1、電力系統(tǒng)安全分析電力系統(tǒng)安全分析第五章第五章 電力系統(tǒng)安全分析電力系統(tǒng)安全分析l概概 述述l電力系統(tǒng)的靜態(tài)等值電力系統(tǒng)的靜態(tài)等值l靜態(tài)安全分析的支路開斷模擬靜態(tài)安全分析的支路開斷模擬l靜態(tài)安全分析的發(fā)電機開斷模式靜態(tài)安全分析的發(fā)電機開斷模式l預想事故的自動篩選預想事故的自動篩選第一節(jié)第一節(jié) 概述概述電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的劃分網(wǎng)絡的簡化等值N-1（開斷）模擬分析預想事故的篩選第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的靜態(tài)等值電力系統(tǒng)的靜態(tài)等值l常規(guī)常規(guī)Ward等值等值l幾種改進幾種改進Ward等值法等值法1. Ward-PV等值等值2.解耦解耦Ward等值等值3.緩沖緩沖Ward等值等值lREI等值等值一、常規(guī)一、常

2、規(guī)Ward等值等值IYV IBEIBEIIIBBIBBBEEBEEIIIVVVYYYYYYY00IBBIBIIIBBIEQBBIIIVVYYYYYEBEEBEEQYYYY1EEEBEBIYYI1形成形成Ward等值的步驟等值的步驟EBEEBEBBYYYY1(1)選取一種有代表性的基本運行方式，選取一種有代表性的基本運行方式，計算潮流得出全網(wǎng)各節(jié)點電壓；計算潮流得出全網(wǎng)各節(jié)點電壓；(2)確定內(nèi)部系統(tǒng)和邊界節(jié)點，消去外部系確定內(nèi)部系統(tǒng)和邊界節(jié)點，消去外部系統(tǒng)，保留邊界節(jié)點，得到僅含邊界節(jié)點的外統(tǒng)，保留邊界節(jié)點，得到僅含邊界節(jié)點的外部等值導納陣部等值導納陣(3)計算出各邊界節(jié)點的注入功率增量計算出各

3、邊界節(jié)點的注入功率增量S (5-8),并將其加到原邊界節(jié)點注入功率上并將其加到原邊界節(jié)點注入功率上ijiijiijijijijjiEQiijijijijijjiiijiEQibbVgbVVQbgVVggVP02000000000020sincossincos存在的問題存在的問題l(1)用等值網(wǎng)絡求解潮流時，迭代次數(shù)過多、用等值網(wǎng)絡求解潮流時，迭代次數(shù)過多、甚至不收斂，或者收斂到一個不可行解上；甚至不收斂，或者收斂到一個不可行解上；l(2)潮流計算結果可能誤差太大，這主要是潮流計算結果可能誤差太大，這主要是由于在基本運行方式下求取的等值，而系由于在基本運行方式下求取的等值，而系統(tǒng)實際運行方式的變

4、化會導致外部系統(tǒng)實統(tǒng)實際運行方式的變化會導致外部系統(tǒng)實際注入的變化和參數(shù)發(fā)生變化，因此造成際注入的變化和參數(shù)發(fā)生變化，因此造成潮流計算的誤差。潮流計算的誤差。二、幾種改進二、幾種改進Ward等值法等值法1.Ward-PV等值等值選擇保留選擇保留PV節(jié)點的節(jié)點的原則是：原則是：(1)與內(nèi)部系統(tǒng)的電氣與內(nèi)部系統(tǒng)的電氣距離較短，這些距離較短，這些PV節(jié)節(jié)點對內(nèi)部系統(tǒng)的響應點對內(nèi)部系統(tǒng)的響應最大；最大；(2)應具有較大的無功應具有較大的無功功率儲備能力；功率儲備能力；(3)保留的保留的PV節(jié)點應盡節(jié)點應盡可能少。可能少。Ward-PV等值的計算步驟等值的計算步驟(1)確定待保留的確定待保留的PV節(jié)點；

5、節(jié)點；(2)外部系統(tǒng)的對地支路用節(jié)點注入功率模擬，形成外部系統(tǒng)的對地支路用節(jié)點注入功率模擬，形成只包含外部系統(tǒng)待消節(jié)點子集只包含外部系統(tǒng)待消節(jié)點子集E和邊界節(jié)點和邊界節(jié)點(含保含保留留PV節(jié)點節(jié)點)子集子集B的節(jié)點導納矩陣的節(jié)點導納矩陣YEE、YEB、YBE和和YBB;(3)求等值導納；求等值導納；(4)同樣可用上述方法求得邊界節(jié)點的注入有功和無同樣可用上述方法求得邊界節(jié)點的注入有功和無功，以及功，以及PV節(jié)點的注入有功功率。邊界節(jié)點和保節(jié)點的注入有功功率。邊界節(jié)點和保留留PV節(jié)點的電壓幅值和相角可由基本情況下的全節(jié)點的電壓幅值和相角可由基本情況下的全網(wǎng)潮流解給出（或由狀態(tài)估計器給出）。網(wǎng)潮流

