電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析

電力系統(tǒng)平安分析3/18/20241精選ppt網(wǎng)絡(luò)平安分析是在平安監(jiān)視的根底上對實時狀態(tài)及預(yù)測的未來狀態(tài)作出分析和判斷，平安分析的功能是確定系統(tǒng)當(dāng)前的運行狀態(tài)在出現(xiàn)事故時是否平安，預(yù)防性平安分析就是在一組假設(shè)事故分析的根底上確定系統(tǒng)的平安性。N-1,N-23/18/20242精選ppt主要內(nèi)容第一章靜態(tài)平安分析第一節(jié)預(yù)想事故評定第二節(jié)自動故障選擇第二章平安約束調(diào)度第一節(jié)平安控制的模型第二節(jié)求解方法第三章動態(tài)平安分析3/18/20243精選ppt第一章靜態(tài)平安分析電力系統(tǒng)靜態(tài)平安分析是提高電力系統(tǒng)平安性的重要措施之一，它的主要內(nèi)容包括：預(yù)想事故評定自動事應(yīng)選擇預(yù)防控制3/18/20244精選ppt描述系統(tǒng)運行條件的四種狀態(tài)平安正常狀態(tài)(securenormalstate)不平安正常狀態(tài)(insecurenormalstate)緊急狀態(tài)(emergencystate)待恢復(fù)狀態(tài)(restorativestate)一般來說,電力系統(tǒng)如果在數(shù)量上和在質(zhì)量,都滿足了用戶的要求,就可認為系統(tǒng)處于正常的運行狀態(tài)。3/18/20245精選ppt電力系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)應(yīng)滿足的條件：〔1〕系統(tǒng)中各節(jié)點的有功、無功功率的供需條件必須平衡；〔2〕各節(jié)點的電壓模值不應(yīng)超過允許的上限和下限；〔3〕為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，相鄰節(jié)點間的電壓相位差不應(yīng)超過最大允許偏差；〔4〕各可控發(fā)電機組，其有功、無功功率不應(yīng)超過允許的上限和下限；〔5〕系統(tǒng)中各支路的潮流不應(yīng)超過潮流視在功率的最大允許限值。對于〔1〕稱之為功率平衡約束條件或載荷約束條件，它隸屬于等式約束條件。對于〔2)-(5)稱之為運行約條件，隸屬于不等式約束條件。只有同時滿足等式和不等式兩種約束條件的系統(tǒng)，才可認為是處于運行的正常狀態(tài)。3/18/20246精選ppt平安正常狀態(tài)：已處于正常狀態(tài)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，如果仍不違反等式約束和不等式約束時系統(tǒng)的狀態(tài)。不平安正常狀態(tài)：處于正常狀態(tài)的電力系統(tǒng)，在承受規(guī)定預(yù)想事故集的擾動過程中，只要有一個預(yù)想事故是系統(tǒng)不滿足運行約束條件時系統(tǒng)的狀態(tài)。緊急狀態(tài)：當(dāng)系統(tǒng)運行在不滿足不等式約束條件下時的狀態(tài)。待恢復(fù)狀態(tài)：當(dāng)整個系統(tǒng)處于瓦解或崩潰時的狀態(tài)。3/18/20247精選ppt第一節(jié)預(yù)想事故評定預(yù)想事故評定(又稱預(yù)想事故分析),是根據(jù)系統(tǒng)中全部可能擾動集合中的某一子集------預(yù)想事故集，來評定系統(tǒng)的平安性。在靜態(tài)平安評定中，預(yù)想事故集至少應(yīng)包括以下擾動：線路〔支路〕開斷〔lineoutage〕;發(fā)電機開斷〔generatoroutage〕。3/18/20248精選ppt一、支路開斷模擬在網(wǎng)絡(luò)的根本情況〔既未發(fā)生預(yù)想事故的情況〕潮流解求得之后，對于支路開斷模擬，通常采用的方法有：1、直流法；2、分布系數(shù)法；3、與Newton潮流算法結(jié)合的直接法；4、與快速解耦潮流算法結(jié)合的直接法；5、補償法。3/18/20249精選ppt1直流法直流法是以直流潮流法為根底的模擬單一支路開斷或多重支路開斷的直流預(yù)想事故分析法，是最為簡單、快速但可能也是最不精確的一種方法。它只能解出支路的有功功率潮流和節(jié)點電壓相位角，而不能解出支路無功功率潮流和節(jié)點電壓模值。3/18/202410精選ppt直流潮流算法模型：3/18/202411精選ppt3/18/202412精選ppt2分布系數(shù)法3/18/202413精選ppt(3)3/18/202414精選ppt3/18/202415精選ppt有了各條支路的Lij-km后，當(dāng)支路km在根本情況下Ikm乘以相應(yīng)的支路開斷分布系數(shù)Lij-km，再加上該根本情況下響應(yīng)支路的電流Iij，就得支路開斷后的個支路的新電流，即可判斷是否過負荷。3/18/202416精選ppt3與Newton潮流算法相結(jié)合的直接法3/18/202417精選ppt3/18/202418精選ppt假想支路ij并未被開斷，而用在節(jié)點I和節(jié)點j處分別注入和的方法來模擬其開斷〔圖c〕；在網(wǎng)絡(luò)接近線性的假設(shè)下，這些新注入的功率增量應(yīng)滿足以下的靈敏度方程式：3/18/202419精選ppt

