(lèi)方式；在分析過(guò)程中，對(duì)故障按危害程度分類(lèi)。在分析過(guò)程中，對(duì)故障按危害程度分類(lèi)。 早期只進(jìn)行早期只進(jìn)行n-1n-1式故障選擇和分析，隨著電網(wǎng)式故障選擇和分析，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)和規(guī)模的擴(kuò)大，調(diào)度人員更重視多重結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)和規(guī)模的擴(kuò)大，調(diào)度人員更重視多重故障分析。故障分析。 但若進(jìn)行但若進(jìn)行n-2n-2或或n-3n-3掃描方式

25、，在技術(shù)上是不現(xiàn)掃描方式，在技術(shù)上是不現(xiàn)實(shí)的。實(shí)的。 故采用預(yù)想故障集合方式代替故采用預(yù)想故障集合方式代替n-1n-1掃描方式。掃描方式。優(yōu)點(diǎn)：方便、有效定義多重故障；優(yōu)點(diǎn)：方便、有效定義多重故障； 只分析感興趣故障組，提高計(jì)算效率；只分析感興趣故障組，提高計(jì)算效率； 靈活、快速模擬和再現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)際故障過(guò)程。靈活、快速模擬和再現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)際故障過(guò)程。 預(yù)想故障集合由調(diào)度或運(yùn)行分析人員給出，它預(yù)想故障集合由調(diào)度或運(yùn)行分析人員給出，它包括各種可能的故障及其組合。并且可以規(guī)定監(jiān)視包括各種可能的故障及其組合。并且可以規(guī)定監(jiān)視元件和條件故障以自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)雜故障。運(yùn)行中使用元件和條件故障以自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)雜故障。運(yùn)行中

26、使用者可以激活感興趣的故障組進(jìn)行分析計(jì)算。者可以激活感興趣的故障組進(jìn)行分析計(jì)算。預(yù)想故障集合的結(jié)構(gòu)：預(yù)想故障集合的結(jié)構(gòu)： 以物理分類(lèi)方式按層次定義預(yù)想故障集合。以物理分類(lèi)方式按層次定義預(yù)想故障集合。預(yù)想故預(yù)想故障集合障集合故障組故障組故障故障-主開(kāi)斷元件主開(kāi)斷元件-條件監(jiān)視元件條件監(jiān)視元件-條件開(kāi)斷元件條件開(kāi)斷元件-規(guī)則集規(guī)則集一個(gè)完整的一個(gè)完整的故障故障由四部分組成：主開(kāi)斷元件、由四部分組成：主開(kāi)斷元件、條件監(jiān)視元件、條件開(kāi)斷元件和規(guī)則集。條件監(jiān)視元件、條件開(kāi)斷元件和規(guī)則集。主開(kāi)斷元件主開(kāi)斷元件：可以是電網(wǎng)中的任何元件。故障可：可以是電網(wǎng)中的任何元件。故障可以是單一的，也可以是多重的。多重故

27、障可以是以是單一的，也可以是多重的。多重故障可以是同類(lèi)元件，也可以是幾類(lèi)元件的組合。同類(lèi)元件，也可以是幾類(lèi)元件的組合。條件監(jiān)視元件和條件開(kāi)斷元件：條件監(jiān)視元件和條件開(kāi)斷元件：配合使用，可以配合使用，可以模擬繼發(fā)性故障。實(shí)際系統(tǒng)中，某些元件故障將模擬繼發(fā)性故障。實(shí)際系統(tǒng)中，某些元件故障將引發(fā)其它元件的開(kāi)斷，需引入條件開(kāi)斷的概念。引發(fā)其它元件的開(kāi)斷，需引入條件開(kāi)斷的概念。主開(kāi)斷元件動(dòng)作主開(kāi)斷元件動(dòng)作開(kāi)斷監(jiān)視元件越限開(kāi)斷監(jiān)視元件越限條件開(kāi)斷元件動(dòng)作條件開(kāi)斷元件動(dòng)作規(guī)則集規(guī)則集：描述主開(kāi)斷元件動(dòng)作后，調(diào)度人員按規(guī)：描述主開(kāi)斷元件動(dòng)作后，調(diào)度人員按規(guī)定或經(jīng)驗(yàn)所必須執(zhí)行的操作。將專(zhuān)家系統(tǒng)的思想定或經(jīng)驗(yàn)所必

