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)運行狀態(tài)。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)學模型,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 i 的電壓方程,復雜電網(wǎng)方程,節(jié)點導納矩陣,對角元 Yii 稱為自導納，數(shù)值上等于該節(jié)點直接連接的所有支路導納的總和； 非對角元 Yij 稱為互導納，數(shù)值上等于連接節(jié)點 i ，j 支路導納的負值。,對于n個節(jié)點的網(wǎng)絡，有（n-1）個獨立節(jié)點，即有（n-1）個節(jié)點電壓方程。,3,取節(jié)點n為參考節(jié)點，節(jié)點電壓為狀態(tài)變量 ，共（2n-2）個。,功率方程：,,虛、實部分離,再增加電流方程。由節(jié)點電壓方程得,,4,第五章 電力系統(tǒng)運行的狀態(tài)估計 第三節(jié) 電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的數(shù)學模型,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)電機開斷模擬安全分析 四：故障自動選擇 五：安全控制的策略 六：動態(tài)安全分析,7,一：概述,隨著系統(tǒng)總容量的增加，網(wǎng)絡的不斷擴大，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性也日趨增加。最終導致用戶供電中斷。 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)劃設計方面，當出現(xiàn)故障，系統(tǒng)保證對負荷持續(xù)供電的能力。是一個長時間的概念。 安全性：在互連系統(tǒng)的運行方面，當出現(xiàn)故障，保證對負荷持續(xù)供電的能力。是時變的或瞬時性問題。 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顕乐氐氖鹿是闆r進行大量運算。,8,1.1 首要目的與運行狀態(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)運行狀態(tài)上。 電力系統(tǒng)運行狀態(tài)用四種狀態(tài)來描述： 安全正常狀態(tài) 不安全正常狀態(tài) 緊急狀態(tài) 恢復狀態(tài),9,,10,安全正常狀態(tài)：已處于正常狀態(tài)的電力系統(tǒng)，在承受一個合理的預想事故集的擾動之后，如果仍不違反等式約束和不等式約束時系統(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)定預想事故集的擾動過程中，只要有一個預想事故是系統(tǒng)不滿足運行約束條件時系統(tǒng)的狀態(tài)。 緊急狀態(tài)：當系統(tǒng)運行在不滿足不等式約束條件下時的狀態(tài)。 待恢復狀態(tài)：當整個系統(tǒng)處于瓦解或崩潰時的狀態(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： ?預想事故評定 ?自動事故選擇,12,2.1 預想事故評定,預想事故評定(又稱預想事故分析),是根據(jù)系統(tǒng)中全部可能擾動集合中的某一子集------預想事故集，來評定系統(tǒng)的安全性。 在靜態(tài)安全評定中，預想事故集至少應包括下列擾動： 線路（支路）開斷（line outage）; 發(fā)電機開斷（generator outage）。,13,2.2 支路開斷模擬,在網(wǎng)絡的基本情況（既未發(fā)生預想事故 的情況）潮流解求得之后，對于支路開斷模 擬，通常采用的方法有： 1、直流法； 2、分布系數(shù)法； 3、與Newton潮流算法結合的直接法； 4、與快速解耦潮流算法結合的直接法； 5、補償法。,14,2.2.1 直流法,直流法是以直流潮流法為基礎的模擬單一支路開斷或多重支路開斷的直流預想事故分析法，是最為簡單、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)點電壓相位角，而不能解出支路無功功率潮流和節(jié)點電壓模值。,15,,16,,17,,18,三： 發(fā)電機開斷模擬安全分析,在網(wǎng)絡的基本潮流解求得之后，對于發(fā)電機開斷模擬， 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 計及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機開斷模擬,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），在實際使用時將受到一定的限制。