電力系統(tǒng)安全分析ppt課件

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電力系統(tǒng)安全分析,1,用一組以節(jié)點(diǎn)電壓、電流、注入功率等為狀態(tài)變量的非線性方程，描述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型,聯(lián)立并將下二式代入,輸電線路方程（ 型等值電路）,功率方程：,KCL：,2,節(jié)點(diǎn) i 的電壓方程,復(fù)雜電網(wǎng)方程,節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣,對(duì)角元 Yii 稱為自導(dǎo)納，數(shù)值上等于該節(jié)點(diǎn)直接連接的所有支路導(dǎo)納的總和； 非對(duì)角元 Yij 稱為互導(dǎo)納，數(shù)值上等于連接節(jié)點(diǎn) i ，j 支路導(dǎo)納的負(fù)值。,對(duì)于n個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，有（n-1）個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，即有（n-1）個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓方程。,3,取節(jié)點(diǎn)n為參考節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)電壓為狀態(tài)變量 ，共（2n-2）個(gè)。,功率方程：,,虛、實(shí)部分離,再增加電流方程。由節(jié)點(diǎn)電壓方程得,,4,第五章 電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)估計(jì) 第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型,功率方程,變壓器方程（雙卷變）,型等值電路,,電流方程,,5,,,6,內(nèi)容提要,一：概述 二：靜態(tài)安全分析 三：發(fā)電機(jī)開(kāi)斷模擬安全分析 四：故障自動(dòng)選擇 五：安全控制的策略 六：動(dòng)態(tài)安全分析,7,一：概述,隨著系統(tǒng)總?cè)萘康脑黾?，網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性也日趨增加。最終導(dǎo)致用戶供電中斷。 為保證供電持續(xù)性，要求系統(tǒng)安全可靠。 可靠性：在互連系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，當(dāng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)保證對(duì)負(fù)荷持續(xù)供電的能力。是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的概念。 安全性：在互連系統(tǒng)的運(yùn)行方面，當(dāng)出現(xiàn)故障，保證對(duì)負(fù)荷持續(xù)供電的能力。是時(shí)變的或瞬時(shí)性問(wèn)題。 目前的安全分析， 大部分采用確定性方法，用潮流和穩(wěn)定程序?qū)ψ顕?yán)重的事故情況進(jìn)行大量運(yùn)算。,8,1.1 首要目的與運(yùn)行狀態(tài),安全分析的目的：提高系統(tǒng)安全性。 必須從系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)調(diào)度操作、系統(tǒng)維修等方面統(tǒng)一考慮，最終體現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)上。 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)用四種狀態(tài)來(lái)描述： 安全正常狀態(tài) 不安全正常狀態(tài) 緊急狀態(tài) 恢復(fù)狀態(tài),9,,10,安全正常狀態(tài)：已處于正常狀態(tài)的電力系統(tǒng)，在承受一個(gè)合理的預(yù)想事故集的擾動(dòng)之后，如果仍不違反等式約束和不等式約束時(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)。 不安全正常狀態(tài)：處于正常狀態(tài)的電力系統(tǒng)，在承受規(guī)定預(yù)想事故集的擾動(dòng)過(guò)程中，只要有一個(gè)預(yù)想事故是系統(tǒng)不滿足運(yùn)行約束條件時(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)。 緊急狀態(tài)：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在不滿足不等式約束條件下時(shí)的狀態(tài)。 待恢復(fù)狀態(tài)：當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)處于瓦解或崩潰時(shí)的狀態(tài)。