28、須執(zhí)行的操作。將專(zhuān)家系統(tǒng)的思想引入預(yù)想事故分析。引入預(yù)想事故分析。故障組故障組：具有某種特征的若干故障的集合。這些物：具有某種特征的若干故障的集合。這些物理特征可以是：理特征可以是：按故障重?cái)?shù)劃分，如一重、二重、三重等；按故障重?cái)?shù)劃分，如一重、二重、三重等；按按開(kāi)斷元件類(lèi)型劃分，如線路、變壓器等；開(kāi)斷元件類(lèi)型劃分，如線路、變壓器等；按地區(qū)劃分，如哈爾濱地區(qū)、佳木斯地區(qū)等；按地區(qū)劃分，如哈爾濱地區(qū)、佳木斯地區(qū)等；按電壓等級(jí)劃分，如按電壓等級(jí)劃分，如500kV500kV，220kV220kV等。等。已定義的故障可以放到一個(gè)已定義的故障可以放到一個(gè)故障組或多個(gè)故障組中。故障組或多個(gè)故障組中。故障集合

29、故障集合：全部定義的故障組的總稱(chēng)。：全部定義的故障組的總稱(chēng)。 各故障組在缺省條件下是激活的，可以對(duì)有關(guān)各故障組在缺省條件下是激活的，可以對(duì)有關(guān)故障組設(shè)置故障組設(shè)置“停用停用”標(biāo)志，在故障掃描中就會(huì)跳標(biāo)志，在故障掃描中就會(huì)跳過(guò)這些故障，只分析激活的故障組。過(guò)這些故障，只分析激活的故障組。 采用故障集合的方式，提高了預(yù)想故障分析的采用故障集合的方式，提高了預(yù)想故障分析的有效性，節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，又可靈活方便地設(shè)定有效性，節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，又可靈活方便地設(shè)定分析目標(biāo)，優(yōu)越性遠(yuǎn)勝于分析目標(biāo)，優(yōu)越性遠(yuǎn)勝于n-1n-1掃描方式。掃描方式。故障掃描：故障掃描： 也稱(chēng)故障篩選，對(duì)故障集合中的故障進(jìn)行預(yù)處理。也稱(chēng)故

30、障篩選，對(duì)故障集合中的故障進(jìn)行預(yù)處理。目的：避免不必要的計(jì)算，加快預(yù)想故障分析的速度。目的：避免不必要的計(jì)算，加快預(yù)想故障分析的速度。方法：方法： 直接法：快速計(jì)算故障后潮流。直接法：快速計(jì)算故障后潮流。 直流潮流法：直流潮流法：將交流潮流用等值的將交流潮流用等值的直流潮流代替，直流潮流代替，甚至只用直流電路的解法分析有功潮流，忽略無(wú)功分布對(duì)有功甚至只用直流電路的解法分析有功潮流，忽略無(wú)功分布對(duì)有功的影響，準(zhǔn)確性差。的影響，準(zhǔn)確性差。 P-QP-Q分解法分解法 等值網(wǎng)絡(luò)法：等值網(wǎng)絡(luò)法：一般用一般用WardWard等值或等值或REI等值。等值。 分布系數(shù)法分布系數(shù)法 間接法，又稱(chēng)性能指標(biāo)法。不直

31、接計(jì)算潮流，間接法，又稱(chēng)性能指標(biāo)法。不直接計(jì)算潮流，僅利用產(chǎn)生故障時(shí)的某些數(shù)據(jù)進(jìn)行排隊(duì)，快速性好精僅利用產(chǎn)生故障時(shí)的某些數(shù)據(jù)進(jìn)行排隊(duì)，快速性好精度低。度低。 性能指標(biāo)有三類(lèi)：基于支路有功潮流；基于母線性能指標(biāo)有三類(lèi)：基于支路有功潮流；基于母線電壓；基于母線電壓和無(wú)功注入。電壓；基于母線電壓和無(wú)功注入。例如：有功行為指標(biāo)：例如：有功行為指標(biāo)：支路支路l的權(quán)重的權(quán)重2max1llNllpPPWPIL支路支路l的有功的有功支路支路l的極限有功的極限有功，故障判斷：故障判斷： 系統(tǒng)解列判斷：按快速系統(tǒng)解列判斷：按快速P-QP-Q分解法得到節(jié)點(diǎn)分解法得到節(jié)點(diǎn)電納矩陣電納矩陣BB后，因子表對(duì)角線有零元素判

