電力系統(tǒng)安全分析

電力系統(tǒng)平安分析1精選課件

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(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精選課件

節(jié)點

i的電壓方程復(fù)雜電網(wǎng)方程

節(jié)點導(dǎo)納矩陣對角元Yii稱為自導(dǎo)納，數(shù)值上等于該節(jié)點直接連接的所有支路導(dǎo)納的總和；非對角元Yij稱為互導(dǎo)納，數(shù)值上等于連接節(jié)點i，j支路導(dǎo)納的負(fù)值。對于n個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，有〔n-1〕個獨立節(jié)點，即有〔n-1〕個節(jié)點電壓方程。3精選課件取節(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、實局部離再增加電流方程。由節(jié)點電壓方程得4精選課件第五章電力系統(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(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精選課件6精選課件內(nèi)容提要

一：概述二：靜態(tài)平安分析三：發(fā)電機開斷模擬平安分析四：故障自動選擇五：平安控制的策略六：動態(tài)平安分析7精選課件一：概述隨著系統(tǒng)總?cè)萘康脑黾?，網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)致用戶供電中斷。為保證供電持續(xù)性，要求系統(tǒng)平安可靠?？煽啃裕涸诨ミB系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計方面，當(dāng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)保證對負(fù)荷持續(xù)供電的能力。是一個長時間的概念。平安性：在互連系統(tǒng)的運行方面，當(dāng)出現(xiàn)故障，保證對負(fù)荷持續(xù)供電的能力。是時變的或瞬時性問題。目前的平安分析，大局部采用確定性方法，用潮流和穩(wěn)定程序?qū)ψ顕?yán)重的事故情況進行大量運算。8精選課件1.1首要目的與運行狀態(tài)平安分析的目的：提高系統(tǒng)平安性。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，最終表達(dá)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：平安正常狀態(tài)不平安正常狀態(tài)緊急狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)9精選課件10精選課件平安正常狀態(tài)：已處于正常狀態(tài)的電力系統(tǒng)，在承受一個合理的預(yù)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)。不平安正常狀態(tài)：處于正常狀態(tài)的電力系統(tǒng)，在承受規(guī)定預(yù)想事故集的擾動過程中，只要有一個預(yù)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(dāng)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(fù)狀態(tài)：當(dāng)整個系統(tǒng)處于瓦解或崩潰時的狀態(tài)。11精選課件二：靜態(tài)平安分析電力系統(tǒng)靜態(tài)平安分析是提高電力系統(tǒng)平安性的重要措施之一，它的主要內(nèi)容包括：預(yù)想事故評定自動事應(yīng)選擇12精選課件2.1預(yù)想事故評定預(yù)想事故評定(又稱預(yù)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(yù)想事故集，來評定系統(tǒng)的平安性。在靜態(tài)平安評定中，預(yù)想事故集至少應(yīng)包括以下擾動：線路〔支路〕開斷〔lineoutage〕;發(fā)電機開斷〔generatoroutage〕。13精選課件2.2支路開斷模擬在網(wǎng)絡(luò)的根本情況〔既未發(fā)生預(yù)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(jié)合的直接法；4、與快速解耦潮流算法結(jié)合的直接法；5、補償法。14精選課件2.2.1直流法直流法是以直流潮流法為根底的模擬單一支路開斷或多重支路開斷的直流預(yù)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精選課件16精選課件17精選課件18精選課件三：發(fā)電機開斷模擬平安分析在網(wǎng)絡(luò)的根本潮流解求得之后，對于發(fā)電機開斷模擬，通常采用的方法有以下幾種：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精選課件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(dāng)一臺發(fā)電機開斷時，要由松弛節(jié)點提供相應(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)〔GeneralizedGenerationDistributionFactor,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精選課件五：電力系統(tǒng)平安控制

預(yù)防控制、校正控制、穩(wěn)定控制、緊急控制、恢復(fù)控制以及繼電保護預(yù)防控制21精選課件5.1電力系統(tǒng)平安控制的意義為防止電力系統(tǒng)越出正常運行狀態(tài)而設(shè)置的裝置和采取的策略、措施。包括隨時將測得的量與平安運行的目標(biāo)值進行比較，并向運行人員提供必要信息，這稱為平安監(jiān)視；根據(jù)當(dāng)時的運行狀態(tài)進行事故預(yù)想和模擬，檢查系統(tǒng)的平安性，這稱為平安分析；假設(shè)平安分析的結(jié)果說明系統(tǒng)不夠平安，那么向運行人員發(fā)出警報并提示或直接執(zhí)行必要的措施，諸如切換負(fù)荷、改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、調(diào)整發(fā)電機出力和潮流、分配后備出力、布置解列點和改變平安穩(wěn)定裝置及保護的整定值等22精選課件23精選課件24精選課件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(fù)荷返回正常值而設(shè)置的裝置和采取的控制策略、措施。造成頻率異常是因為系統(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)電機出力和調(diào)整負(fù)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?xì)廨啓C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(fù)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(fù)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(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負(fù)荷，應(yīng)該根據(jù)造成過負(fù)荷的原因采取相應(yīng)的措施，如投入備用設(shè)備，改變運行方式和潮流分布，直到切除負(fù)荷。25精選課件

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(fù)進入正常狀態(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(guān)和控制、電阻制動控制、聯(lián)鎖切除發(fā)電機和切除負(fù)荷、串聯(lián)電容的強制補償控制、并聯(lián)無功補償設(shè)備的控制以及直流輸電的功率控制等。26精選課件

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)電機的再同期控制和解列控制。發(fā)電機的再同期控制是當(dāng)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(dāng)?shù)膭畲趴刂?，使系統(tǒng)經(jīng)過短時間的異步運行重新恢復(fù)同步。解列控制是當(dāng)系統(tǒng)失去同步后無法恢復(fù)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精選課件

5.5恢復(fù)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)可能已解列為假設(shè)干個子系統(tǒng)，有些發(fā)電機、負(fù)荷、線路已被斷開，這時系統(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、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精選課件五：動態(tài)平安分析三、動態(tài)平安分析〔一〕模式識別法〔二〕李雅普諾夫方法29精選課件模式