,11,二： 靜態(tài)安全分析,電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析是提高電力系統(tǒng)安全性的重要措施之一，它的主要內(nèi)容包括： ?預(yù)想事故評(píng)定 ?自動(dòng)事故選擇,12,2.1 預(yù)想事故評(píng)定,預(yù)想事故評(píng)定(又稱預(yù)想事故分析),是根據(jù)系統(tǒng)中全部可能擾動(dòng)集合中的某一子集------預(yù)想事故集，來(lái)評(píng)定系統(tǒng)的安全性。 在靜態(tài)安全評(píng)定中，預(yù)想事故集至少應(yīng)包括下列擾動(dòng)： 線路（支路）開(kāi)斷（line outage）; 發(fā)電機(jī)開(kāi)斷（generator outage）。,13,2.2 支路開(kāi)斷模擬,在網(wǎng)絡(luò)的基本情況（既未發(fā)生預(yù)想事故 的情況）潮流解求得之后，對(duì)于支路開(kāi)斷模 擬，通常采用的方法有： 1、直流法； 2、分布系數(shù)法； 3、與Newton潮流算法結(jié)合的直接法； 4、與快速解耦潮流算法結(jié)合的直接法； 5、補(bǔ)償法。,14,2.2.1 直流法,直流法是以直流潮流法為基礎(chǔ)的模擬單一支路開(kāi)斷或多重支路開(kāi)斷的直流預(yù)想事故分析法，是最為簡(jiǎn)單、快速但可能也是最不精確的一種方法。它只能解出支路的有功功率潮流和節(jié)點(diǎn)電壓相位角，而不能解出支路無(wú)功功率潮流和節(jié)點(diǎn)電壓模值。,15,,16,,17,,18,三： 發(fā)電機(jī)開(kāi)斷模擬安全分析,在網(wǎng)絡(luò)的基本潮流解求得之后，對(duì)于發(fā)電機(jī)開(kāi)斷模擬， 通常采用的方法有下列幾種： 支流法 發(fā)電量轉(zhuǎn)移分布系數(shù)法 廣義發(fā)電量分布系數(shù)法 計(jì)及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機(jī)開(kāi)斷模擬,19,3.3 廣義發(fā)電量分布系數(shù)法,增量形式的發(fā)電量轉(zhuǎn)移分布系數(shù)（GSDF），在實(shí)際使用時(shí)將受到一定的限制。即當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)開(kāi)斷時(shí)，要由松弛節(jié)點(diǎn)提供相應(yīng)的增量予以平衡，如果系統(tǒng)中總的發(fā)電量發(fā)生變化，就要進(jìn)行新的潮流計(jì)算以建立起新的初始狀態(tài)。 廣義發(fā)電量分布系數(shù)（Generalized Generation Distribution Factor, GGDF),可以克服GSDF的局限性。它能在不同的系統(tǒng)發(fā)電水平下，求出因發(fā)電機(jī)開(kāi)斷而對(duì)個(gè)線路潮流所致的影響。 GGDF由下式定義：,20,五：電力系統(tǒng)安全控制,預(yù)防控制、校正控制、穩(wěn)定控制、緊急控制、恢復(fù)控制以及繼電保護(hù) 預(yù)防控制,21,5.1 電力系統(tǒng)安全控制的意義,為防止電力系統(tǒng)越出正常運(yùn)行狀態(tài)而設(shè)置的裝置和采取的策略、措施。包括隨時(shí)將測(cè)得的量與安全運(yùn)行的目標(biāo)值進(jìn)行比較，并向運(yùn)行人員提供必要信息，這稱為安全監(jiān)視；根據(jù)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行事故預(yù)想和模擬，檢查系統(tǒng)的安全性，這稱為安全分析；若安全分析的結(jié)果表明系統(tǒng)不夠安全，則向運(yùn)行人員發(fā)出警報(bào)并提示或直接執(zhí)行必要的措施，諸如切換負(fù)荷、改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、調(diào)整發(fā)電機(jī)出力和潮流、分配后備出力、布置解列點(diǎn)和改變安全穩(wěn)定裝置及保護(hù)的整定值等,22,,23,,24,5.2 校正控制,為使電力系統(tǒng)的頻率異常、電壓異常和線路、變壓器過(guò)負(fù)荷返回正常值而設(shè)置的裝置和采取的控制策略、措施。造成頻率異常是因?yàn)橄到y(tǒng)有功功率不平衡。使頻率恢復(fù)正常的主要手段是調(diào)整發(fā)電機(jī)出力和調(diào)整負(fù)荷，包括合理配置汽輪發(fā)電機(jī)的熱備用、水輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)相運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行的切換、水輪發(fā)電機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)、抽水蓄能機(jī)組的抽水和發(fā)電運(yùn)行的切換，以及在系統(tǒng)中合理配置按頻率減裁、切除負(fù)荷等裝置。