32、為解列，后，因子表對(duì)角線有零元素判為解列，因?yàn)橐驗(yàn)锽B秩小于秩小于n-1n-1； 非線性故障非線性故障(如電壓無(wú)功類(lèi)故障如電壓無(wú)功類(lèi)故障) ； 非連續(xù)故障非連續(xù)故障（如變壓器分接頭變化（如變壓器分接頭變化 或機(jī)組無(wú)功越限或機(jī)組無(wú)功越限 ） ； 故障性能指標(biāo)。其他故障可用性能指標(biāo)近似故障性能指標(biāo)。其他故障可用性能指標(biāo)近似判斷對(duì)電力系統(tǒng)安全的危害程度。判斷對(duì)電力系統(tǒng)安全的危害程度。故障詳細(xì)分析：故障詳細(xì)分析： 全潮流分析全潮流分析 P-V P-V轉(zhuǎn)換潮流轉(zhuǎn)換潮流 快速潮流（不重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析和形成因子快速潮流（不重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析和形成因子表，對(duì)表，對(duì)BB、B”B”快速修正）快速修正）故障集合故障集

33、合解列故障解列故障非解列故障非解列故障非連續(xù)非連續(xù)故障故障非線性非線性故障故障其它其它故障故障其它其它故障故障有害有害故障故障故障定義故障定義故障掃描故障掃描詳細(xì)分析詳細(xì)分析地區(qū)電網(wǎng)靜態(tài)安全分析的特殊性地區(qū)電網(wǎng)靜態(tài)安全分析的特殊性 與網(wǎng)、省調(diào)電網(wǎng)不同，地區(qū)電網(wǎng)多為輻射與網(wǎng)、省調(diào)電網(wǎng)不同，地區(qū)電網(wǎng)多為輻射狀。地區(qū)電網(wǎng)任一支路元件開(kāi)斷，都可能造成狀。地區(qū)電網(wǎng)任一支路元件開(kāi)斷，都可能造成網(wǎng)絡(luò)解列或失去電源及負(fù)荷，從而形成多個(gè)弧網(wǎng)絡(luò)解列或失去電源及負(fù)荷，從而形成多個(gè)弧島節(jié)點(diǎn)。對(duì)地區(qū)電網(wǎng)來(lái)講，最重要的是不失去島節(jié)點(diǎn)。對(duì)地區(qū)電網(wǎng)來(lái)講，最重要的是不失去負(fù)荷。為保證用戶(hù)供電的可靠性，需裝備大量負(fù)荷。為保證用戶(hù)供電的可靠性，需裝備大量的備用電源自動(dòng)投入裝置的備用電源自動(dòng)投入裝置(BATS)(BATS)。 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致母線停電時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致母線停電時(shí)，滿(mǎn)足投入條件的滿(mǎn)足投入條件的BATSBATS開(kāi)始動(dòng)作，并合上開(kāi)始動(dòng)作，并合上備用電源的開(kāi)關(guān)，給停電母線恢復(fù)供電。備用電源的開(kāi)關(guān)，給停電母線恢復(fù)供電。這樣，就能大大減少母線停電的幾率，這樣，就能大大減少母線停電的幾率，從而保證供電的可靠性。如果不考慮從而保證供電的可靠性。如果不考慮BATSBATS的動(dòng)作，傳統(tǒng)靜態(tài)安全分析的結(jié)果的動(dòng)作，傳統(tǒng)靜態(tài)安全分析的結(jié)果往往是直接甩負(fù)荷，這并不符合電網(wǎng)運(yùn)往往是直接甩負(fù)荷，這并不符合電網(wǎng)運(yùn)行