电力系统静态安全分析

2020/2/241电力系统安全分析2020/2/242网络安全分析是在安全监视的基础上对实时状态及预测的未来状态作出分析和判断，安全分析的功能是确定系统当前的运行状态在出现事故时是否安全，预防性安全分析就是在一组假设事故分析的基础上确定系统的安全性。N-1,N-22020/2/243主要内容第一章静态安全分析第一节预想事故评定第二节自动故障选择第二章安全约束调度第一节安全控制的模型第二节求解方法第三章动态安全分析2020/2/244第一章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预防控制2020/2/245描述系统运行条件的四种状态安全正常状态(securenormalstate)不安全正常状态(insecurenormalstate)紧急状态(emergencystate)待恢复状态(restorativestate)一般来说,电力系统如果在数量上和在质量,都满足了用户的要求,就可认为系统处于正常的运行状态。2020/2/246电力系统处于正常运行状态应满足的条件：（1）系统中各节点的有功、无功功率的供需条件必须平衡；（2）各节点的电压模值不应超过允许的上限和下限；（3）为了保持系统的稳定性，相邻节点间的电压相位差不应超过最大允许偏差；（4）各可控发电机组，其有功、无功功率不应超过允许的上限和下限；（5）系统中各支路的潮流不应超过潮流视在功率的最大允许限值。对于（1）称之为功率平衡约束条件或载荷约束条件，它隶属于等式约束条件。对于（2)-(5)称之为运行约条件，隶属于不等式约束条件。只有同时满足等式和不等式两种约束条件的系统，才可认为是处于运行的正常状态。2020/2/247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。待恢复状态：当整个系统处于瓦解或崩溃时的状态。2020/2/248第一节预想事故评定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（lineoutage）;发电机开断（generatoroutage）。2020/2/249一、支路开断模拟在网络的基本情况（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。2020/2/24101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。2020/2/2411直流潮流算法模型：]][[][0'BP直流节点电纳阵。压相位角列向量；除平衡节点外的节点电入有功功率列向量；除平衡节点外的节点注'0BP）（‘）（‘）（可得：略去其中两增量的乘积展开，可得断时下，发生网络支路的开当注入功率不变的情况010'0)0()0('00)0(00BBBBBBPBBP2020/2/2412jiijijBPP：后代入下式可以求出求出2020/2/24132分布系数法0),,,,2,1(1位角取为的规定复电压，但其相参考节点式中，方程式：首先建立起系统的网络。。。。sVnsiIZVVsnjjijsi的对地导纳。节点其中，）；，，，（式表示：的注入复电流，它由下节点复电压，对地而言的节点。。。。jysjnVyVjQPIjIiVjjjjjjjji21*2020/2/2414(3)开断后的阻抗矩阵，支路表示松弛节点接地时，式中，）（）（。。kmCZIZVnn11snsVhVVVCVVVV。。‘。。。）（‘。。。。言的新电压值为：各节点对地而也就时说，支路开断后11110]111[][）（，，，其中nTRh中流过的电流值。是基本情况下，支路式中，）（增量值为：的节点电压开断后，任一节点）式展开，可得支路由（。。。。。kmIIZZIZIZVikmkmkmimikmimkiki32020/2/2415的电抗值。支路其中，）（：路中的电流模值变化为开断的情况下，其它支则在支路）（点的电压增量值：开断后，系统中各个节）式可得支路上式代入（阵元素的关系：与支路未开短前原阻抗和根据支路追加法可得。。。