造成電壓異常的主要原因是系統(tǒng)無(wú)功功率不平衡或無(wú)功功率分布不合理。使電壓恢復(fù)正常的主要手段是調(diào)整系統(tǒng)的無(wú)功功率及其分布，包括發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁控制、靜止無(wú)功補(bǔ)償器的控制、并聯(lián)電容的投切、帶負(fù)荷可調(diào)變壓器分頭的調(diào)整以及按電壓切除負(fù)荷的措施等。為了消除變壓器和線路的過(guò)負(fù)荷，應(yīng)該根據(jù)造成過(guò)負(fù)荷的原因采取相應(yīng)的措施，如投入備用設(shè)備，改變運(yùn)行方式和潮流分布，直到切除負(fù)荷。,25,5.3 穩(wěn)定控制,為防止系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)失步，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定或提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，也就是使系統(tǒng)從緊急狀態(tài)恢復(fù)進(jìn)入正常狀態(tài)而設(shè)置的裝置和采取的控制策略、措施。包括發(fā)電機(jī)的快速勵(lì)磁控制和附加勵(lì)磁調(diào)節(jié)（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）、汽輪發(fā)電機(jī)的汽門(mén)快關(guān)和控制、電阻制動(dòng)控制、聯(lián)鎖切除發(fā)電機(jī)和切除負(fù)荷、串聯(lián)電容的強(qiáng)制補(bǔ)償控制、并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的控制以及直流輸電的功率控制等。,26,5.4 緊急控制,當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)失去穩(wěn)定,出現(xiàn)振蕩,為了盡量縮小影響范圍、減少損失而設(shè)置的裝置和采取的控制策略、措施。包括發(fā)電機(jī)的再同期控制和解列控制。發(fā)電機(jī)的再同期控制是當(dāng)發(fā)電機(jī)失去同步后，暫時(shí)不切除發(fā)電機(jī)，通過(guò)減小原動(dòng)機(jī)的輸入功率、適當(dāng)?shù)膭?lì)磁控制，使系統(tǒng)經(jīng)過(guò)短時(shí)間的異步運(yùn)行重新恢復(fù)同步。解列控制是當(dāng)系統(tǒng)失去同步后無(wú)法恢復(fù)同步時(shí)，將失去同步的發(fā)電機(jī)群之間的電聯(lián)系切斷，從而使系統(tǒng)分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)而各自獨(dú)立運(yùn)行，消除振蕩。它是最終解決系統(tǒng)振蕩、防止事故擴(kuò)大的重要措施。,27,5.5 恢復(fù)控制,通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)采取緊急控制后，事故已被抑制，振蕩已被平息，系統(tǒng)可能已解列為若干個(gè)子系統(tǒng)，有些發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、線路已被斷開(kāi)，這時(shí)系統(tǒng)處于恢復(fù)狀態(tài)，為了使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)而采取的一系列有秩序的控制和操作稱為恢復(fù)控制。它包括再啟動(dòng)、負(fù)荷的投入、區(qū)域內(nèi)電廠的并列、區(qū)域間的并聯(lián)、聯(lián)絡(luò)線的投入等等。,28,五：動(dòng)態(tài)安全分析,三、動(dòng)態(tài)安全分析 （一）模式識(shí)別法 （二）李雅普諾夫方法,29,模式識(shí)別法,模式識(shí)別法是建立在對(duì)電力系統(tǒng)各種運(yùn)行方式的假想事故離線模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上的，需要事先對(duì)各種不同運(yùn)行方式和故障種類進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，然后選取少數(shù)幾個(gè)表征電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)變量(一般是節(jié)點(diǎn)電壓和相角)，通過(guò)自學(xué)過(guò)程構(gòu)成穩(wěn)定判別式，在做穩(wěn)定分析時(shí)，將在線實(shí)測(cè)的運(yùn)行參數(shù)代入穩(wěn)定判別式，根據(jù)判別式的結(jié)果來(lái)判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。,30,謝 謝,,31,