6、解給出（或由狀態(tài)估計器給出）。2.解耦解耦Ward等值等值VQVBVPBBBEEBEBBBEEBEEVPVPBBBB(5-11)BBEEBEBBBEEBEEVQVQVVBBBB(5-12)B由不接地支路的電納形成，不計節(jié)點對地由不接地支路的電納形成，不計節(jié)點對地支路的電納；支路的電納；B由不接地支路的電納和節(jié)點對地支路的電由不接地支路的電納和節(jié)點對地支路的電納形成，但沒有納形成，但沒有PV節(jié)點對應的行和列。節(jié)點對應的行和列。2.解耦解耦Ward等值等值00EEVPBBEEBEBBBEEBEEVPVPBBBBBBEEBEBBBEEBEEVQVQVVBBBBCase1:外部系統(tǒng)全是外部系統(tǒng)全是PV

7、節(jié)點節(jié)點BBBEQBBBEQVQVBVPB 1BBEQEBEEBEBBEQBBBBBBBCase2:外部系統(tǒng)全是外部系統(tǒng)全是PQ節(jié)點節(jié)點00EEQPBBBEQBBBEQVQVBVPB 1 1EBEEBEBBEQEBEEBEBBEQBBBBBBBBBB2.解耦解耦Ward等值等值l(1)忽略外部系統(tǒng)的全部對地支路，使用忽略外部系統(tǒng)的全部對地支路，使用Guass消消元法得到有功潮流的簡化網(wǎng)絡；元法得到有功潮流的簡化網(wǎng)絡；l(2)外部系統(tǒng)的外部系統(tǒng)的PV節(jié)點接地節(jié)點接地(即即B”中無中無PV節(jié)點對應節(jié)點對應的行和列的行和列)，使用，使用Guass消元法得到無功潮流的簡消元法得到無功潮流的簡化網(wǎng)絡，但

8、每個邊界節(jié)點連接一個虛擬化網(wǎng)絡，但每個邊界節(jié)點連接一個虛擬PV節(jié)點。節(jié)點。等值有功網(wǎng)絡等值有功網(wǎng)絡等值無功網(wǎng)絡等值無功網(wǎng)絡3.緩沖緩沖Ward等值等值同心松弛同心松弛的概念的概念3.緩沖緩沖Ward等值等值0imVV 00immP邊界節(jié)點為邊界節(jié)點為PV節(jié)點，可去掉與其相連的節(jié)點，可去掉與其相連的緩沖節(jié)點，以及相鄰節(jié)點的緩沖節(jié)點緩沖節(jié)點，以及相鄰節(jié)點的緩沖節(jié)點三、三、REI等值等值(Radial Equivalent Independent)(1)確定邊界節(jié)點集合（該節(jié)點數(shù)目越少越好）；確定邊界節(jié)點集合（該節(jié)點數(shù)目越少越好）；(2)整個外部系統(tǒng)用虛擬參考節(jié)點整個外部系統(tǒng)用虛擬參考節(jié)點R和虛擬地

9、節(jié)點和虛擬地節(jié)點G代替；代替；(3)以以G節(jié)點為中心構成輻射狀節(jié)點為中心構成輻射狀REI等值網(wǎng)絡，如圖等值網(wǎng)絡，如圖所示所示等值條件：等值條件：(1)等值前后所有邊界節(jié)等值前后所有邊界節(jié)點的電壓相等；點的電壓相等；(2)等值前后外部系統(tǒng)與等值前后外部系統(tǒng)與邊界節(jié)點的交換功率相邊界節(jié)點的交換功率相等。等。0GV2*211*1,mmmVSYVSYmiiRRmiiRISVSS1*12*RRRVSY1)雙雙REI 將外部系統(tǒng)的發(fā)將外部系統(tǒng)的發(fā)電機和負荷分別等電機和負荷分別等效為兩個效為兩個REI網(wǎng)絡，網(wǎng)絡，電源節(jié)點又可按一電源節(jié)點又可按一定的條件歸并為定的條件歸并為PQ節(jié)點或節(jié)點或PV節(jié)點。節(jié)點。2)

