电力系统安全分析.pptx

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1、 用一组以节点电压、电流、注入功率等为状态变量的非线性方程，描述电力系统稳态运行状态。联立并将下二式代入j(j )()ijicijIUYGB UU&(cosjsin)(cosjsin)iiiiiijjjjjjUUUUUU&1.1.输电线路方程（ 型等值电路）jjijijijijijiijijiPQSPQU IIU%&功率方程：KCL：第1页/共31页l 节点 i 的电压方程11(j)nniijjijijjjjIY UGB U&111212122212nnnnnnYYYYYYYYYYLLMMOML2.2.复杂电网方程l 节点导纳矩阵v对角元对角元 Yii 称为自导纳，数值上等于该节点直接连接的所

2、有称为自导纳，数值上等于该节点直接连接的所有支路导纳的总和；支路导纳的总和；v非对角元非对角元 Yij 称为互导纳，数值上等于连接节点称为互导纳，数值上等于连接节点 i ，j 支路支路导纳的负值。导纳的负值。I = YU对于n个节点的网络，有（n-1）个独立节点，即有（n-1）个节点电压方程。第2页/共31页取节点n为参考节点，节点电压为状态变量 ，共（2n-2）个。112211,nnUUUL11j(j)(j)(cosjsin)niiiiiiijijjjjnijijijijijjPQU IUGB UUUGB&功率方程：11(cossin)(sincos)niijijijijijjniijiji

3、jijijjPUUGBQUUGB虚、实部分离再增加电流方程。由节点电压方程得22211(cossin)(sincos)nnijijjijjjijjijjjjIUGBUGB第3页/共31页l 功率方程TT2TT(1)jj(1)jjijiijjijUUk UIBBkkkUUUIBBkk&3.3.变压器方程（双卷变）l 型等值电路221sin11cosijTijijijTiTijijPB U UkQB UB U Ukk l 电流方程222221111sinsincoscosiTiiTjjTiiTjjIBUBUBUBUkkkk第4页/共31页2022-8-185第5页/共31页内容提要一：概述二：静态

4、安全分析三：发电机开断模拟安全分析四：故障自动选择五：安全控制的策略六：动态安全分析2022-8-186第6页/共31页一：概述 随着系统总容量的增加，网络的不断扩大，系统出现故障的可能性也日趋增加。最终导致用户供电中断。 为保证供电持续性，要求系统安全可靠。 可靠性：在互连系统规划设计方面，当出现故障，系统保证对负荷持续供电的能力。是一个长时间的概念。 安全性：在互连系统的运行方面，当出现故障，保证对负荷持续供电的能力。是时变的或瞬时性问题。 目前的安全分析， 大部分采用确定性方法，用潮流和稳定程序对最严重的事故情况进行大量运算。 2022-8-187第7页/共31页1.1 首要目的与运行状

5、态 安全分析的目的：提高系统安全性。 必须从系统规划、系统调度操作、系统维修等方面统一考虑，最终体现在系统运行状态上。 电力系统运行状态用四种状态来描述： 安全正常状态 不安全正常状态 紧急状态 恢复状态2022-8-188第8页/共31页2022-8-189第9页/共31页 安全正常状态：已处于正常状态的电力系统，在承受一个合理的预想事故集的扰动之后，如果仍不违反等式约束和不等式约束时系统的状态。 不安全正常状态：处于正常状态的电力系统，在承受规定预想事故集的扰动过程中，只要有一个预想事故是系统不满足运行约束条件时系统的状态。 紧急状态：当系统运行在不满足不等式约束条件下时的状态。 待恢复状

6、态：当整个系统处于瓦解或崩溃时的状态。2022-8-1810第10页/共31页二： 静态安全分析 电力系统静态安全分析是提高电力系统安全性的重要措施之一，它的主要内容包括： 预想事故评定 自动事故选择 2022-8-1811第11页/共31页2.1 预想事故评定 预想事故评定(又称预想事故分析),是根据系统中全部可能扰动集合中的某一子集-预想事故集，来评定系统的安全性。 在静态安全评定中，预想事故集至少应包括下列扰动： 线路（支路）开断（line outage）; 发电机开断（generator outage）。2022-8-1812第12页/共31页2.2 2.2 支路开断模拟 在网络的基本

7、情况（既未发生预想事故的情况）潮流解求得之后，对于支路开断模拟，通常采用的方法有： 1、直流法； 2、分布系数法； 3、与Newton潮流算法结合的直接法； 4、与快速解耦潮流算法结合的直接法； 5、补偿法。2022-8-1813第13页/共31页直流法 直流法是以直流潮流法为基础的模拟单一支路开断或多重支路开断的直流预想事故分析法，是最为简单、快速但可能也是最不精确的一种方法。它只能解出支路的有功功率潮流和节点电压相位角，而不能解出支路无功功率潮流和节点电压模值。2022-8-1814第14页/共31页2022-8-1815第15页/共31页2022-8-1816第16页/共31页2022-

