电力系统安全分析(五)概要

电力系统安全分析第五章电力系统安全分析概述电力系统的静态等值静态安全分析的支路开断模拟静态安全分析的发电机开断模式预想事故的自动筛选第一节概述电力系统运行状态的划分网络的简化等值N-1（开断）模拟分析预想事故的筛选第二节电力系统的静态等值常规Ward等值几种改进Ward等值法1.Ward-PV等值2.解耦Ward等值3.缓冲Ward等值REI等值一、常规Ward等值IYVIBEIBEIIIBBIBBBEEBEEIIIVVVYYYYYYY00IBBIBIIIBBIEQBBIIIVVYYYYYEBEEBEEQYYYY1EEEBEBIYYI1形成Ward等值的步骤EBEEBEBBYYYY1(1)选取一种有代表性的基本运行方式，计算潮流得出全网各节点电压；(2)确定内部系统和边界节点，消去外部系统，保留边界节点，得到仅含边界节点的外部等值导纳阵(3)计算出各边界节点的注入功率增量△S(5-8),并将其加到原边界节点注入功率上ijiijiijijijijjiEQiijijijijijjiiijiEQibbVgbVVQbgVVggVP02000000000020sincossincos存在的问题(1)用等值网络求解潮流时，迭代次数过多、甚至不收敛，或者收敛到一个不可行解上；(2)潮流计算结果可能误差太大，这主要是由于在基本运行方式下求取的等值，而系统实际运行方式的变化会导致外部系统实际注入的变化和参数发生变化，因此造成潮流计算的误差。二、几种改进Ward等值法1.Ward-PV等值选择保留PV节点的原则是：(1)与内部系统的电气距离较短，这些PV节点对内部系统的响应最大；(2)应具有较大的无功功率储备能力；(3)保留的PV节点应尽可能少。Ward-PV等值的计算步骤(1)确定待保留的PV节点；(2)外部系统的对地支路用节点注入功率模拟，形成只包含外部系统待消节点子集E和边界节点(含保留PV节点)子集B的节点导纳矩阵YEE、YEB、YBE和YBB;(3)求等值导纳；(4)同样可用上述方法求得边界节点的注入有功和无功，以及PV节点的注入有功功率。边界节点和保留PV节点的电压幅值和相角可由基本情况下的全网潮流解给出（或由状态估计器给出）。2.解耦Ward等值VΔQΔV'B'VΔPΔθB'BBEEBE'BB'BE'EB'EEVΔPVΔPΔθΔθBBBB(5-11)BBEEBE'BB'BE'EB'EEVΔQVΔQΔVΔVBBBB''''(5-12)B’由不接地支路的电纳形成，不计节点对地支路的电纳；B’’由不接地支路的电纳和节点对地支路的电纳形成，但没有PV节点对应的行和列。2.解耦Ward等值00EEVPBBEEBE'BB'BE'EB'EEVΔPVΔPΔθΔθBBBBBBEEBE'BB'BE'EB'EEVΔQVΔQΔVΔVBBBB''''Case1:外部系统全是PV节点BBBEQBBBEQVQVBVPθB''''''''1''''BBEQEBEEBEBBEQBBBBBBBCase2:外部系统全是PQ节点00EEQPBBBEQBBBEQVQVBVPθB'''''1'''''''''1''''EBEEBEBBEQEBEEBEBBEQBBBBBBBBBB2.解耦Ward等值(1)忽略外部系统的全部对地支路，使用Guass消元法得到有功潮流的简化网络；(2)外部系统的PV节点接地(即B”中无PV节点对应的行和列)，使用Guass消元法得到无功潮流的简化网络，但每个边界节点连接一个虚拟PV节点。等值有功网络等值无功网络3.缓冲Ward等值同心松弛的概念3.缓冲Ward等值0imVV00immP边界节点为PV节点，可去掉与其相连的缓冲节点，以及相邻节点的缓冲节点三、REI等值(RadialEquivalentIndependent)(1)确定边界节点集合（该节点数目越少越好）；(2)整个外部系统用虚拟参考节点R和虚拟地节点G代替；(3)以G节点为中心构成辐射状REI等值网络，如图所示等值条件：(1)等值前后所有边界节点的电压相等；(2)等值前后外部系统与边界节点的交换功率相等。0GV2*211*1,,mmmVSYVSYmiiRRmiiRISVSS1*12*RRRVSY1)双REI将外部系统的发电机和负荷分别等效为两个REI网络，电源节点又可按一定的条件归并为PQ节点或PV节点。