现代电力系统分析-安全分析课件

3、离线应用：潮流计算得到各节点的电压大小和角 度，计算出Se，则边界节点注入可求
4、在线应用：在线边界匹配求出边界节点的等值注入
基本节点与基本支路
基本节点：外部系统中的某些节点或支路对内部系统有 着较强的关联，此节点状态改变对内部系统的潮流分配 有着明显的影响 基本支路：连接基本节点的支路
静态等值时基本节点与基本支路应尽量保留
θk未知，故Se未知。
问题：如何计算Se，才能得到Si？
改进Ward等值法——Ward节点注入法
∑ 边界节点1的等值注入功率：S1 = St − (Se + Sb )
其中 St——联络线功率
Se——保留PV节点向节点1提供的功率
Sb——来自其他边界节点的功率
为求Se，利用PQ分解法： 方程数＝保留的PV节点数
直流法安全分析
支路km开断后任一支路功率
( ) [ ] Pij(1) = Bij θi(1) −θ j(1) = Bij (θi(0) + Δθi ) − (θ j(0) + Δθ j )
[ ] = Bij (θi(0) −θ j(0) ) + (Δθi − Δθ j )
= Pij(0) + ΔPij
⎤ ⎥ ⎥⎦
实际应用时，功率代替电流
I
=
⎡ S~ ⎢⎢⎣U
⎤∗ ⎥ ⎥⎦
=
diag (U
∗)−1S ∗
上式的电流部分
⎡ ⎢
IB
⎢⎣
− YBEYE−E1 II
IE
⎤ ⎥ ⎥⎦
=
⎢⎢⎡⎜⎜⎝⎛ ⎢
S U
B B
⎢
⎢
⎢⎣
⎟⎟⎠⎞∗
− YBEYE−E1
⎜⎜⎝⎛
S U
I I
⎟⎟⎠⎞∗
⎜⎜⎝⎛
S U
E E
IE IB
⎢ ⎢⎣
II
⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦
U E = YE−E1IE − YE−E1YEBU B
Ward等值法
消去UE 合并后
⎢⎡YBB − YBEYE−E1YEB
⎢⎣
YIB
YBI YII
⎤ ⎥ ⎥⎦
⎡U ⎢⎢⎣U
B I
⎤ ⎥ ⎥⎦
=
⎡ ⎢
IB
⎢⎣
− YBEYE−E1 IE II
灵敏度分析确定基本节点
基本节点的确定
牛顿法修正方程
⎡ΔP ⎤ ⎢⎣ΔQ⎥⎦
=
−⎢⎣⎡MH
N ⎤⎡Δθ ⎤
L
⎥⎦⎢⎣ΔU
⎥ ⎦
①假定有功注入不变
⎡0 ⎤
⎢⎣ΔQ
⎥ ⎦
=
−⎢⎡ ⎣
H M
N ⎤⎡Δθ ⎤
L
⎥⎦ ⎢⎣ΔU
⎥ ⎦
( ) 可得 ΔQ = − L − MH −1N ΔU
( ) ΔU = − L − MH −1N −1ΔQ = WΔQ
电压约束，线路潮流约束等
可靠性约束： R－满足 N R －不满足
预想故障分析
运行状态的划分
正常状态 E C R
恢复 控制
预防 控制
恢复状态 NE C NR
警戒状态 E C NR
紧急 控制
瓦解状态 NE NC NR
校正 控制
紧急状态 E NC NR
元件故障的可能后果
机组故障
丧失发电量 机组孤立
发电量不足 约束越限
= Δθ km + Δθ pq
双重开断后其余支路功率增量
ΔPij
=
Bij (Δθi
− Δθ j )
=
Bij [(Δθi km
− Δθ km j ) + (Δθi pq
−
Δθ
pq j
)]
= ΔPijkm + ΔPijpq
直流法小结
1、简单快速，能够适应实时安全分析之需要； 2、精度不高； 3、只能分析线路有功，不能明确电压、无功问题； 4、利用单一支路开断结果，可以简便计算多重故障；
z1967年6月5日 美国PJM系统大停电
损失10000MW，停电12h
输电线路过负荷，导致连锁跳闸！！！
安全分析内容
z 静态安全分析： 判断在发生预想事故后系统是否会过负荷或电 压越限的功能
z 动态安全分析： 判断在发生预想事故后系统是否会失稳的功能
主要内容
主要内容概述： 运行状态及转换
网络静态等值： Ward等值
#
#
#
#
#⎥
⎢⎢0 " 0 " 0 " − bpq " bpq " 0⎥⎥
q
⎢#
#
#
#
#
#⎥
⎢ ⎢⎣0
"
0
"
0
"
0
"
0
"
⎥ 0⎥⎦
两条线路开断