8、8-1817第17页/共31页三： 发电机开断模拟安全分析 在网络的基本潮流解求得之后，对于发电机开断模拟，通常采用的方法有下列几种： 支流法 发电量转移分布系数法 广义发电量分布系数法 计及系统频率变化的发电机开断模拟2022-8-1818第18页/共31页3.3 广义发电量分布系数法 增量形式的发电量转移分布系数（GSDF），在实际使用时将受到一定的限制。即当一台发电机开断时，要由松弛节点提供相应的增量予以平衡，如果系统中总的发电量发生变化，就要进行新的潮流计算以建立起新的初始状态。 广义发电量分布系数（Generalized Generation Distribution Factor,

9、 GGDF),可以克服GSDF的局限性。它能在不同的系统发电水平下，求出因发电机开断而对个线路潮流所致的影响。 GGDF由下式定义：。的引起的线路由发电机的有功发电量；发电机的实际有功功率；线路式中，GGDFijgDgGijSGDSgijgijgggijij2022-8-1819第19页/共31页五：电力系统安全控制 预防控制、校正控制、稳定控制、紧急控制、恢复控制以及继电保护 预防控制 2022-8-1820第20页/共31页5.1 电力系统安全控制的意义 为防止电力系统越出正常运行状态而设置的装置和采取的策略、措施。包括随时将测得的量与安全运行的目标值进行比较，并向运行人员提供必要信息，这

10、称为安全监视；根据当时的运行状态进行事故预想和模拟，检查系统的安全性，这称为安全分析；若安全分析的结果表明系统不够安全，则向运行人员发出警报并提示或直接执行必要的措施，诸如切换负荷、改变系统结构、调整发电机出力和潮流、分配后备出力、布置解列点和改变安全稳定装置及保护的整定值等2022-8-1821第21页/共31页2022-8-1822第22页/共31页2022-8-1823第23页/共31页5.2 校正控制 为使电力系统的频率异常、电压异常和线路、变压器过负荷返回正常值而设置的装置和采取的控制策略、措施。造成频率异常是因为系统有功功率不平衡。使频率恢复正常的主要手段是调整发电机出力和调整负荷

11、，包括合理配置汽轮发电机的热备用、水轮发电机组的调相运行和发电运行的切换、水轮发电机和燃气轮机发电机组的自动起动、抽水蓄能机组的抽水和发电运行的切换，以及在系统中合理配置按频率减裁、切除负荷等装置。造成电压异常的主要原因是系统无功功率不平衡或无功功率分布不合理。使电压恢复正常的主要手段是调整系统的无功功率及其分布，包括发电机和调相机的励磁控制、静止无功补偿器的控制、并联电容的投切、带负荷可调变压器分头的调整以及按电压切除负荷的措施等。为了消除变压器和线路的过负荷，应该根据造成过负荷的原因采取相应的措施，如投入备用设备，改变运行方式和潮流分布，直到切除负荷。2022-8-1824第24页/共31

12、页 5.3 稳定控制 为防止系统中发电机失步，防止系统失去稳定或提高系统运行稳定性，也就是使系统从紧急状态恢复进入正常状态而设置的装置和采取的控制策略、措施。包括发电机的快速励磁控制和附加励磁调节（电力系统稳定器）、汽轮发电机的汽门快关和控制、电阻制动控制、联锁切除发电机和切除负荷、串联电容的强制补偿控制、并联无功补偿设备的控制以及直流输电的功率控制等。2022-8-1825第25页/共31页 5.4 紧急控制 当系统已经失去稳定,出现振荡,为了尽量缩小影响范围、减少损失而设置的装置和采取的控制策略、措施。包括发电机的再同期控制和解列控制。发电机的再同期控制是当发电机失去同步后，暂时不切除发电

13、机，通过减小原动机的输入功率、适当的励磁控制，使系统经过短时间的异步运行重新恢复同步。解列控制是当系统失去同步后无法恢复同步时，将失去同步的发电机群之间的电联系切断，从而使系统分成两个或两个以上的系统而各自独立运行，消除振荡。它是最终解决系统振荡、防止事故扩大的重要措施。2022-8-1826第26页/共31页 5.5 恢复控制 通过对电力系统紧急状态采取紧急控制后，事故已被抑制，振荡已被平息，系统可能已解列为若干个子系统，有些发电机、负荷、线路已被断开，这时系统处于恢复状态，为了使系统恢复到正常状态而采取的一系列有秩序的控制和操作称为恢复控制。它包括再启动、负荷的投入、区域内电厂的并列、区域

14、间的并联、联络线的投入等等。2022-8-1827第27页/共31页五：动态安全分析三、动态安全分析（一）模式识别法（二）李雅普诺夫方法2022-8-1828第28页/共31页模式识别法 模式识别法是建立在对电力系统各种运行方式的假想事故离线模拟计算的基础上的，需要事先对各种不同运行方式和故障种类进行稳定计算，然后选取少数几个表征电力系统运行的状态变量(一般是节点电压和相角)，通过自学过程构成稳定判别式，在做稳定分析时，将在线实测的运行参数代入稳定判别式，根据判别式的结果来判断系统是否稳定。2022-8-1829第29页/共31页谢 谢2022-8-1830第30页/共31页2022-8-1831感谢您的观看！第31页/共31页