所以，當(dāng)節(jié)點i和節(jié)點j上加上待求的注入功率增量后，將由下式給出網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點電壓的相應(yīng)變化：3/18/202420精選ppt3/18/202421精選ppt4與快速解耦潮流算法相結(jié)合的直接法根本思想和前一種方法相同，只是把P和Q解耦分別計算，公式如下：3/18/202422精選ppt5補償法所謂補償法是指：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中支路開斷的情況下，可以認為該支路未被開斷，而在其兩端節(jié)點處引入某一待求的功率增量或電流增量〔或稱補償功率或補償電流〕來模擬支路的開斷。3/18/202423精選ppt3/18/202424精選ppt設(shè)原網(wǎng)絡(luò)的初始狀態(tài)如圖〔a〕所示，可用網(wǎng)絡(luò)方程式表示：式中，[Y]為原網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納矩陣?，F(xiàn)在假設(shè)支路ij被開斷〔圖b〕，于是網(wǎng)絡(luò)的最終狀態(tài)定義為：式中，分別表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已被修改的導(dǎo)納矩陣和最終解。新支路用假想的節(jié)點注入電流來取代，根據(jù)圖〔b〕有：

根據(jù)圖〔d〕有：

兩式相減得：3/18/202425精選ppt模擬網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持支路未開斷前的狀態(tài)，只是節(jié)點注入電流有所變化，因此它將由下式定義：3/18/202426精選ppt為了求的最終解，我們寫出上式的第i個方程式和第j個方程式：3/18/202427精選ppt3/18/202428精選ppt二、發(fā)電機開斷模擬在網(wǎng)絡(luò)的根本潮流解求得之后，對于發(fā)電機開斷模擬，通常采用的方法有以下幾種：支流法發(fā)電量轉(zhuǎn)移分布系數(shù)法廣義發(fā)電量分布系數(shù)法計及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機開斷模擬3/18/202429精選ppt1支流法所謂直流法也是和直流潮流法配合使用的。3/18/202430精選ppt在求得后，就可求得在開斷發(fā)電機k的情況下，任一支路ij的有功功率潮流：這種支流解法雖然簡單，分析時所用的機時很少，但精度較差，而且也不能給出系統(tǒng)中的電壓和無功潮流解。3/18/202431精選ppt2發(fā)電量轉(zhuǎn)移分布系數(shù)法在已獲得網(wǎng)絡(luò)的根本潮流解后，為求發(fā)電機開斷對線路潮流所致的影響，可以利用發(fā)電量轉(zhuǎn)移分布系數(shù)法(GenerationShiftDistributionFactor,GSDF)。GSDF被定義成：它表示了：當(dāng)發(fā)電機k出現(xiàn)了1個單位的有功功率變化時，在支路ij中導(dǎo)致的有功功率變化。3/18/202432精選ppt3/18/202433精選ppt3/18/202434精選ppt3廣義發(fā)電量分布系數(shù)法增量形式的發(fā)電量轉(zhuǎn)移分布系數(shù)〔GSDF〕，在實際使用時將受到一定的限制。即當(dāng)一臺發(fā)電機開斷時，要由松弛節(jié)點提供相應(yīng)的增量予以平衡，如果系統(tǒng)中總的發(fā)電量發(fā)生變化，就要進行新的潮流計算以建立起新的初始狀態(tài)。廣義發(fā)電量分布系數(shù)〔GeneralizedGenerationDistributionFactor,GGDF),可以克服GSDF的局限性。它能在不同的系統(tǒng)發(fā)電水平下，求出因發(fā)電機開斷而對個線路潮流所致的影響。GGDF由下式定義：3/18/202435精選ppt下面來推導(dǎo)的值。