( ) Δθ = −(B0′ )−1 θk(0)ΔBk + θm(0)ΔBm + θ p(0)ΔBp + θq(0)ΔBq
( ) = −(B0′ )−1 θk(0)ΔBk + θm(0)ΔBm ) − (B0′ )−1(θ p(0)ΔBp + θq(0)ΔBq
① 网调度中心：对某些省网进行等值处理
② 省调度中心：对某些与之相联的省网进行等值处理 对省内某些地区进行等值处理
③ 地调度中心：对相邻地区或省网进行等值处理
静态等值概述
z分 类：拓扑法 识别法（非拓扑法 ） z 识别法：根据内部系统实时量测信息估计出外
部系统的等值，如果系统发生结构改 变应重新启动 z 拓扑法： Ward等值法 1949 Ward REI 等值法 1975 Dimo
⎡ ΔP1 ⎤
⎢ ⎢
V1
⎢#
⎥ ⎥ ⎥
=
[B' ]⎢⎢⎡#Δθ1
⎤ ⎥ ⎥
⎢ ⎢
ΔPk
⎥ ⎥
⎢⎣Δθ
k
⎥ ⎦
⎢⎣ Vk ⎥⎦
Ward节点注入法
步骤：
1、确定拟消去的外部节点集合，其中不包括拟保留的 PV节点，不计外部系统的对地支路
2、消去外部节点，求出边界节点间的等值支路、边界 节点与保留PV节点间的等值支路
线路故障
母线孤立 冗余降低
系统解列 连锁故障
失去负荷 系统崩溃
安全分析的迫切性
z 安全分析目的： 用预想事故分析的方法来预知系统是否存在安 全隐患，以便及早采取相应的措施防止系统发 生大的事故。
60年代中期的大停电事故促进了安全分析进展
z1965年11月9日 美国东北部大停电
损失25000MW，停电13h
注入电流
z目标：使等值后在内部网络进行的各种操作调整后 的稳态分析与在全网未等值前所作的分析结果相同或 十分相近。
外部网络静态等值概述
z 等值目的
① 降低网络分析的计算量和对内存的需求 ② 回避量测不全或无量测的网络部分，降低量测
信息需求量 ③ 删除不关心的网络部分，避免分析者分散注意力
z 我国等值主要目的
⎟⎟⎠⎞*
⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦
Ward等值法
化为功率方程
⎡U ⎢
∗ B
⎢⎣
U
∗ I
⎤ ⎥ ⎥⎦
⎡ ⎢ ⎢⎣
IB
−

YBEYE−E1 II
IE
⎤ ⎥ ⎥⎦
=
⎡
⎢ ⎢
S
∗ B
⎢
⎢⎣
−
U
B∗ YBEYE−E1
⎜⎜⎝⎛
SE UE
SI∗
⎟⎟⎠⎞*
⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦
内 联络线 1
部
2
系
S1 S2 等值注入 Si
静态安全分析
参考书
1、高等电力网络分析 2、电力系统分析（上） 3、电力系统静态安全分析 4、现代电力系统分析 5、中国期刊网上的文献
张伯明 诸俊伟 吴际舜 王锡凡
超星 超星
内容联系
潮流计算 研究方式
状态估计 实时方式
静态安全分析
安全运行的约束
系统负荷需求： E－满足 NE－不满足
功率平衡
运行约束： C－满足 N C －不满足
0⎥
⎢⎣ 4.0000
0
0
0 - 3.9000⎥⎦
⎡- 7.8000 4.0000
0
0⎤
⎢ YEE = j⎢⎢
4.0000 - 7.8000 0 4.0000
4.0000 - 7.8000
0 4.0000
⎥ ⎥ ⎥
⎢ ⎣
0
0
4.0000 - 3.9000
⎥ ⎦
简单系统算例
YEB = j[4.0000
改进措施
z 用等值功率注入代替边界节点上的并联支路； z 外部网的PV节点尽量保留； z 实时等值的处理 z 稀疏性——等值与否的选择
改进Ward等值法——缓冲等值法
同心松弛：以发生预想事故的节点为中心，按各相关 支路与中心联系的紧密程度可以把其余节点划分为若 干层，各层受到事故扰动影响随着与中心距离增大而 逐步衰减。
⎡0 " 0 " 0 " 0 " 0 " 0⎤
⎢ ⎢
#
#
#
#
#
#
⎥ ⎥
⎢0 "
⎢ ⎢
#
bkm #
" − bkm " #
0 #
"
0 #
" 0⎥
#
⎥ ⎥
k
ΔB = ⎢⎢⎢0#
"
− bkm #
"
bkm #
"