ijxxVVIkmIZZZzZZZIZZZzZZZZZzZZZZVkmZZZZZZZzZZZZZZZZZzZZZZijijjiijkmkmmmkkkmkmimikkmkmmmkkkmmmkmkmmmkkkmmkkkimikimmkmimikkmmmkkkmimimmkkkimikkmmmkkkmikikimik652221421212020/2/2416流增量。在其它支路中引起的电在该支路开断后，将会电流时，在基本情况下流有单位路的物理意义就是：当支，得：定义为：为支路开断分布系数，称）式可得：）式代入（将（kmLXXXxxXXXXxLIILLIXXXxxXXXXxIkmijkmmmkkkmijjmjkimikkmkmijkmijkmijkmijkmkmmmkkkmijjmjkimikkmij2256有了各条支路的Lij-km后，当支路km在基本情况下Ikm乘以相应的支路开断分布系数Lij-km，再加上该基本情况下响应支路的电流Iij，就得支路开断后的个支路的新电流，即可判断是否过负荷。2020/2/24173与Newton潮流算法相结合的直接法3}122}1}''''jijijjijijiijjjjiiiijijjijjjijiijiiijQPQjPjQPQjPjQPjQPjQPjQPbQQjPPjQPQQjPPjQPa得：减去式由式率平衡方程式：可得系统最终状态的功根据图率平衡方程式：可得系统初始状态的功根据图2020/2/24182020/2/2419假想支路ij并未被开断，而用在节点I和节点j处分别注入和的方法来模拟其开断（图c）；在网络接近线性的假设下，这些新注入的功率增量应满足下列的灵敏度方程式：iiQjPjjQjPjjiijjjjijijjjjjijijjijiiiiijijiiiiijjiiQPQPQQPQQQPQQPPPQPPPQQPQQQPQQPPPQPPPQPQPQPSVVJQPNewton:得潮流方程式：从2020/2/2420所以，当节点i和节点j上加上待求的注入功率增量后，将由下式给出网络中其他节点电压的相应变化：00000jijiQQPPSV矩阵之逆。一次迭代下的是初始状态潮流解最后JacobiS][将为：最终状态下的状态变量于是支路开断后，系统节点）用于松弛节点外的所有(0m2020/2/2421态和最终状态下的值。，分别表示系统初始状和式中，上角型节点用于所有mPQVVVm0)(02020/2/24224与快速解耦潮流算法相结合的直接法基本思想和前一种方法相同，只是把P和Q解耦分别计算，公式如下：jijijiijjijjiijijijiijjiijPPPPPPPPPPPPPPPPPPjiijiijjijjiijijijiijjiijQQQjVQVVQVQQQQQQQQQQQQQ2020/2/24235补偿法所谓补偿法是指：当网络中支路开断的情况下，可以认为该支路未被开断，而在其两端节点处引入某一待求的功率增量或电流增量（或称补偿功率或补偿电流）来模拟支路的开断。2020/2/24242020/2/2425设原网络的初始状态如图（a）所示，可用网络方程式表示：式中，[Y]为原网络的导纳矩阵。现在假设支路ij被开断（图b），于是网络的最终状态定义为：式中，分别表示网络结构已被修改的导纳矩阵和最终解。新支路用假想的节点注入电流来取代，根据图（b）有：根据图（d）有：两式相减得：。。IVY。。IVYmmmmVY。、ikiII。。ijikmiiIIII。。。。mjmimjmiijmiVVyVVYII。。。。。。12020/2/2426模拟网络的网络结构保持支路未开断前的状态，只是节点注入电流有所变化，因此它将由下式定义：mmIIVY。。。TjTijimjmiTmjmiTmjmimMMMMVVyVVyIII010010011000，，，，，，，，，式中，，，，，，，，，，，，，显然，。。。。。。。mmIYIYV。。。网络节点的最终解为：112020/2/2427为了求的最终解，我们写出上式的第i个方程式和第j个方程式：电压解—网络初始状态的节点—其中，。。VIY1jimjmimZZVVyVV。。。。ZZZZZZZZZZZnjnijjjiijiijiji11式中，bZZVVyVVaZZVVyVVjjjimjmijmjijiimjmiimi。。。。。。。。2020/2/2428jiijjjiimjmijimjmiZZZZVVyVVVVba。。。。。。式得：式减去11‘。。。。。。从而有：yV