2)加校正电源当实时运行状态不同于基本运行状态时，需要对等值网络进行实时修正，特别是边界注入功率，否则将出现工程上所不允许的误差，为了避免重新在线修正等值网络的各项参数，增加一个仅与边界节点相连的校正电源，以此来等效边界注入功率的变化，这种等值网络也称为X-REI等值网络基本节点和基本支路VVθLMNHQP1D10DθHNQMLVV1()QLMHNVVWQ11()WLMHN1kkjjjVwQjn基本节点和基本支路VVθLMNHQP1D10DθPHNMLVV1()PHNLMAP11()AHNLM1kkjjjaPjn基本节点和基本支路VVkjkjkjkjSjwkBjESjakBjE0100VkVkkjkjjPjQVPQ第三节静态安全分析的支路开断模型直流法补偿法分布系数法一、直流法000θB'PθBθBθBθθBBP0000000'''''010''θBBθmkmkbbbbBkmkmkmkm000000000000'ijijjiijjiijjjiiijjiijijPPBBBBP)0()0()0()0()0()1()1()1(kmkmkmkmbMBθ1)0()0()0('mkTkm0110ΜpqpqpqkmkmkmpqkmbbMBMBθθθ10)0()0(10)0()0(''二、补偿法TnjiIIIII,,,,,,,21)0(ITnijjijiIIIIIII,,,,,,,'21IIYV1关键是求出追加支路上流过的电流，从而求得ijZijI'I)1()0()1()0(IIIVVV)1(1)1()0(1)0(IYVIYVjiIIjiIIijijijijijMI,0,1,,0,1,,0,0,,,,,0)1()0(1)0()0()0(IYMVMETijTijjiVV等值阻抗可以令原网络其它节点的注入电流为零，仅在i、j点分别通入正、负单位电流后，在i、j点产生的电压差来求得。上页图ijijijijijIMYMYIYV11)(1)(由此可求得ijTijijTijijjijiTVVZMYMVM1)()()(进而可求得)0(11)0(1IYMMYMIYMTijijTijijTijTijijCZZZEI令可求得仅在i、j点分别通入正、负单位电流时的节点电压向量1ijI支路开断后的节点电压向量)0(11)0(11)0(11)0(1)1()0(IYMMY1IYMMYIYMYIYVVVTijijTijijijijCCI三、分布系数法PBθ1IYV1)0(11)0(1)1()0(IYMMYIYVVVTijijC一种以直流法和补偿法为基础的分布系数法θθPBMMBPBθ)0()0(11)0(1TijijC由此可得到支路ij开断后支路km上传输的有功功率θθPBMMBPBθ)0()0(11)0(1TijijC)0()0(ijlkkmijkmPDPPkmijijTkmlkxCxDMBM1ijjikmijijTkmkmkmTijijTkmkmTkmkmijTkmkmijmijkijkmxxCxPxCxxxP)0()0(1)0()0(11)0(MBMPBMMBMθMθM(0)1(0)TijijMBP为便于计算分布系数，进一步做如下处理，令ijTkmlkijTijllXXMBMMBM11开断支路ij所形成端口的输入电抗开断支路ij所形成端口与支路km所形成端口之间的转移电抗且考虑在此ijllijijTijxXxC1)(11MBM1ijllkmlklkxXxXD例5-1第四节静态安全分析的发电机开断模拟直流法分布系数法发电机转移分布系数综合发电量分布系数计及系统频率变化的发电机开断模拟一、直流法PPP)0()1(θθPBPBPPBPBθ)0(10)0(10)0(10)1(10)1(PBθ10ijjiijxP)1()1()1(kkkPPP)0()1(二、分布系数法)495(kkijijGAS1.发电量转移分布系数(GenerationShiftDistributionFactor)GSDF0RkGG条件：节点K的发电机开断后支路ij的有功功率ijijijTijijTijijTijijTijijjiijPPxxxxxP)0(0)0()0()1()1()1()1()(PBMθMθθMθM(5-51)kkijijGAS10TijikjkijkijijXXPPxxMBPijjkikkijxXXA当系统中总发电量变化时，必须进行新的潮流计算以建立起新的基本运行情况2.综合发电量分布系数(GeneralizedGenerationDistributionFactor)GGDF综合发电量分布系数的优点是不需指定参考发电机(在GSDF中这是必要的)，且不受总发电量必须保持恒定的约束。gNggijijGDS(5-53)kkijNggijijGDGDSgkRijkkijNggijijGDGDGDSgkRijkijijijijGDDSSSkijRijkijADD如果系统中发电机k增加发电量，则支路ij中的潮流为kG假设将所有发电机的全部发电量都转移到参考发电机R上，即各发电机的发电量变化增量为RpNpGGgpp;,,2,1)(1RpGASSSgNppijijijij则(5-58)RRijpNpijijGDGDSg1由式(5-53)可得g