3/18/202436精選ppt4計及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機開斷模擬3/18/202437精選ppt3/18/202438精選ppt第二節(jié)自動故障選擇自動故障選擇是在實時情況下，利用描描運行現(xiàn)狀的實時數(shù)據(jù)，自動地選出對應(yīng)于該現(xiàn)狀下的有意義的預(yù)想事故集，即：按每一可能的預(yù)想事故對系統(tǒng)導(dǎo)致后果嚴(yán)重程度的順序，排列出預(yù)想事故一覽表。3/18/202439精選ppt選擇終止判據(jù)，可以有兩種形式：〔1〕只分析預(yù)想事故表中的頭N個情況。如果規(guī)定的N不大，就能減少計算的執(zhí)行時間。但是這種判據(jù)也存在著如下缺點，即：如果N以后的開斷情況也會引起較嚴(yán)重的違限，那么就不能對它們做進一步的詳盡分析?！?〕對有功功率事故表，采用“在M個相繼情況中沒有出現(xiàn)線路過負荷〞的終止判據(jù)，和對無功功率事故表，采用“在M個相繼開斷情況中，沒有出現(xiàn)節(jié)點電壓違限〞的終止判據(jù)，將更為靈活，并降低了遺漏嚴(yán)重情況的可能性。缺乏之處那么是：擬作進一步A.C.潮流分析的情況數(shù),隨系統(tǒng)的運行狀況而變化,以致預(yù)想事故分析所需的計算時間周期,不得不考慮到最惡劣的條件3/18/202440精選ppt任何ACS算法,必需具有以下兩個特點才有實用價值,即:預(yù)想事故自動選擇的計算量,加上隨后對違限事故所進行的進一步A.C.潮流分析的計算量,它們的總和必須小于所有可能預(yù)想事故的A.C.分析計算量。有足夠大的俘獲率。即盡最大可能地不漏失關(guān)鍵性預(yù)想事故。ACS—AutomaticContingencySelection3/18/202441精選pptFDLF—1法本算法直接利用了快速解耦潮流〔FDLF-1〕在各種開斷情況下的第一次迭代解，所以具有一定的方便性。在這算法中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的有功功率和無功功率間只存在著弱耦合，定義了兩種行為指標(biāo)：有功功率行為指標(biāo)和無功功率行為指標(biāo)，分別表征線路潮流違限和節(jié)點電壓違限的嚴(yán)重程度。這些行為指標(biāo)都是以偏離于系統(tǒng)變量限值的多少來定義的?！?〕有功功率行為指標(biāo)3/18/202442精選ppt〔2〕電壓-無功功率行為指標(biāo)3/18/202443精選ppt負荷卸除法本算法把各節(jié)點電壓恢復(fù)到事故前的水平而需要卸去的總負荷，來作為判斷預(yù)想事故嚴(yán)重程度的行為指標(biāo)。3/18/202444精選ppt對某一規(guī)定的預(yù)想事故，其行為指標(biāo)可定義成：3/18/202445精選ppt分布系數(shù)法本方法利用了以D.C.潮流法為根底的支路開斷分布系數(shù)，算出某一預(yù)想事故下各線路的有功潮流，進而根據(jù)與線路有功潮流有關(guān)的行為指標(biāo)PI=J(P),按它們的遞減順序進行排列，就可以得到預(yù)想事故一覽表。3/18/202446精選ppt反映線路有功過負荷的行為指標(biāo)定義為：3/18/202447精選ppt提供最大載荷能力法當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生支路開斷或發(fā)電機開斷時，如果余下的線路和發(fā)電機滿足它們上、下限的約束條件，那么各發(fā)電機向系統(tǒng)提供的發(fā)電量〔或載荷量〕就必然會有所降低；愈是嚴(yán)重的事故，這一載荷量就降低得愈多。為此，本方法就以事故后各發(fā)電機能向系統(tǒng)提供的最大載荷量作為衡量事故嚴(yán)重程度的行為指標(biāo)。3/18/202448精選ppt數(shù)學(xué)式表示為：3/18/202449精選ppt第二章安全約束調(diào)度它的根本任務(wù)就是通過系統(tǒng)中可控變量的再安排(rescheduling)來移去潛在的(即因預(yù)想事故而引起的)約束條件越限現(xiàn)象，通常稱之為預(yù)防性再安排或預(yù)防性控制(簡稱預(yù)防控制)。如果系統(tǒng)已經(jīng)存在約束條件的越限現(xiàn)象，也可以通過可控變量的再安排來使之恢復(fù)到平安狀態(tài)。這種情況通常稱之為校正再安排或校正控制。3/18/202450精選ppt目前，對平安性提高問題有兩個解算方法：利用靈敏度分析和最小二乘法；利用有約束最優(yōu)化方法或稱為平安約束最優(yōu)化法〔securityconstrainedoptimization〕。預(yù)防再安排或預(yù)防控制問題的列式，可以表示為：3/18/202451精選ppt電力系統(tǒng)的有功校正平安分析支路ij的有功潮流方程式為：3/18/202452精選ppt化簡為：根據(jù)解耦線性模型，有：得：3/18/202453精選ppt用二次規(guī)劃法求解電力系統(tǒng)的平安經(jīng)濟調(diào)度問題電力系統(tǒng)中火電廠的本錢