即當一臺發(fā)電機開斷時，要由松弛節(jié)點提供相應的增量予以平衡，如果系統(tǒng)中總的發(fā)電量發(fā)生變化，就要進行新的潮流計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)電機開斷而對個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,預防控制、校正控制、穩(wěn)定控制、緊急控制、恢復控制以及繼電保護 預防控制,21,5.1 電力系統(tǒng)安全控制的意義,為防止電力系統(tǒng)越出正常運行狀態(tài)而設置的裝置和采取的策略、措施。包括隨時將測得的量與安全運行的目標值進行比較，并向運行人員提供必要信息，這稱為安全監(jiān)視；根據(jù)當時的運行狀態(tài)進行事故預想和模擬，檢查系統(tǒng)的安全性，這稱為安全分析；若安全分析的結果表明系統(tǒng)不夠安全，則向運行人員發(fā)出警報并提示或直接執(zhí)行必要的措施，諸如切換負荷、改變系統(tǒng)結構、調(diào)整發(fā)電機出力和潮流、分配后備出力、布置解列點和改變安全穩(wěn)定裝置及保護的整定值等,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、變壓器過負荷返回正常值而設置的裝置和采取的控制策略、措施。造成頻率異常是因為系統(tǒng)有功功率不平衡。使頻率恢復正常的主要手段是調(diào)整發(fā)電機出力和調(diào)整負荷，包括合理配置汽輪發(fā)電機的熱備用、水輪發(fā)電機組的調(diào)相運行和發(fā)電運行的切換、水輪發(fā)電機和燃氣輪機發(fā)電機組的自動起動、抽水蓄能機組的抽水和發(fā)電運行的切換，以及在系統(tǒng)中合理配置按頻率減裁、切除負荷等裝置。造成電壓異常的主要原因是系統(tǒng)無功功率不平衡或無功功率分布不合理。使電壓恢復正常的主要手段是調(diào)整系統(tǒng)的無功功率及其分布，包括發(fā)電機和調(diào)相機的勵磁控制、靜止無功補償器的控制、并聯(lián)電容的投切、帶負荷可調(diào)變壓器分頭的調(diào)整以及按電壓切除負荷的措施等。為了消除變壓器和線路的過負荷，應該根據(jù)造成過負荷的原因采取相應的措施，如投入備用設備，改變運行方式和潮流分布，直到切除負荷。,25,5.3 穩(wěn)定控制,為防止系統(tǒng)中發(fā)電機失步，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定或提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，也就是使系統(tǒng)從緊急狀態(tài)恢復進入正常狀態(tài)而設置的裝置和采取的控制策略、措施。包括發(fā)電機的快速勵磁控制和附加勵磁調(diào)節(jié)（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）、汽輪發(fā)電機的汽門快關和控制、電阻制動控制、聯(lián)鎖切除發(fā)電機和切除負荷、串聯(lián)電容的強制補償控制、并聯(lián)無功補償設備的控制以及直流輸電的功率控制等。,26,5.4 緊急控制,當系統(tǒng)已經(jīng)失去穩(wěn)定,出現(xiàn)振蕩,為了盡量縮小影響范圍、減少損失而設置的裝置和采取的控制策略、措施。包括發(fā)電機的再同期控制和解列控制。發(fā)電機的再同期控制是當發(fā)電機失去同步后，暫時不切除發(fā)電機，通過減小原動機的輸入功率、適當?shù)膭畲趴刂?，使系統(tǒng)經(jīng)過短時間的異步運行重新恢復同步。解列控制是當系統(tǒng)失去同步后無法恢復同步時，將失去同步的發(fā)電機群之間的電聯(lián)系切斷，從而使系統(tǒng)分成兩個或兩個以上的系統(tǒng)而各自獨立運行，消除振蕩。它是最終解決系統(tǒng)振蕩、防止事故擴大的重要措施。,27,5.5 恢復控制,通過對電力系統(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子系統(tǒng)，有些發(fā)電機、負荷、線路已被斷開，這時系統(tǒng)處于恢復狀態(tài)，為了使系統(tǒng)恢復到正常狀態(tài)而采取的一系列有秩序的控制和操作稱為恢復控制。它包括再啟動、負荷的投入、區(qū)域內(nèi)電廠的并列、區(qū)域間的并聯(lián)、聯(lián)絡線的投入等等。,28,五：動態(tài)安全分析,三、動態(tài)安全分析 （一）模式識別法 （二）李雅普諾夫方法,29,模式識別法,模式識別法是建立在對電力系統(tǒng)各種運行方式的假想事故離線模擬計算的基礎上的，需要事先對各種不同運行方式和故障種類進行穩(wěn)定計算，然后選取少數(shù)幾個表征電力系統(tǒng)運行的狀態(tài)變量(一般是節(jié)點電壓和相角)，通過自學過程構成穩(wěn)定判別式，在做穩(wěn)定分析時，將在線實測的運行參數(shù)代入穩(wěn)定判別式，根據(jù)判別式的結果來判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。,30,謝 謝,,31,