华电电力系统自动化第17讲调度自动化3静态安全分析和安全评定PPT课件

25.11.2020
page8
电力系统运行状况的数学模型
等式约束 fx,u0
不等式约束 hx,u0
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
25.11.2020
page9
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
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
概率充分性是指电力系统考虑计划内和非计划内元件停运 时，为用户不间断地提供电力和电量的能力。 概率充分性也常指静态可靠性，也就是在静态条件下电力 系统满足用户电力和电量的能力。 概率稳定性是指电力系统承受突然发生的扰动(例如突然短 路或非计划地失去系统元件)的能力 概率稳定性有时也称动态可靠性，也就是在动态条件下电 力系统经受住突然扰动并不间断地向用户提供电力和电量的 能力
第二十二讲 调度自动化（3）
North China Electric Power University
肖仕武，薛安成 Office:J5B309 Tel:80794899
静态安全分析
25.11.2020
page2
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
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
•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
待恢复状态：有部分地区违反了等式约束
25.11.2020
25.11.2020
page11
电力系统运行状态及状态转移
正常状态 安全状态
(校正控制)
安全裕度降低 (预防控制)
预警状态
紧急状态 （紧急控制） 解列、 切负荷
待恢复状态
(恢复控制)
满足等式和 不等式约束
不等式约 束破坏
等式约束 破坏
25.11.2020
page12
电力系统静态安全分析中的潮流算法 要对大量开断故障进行潮流计算以便确定事 故发生后系统是否会进入静态紧急状态
page10
电力系统安全控制的分类
安全控ห้องสมุดไป่ตู้：指系统工作在某一运行状态时，为 了提高其安全性，所拟订的防止事故，预防事 故的对策措施
预防控制（Preventive Control） 校正控制（Corrective Control） 紧急控制（Emergency Control） 恢复控制（Restorative Control）
i j 很小，令 coij s1 , siin jij
Vi Vj 1 忽略支路对地电容
pij bij( i
j)
i xij
j
25.11.2020
page14
直流潮流法
支路方程:
pij
i j
xij
Pi
P i P ij
j i,j i
j i,j i
ij xij
i j x x j i,j i ij j i ij
认为所有的扰动具有相同的发生概率和相同程度的后果
发展方向：基于风险的安全性评估
考虑运行方式和事件发生的概率，定量分析和研究系统的风 险
对电力系统面临的不确定性因素，给出可能性与严重性的综 合度量
25.11.2020
page7
电力系统运行状况的数学模型 －等式约束和不等式约束
节点功率平衡条件
PGi
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
25.11.2020
page4
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
NERC＝北美电力可靠性协会 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 可靠性包括概率充分性和概率稳定性两个方面
PDi
Vi Vj
ji
Gij cos
ij
Bij sin ij
0
QGi QDi Vi Vj Gij sin ij Bij cos ij 0
ji
节点电压幅值约束 VimVi ViM
发电机功率出力约束
QPGGmmii
PGi QGi
PGMi QGMi
各支路（线路、变压器）潮流约束 Iij IiMj
25.11.2020
page5
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
25.11.2020
page3
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
也可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
因此，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
25.11.2020
page6
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
电力系统中目前的安全性分析基于确定性方法
设计和运行时要求系统能够承受一系列正常扰动—N－1准 则
比正常扰动更严重的扰动依靠切机、切负荷以及解列等紧急 控制措施
主要不足之处
实时应用对潮流计算的快速性有很高的要求
速度和精度的协调
直流潮流 vs 交流潮流
25.11.2020
page13
直流潮流法的近似处理
对于输电线ij，支路有功潮流
p i jV i 2 g i jV i V jg ic j io jb is j si ijn
忽略gij电阻rij2r rij，xi2 j则:0,bij rij2 xijxi2 j 1/xij