10、加校正電源加校正電源 當實時運行狀態(tài)不同于基本運行狀態(tài)時，需要對等當實時運行狀態(tài)不同于基本運行狀態(tài)時，需要對等值網(wǎng)絡進行實時修正，特別是邊界注入功率，否則將值網(wǎng)絡進行實時修正，特別是邊界注入功率，否則將出現(xiàn)工程上所不允許的誤差，為了避免重新在線修正出現(xiàn)工程上所不允許的誤差，為了避免重新在線修正等值網(wǎng)絡的各項參數(shù)，增加一個僅與邊界節(jié)點相連的等值網(wǎng)絡的各項參數(shù)，增加一個僅與邊界節(jié)點相連的校正電源，以此來等效邊界注入功率的變化，這種等校正電源，以此來等效邊界注入功率的變化，這種等值網(wǎng)絡也稱為值網(wǎng)絡也稱為X-REI等值網(wǎng)絡等值網(wǎng)絡基本節(jié)點和基本支路基本節(jié)點和基本支路VVLMNHQP1D10D HNQM

11、LVV1()QLMH NVVW Q 11()WLMHN 1kkjjjVwQjn基本節(jié)點和基本支路基本節(jié)點和基本支路VVLMNHQP1D10D PHNMLVV1()PHNL MA P 11()AHNL M 1kkjjjaPjn基本節(jié)點和基本支路基本節(jié)點和基本支路VVkjkjkjkjSj wkBjESj akBjE0100VkVkkjkjjPjQVPQ第三節(jié)第三節(jié) 靜態(tài)安全分析的支路開斷模型靜態(tài)安全分析的支路開斷模型l直流法直流法l補償法補償法l分布系數(shù)法分布系數(shù)法一、直流法一、直流法000BP BBBBBP0000000010BBmkmkbbbbBkmkmkmkm000000000000 iji

12、jjiijjiijjjiiijjiijijPPBBBBP)0()0()0()0()0()1()1()1(kmkmkmkmbMB1)0()0()0(mkTkm0110pqpqpqkmkmkmpqkmbbMBMB10)0()0(10)0()0(二、補償法二、補償法TnjiIIIII,21)0(ITnijjijiIIIIIII,21IIYV1關鍵是求出追加支路關鍵是求出追加支路 上流過的電流上流過的電流 ，從，從而求得而求得ijZijI I)1()0()1()0(IIIVVV)1(1)1()0(1)0(IYVIYVjiIIjiIIijijijijijMI, 0 , 1, 0 , 1 , 0, 0 ,

13、 0)1()0(1)0()0()0(IYMVMETijTijjiVV等值阻抗可以令原網(wǎng)絡其它節(jié)點的注入電流為等值阻抗可以令原網(wǎng)絡其它節(jié)點的注入電流為零，僅在零，僅在i、j點分別通入正、負單位電流后，點分別通入正、負單位電流后，在在i、j點產(chǎn)生的電壓差來求得。點產(chǎn)生的電壓差來求得。上頁圖上頁圖ijijijijijIMYMYIYV11)(1)(由此可求得由此可求得ijTijijTijijjijiTVVZMYMVM1)()()(進而可求得進而可求得)0(11)0(1IYMMYMIYMTijijTijijTijTijijCZZZEI令令 可求得僅在可求得僅在i、j點分別通入點分別通入正、負單位電流時的

14、節(jié)點電壓向量正、負單位電流時的節(jié)點電壓向量1ijI支路開斷后的節(jié)點電壓向量支路開斷后的節(jié)點電壓向量)0(11)0(11)0(11)0(1)1()0(IYMMY1IYMMYIYMYIYVVVTijijTijijijijCCI三、分布系數(shù)法三、分布系數(shù)法PB1IYV1)0(11)0(1)1()0(IYMMYIYVVVTijijC一種以直流法和補償法為基礎的分布系數(shù)法一種以直流法和補償法為基礎的分布系數(shù)法PBMMBPB)0()0(11)0(1TijijC由此可得到支路由此可得到支路ij開斷后支路開斷后支路km上傳輸?shù)挠泄β噬蟼鬏數(shù)挠泄β蔖BMMBPB)0()0(11)0(1TijijC)0()0

15、(ijlkkmijkmPDPPkmijijTkmlkxCxDMBM1ijjikmijijTkmkmkmTijijTkmkmTkmkmijTkmkmijmijkijkmxxCxPxCxxxP)0()0(1)0()0(11)0(MBMPBMMBMMM(0)1(0)Tijij M B P為便于計算分布系數(shù)，進一步做如下處理，令為便于計算分布系數(shù)，進一步做如下處理，令ijTkmlkijTijllXXMBMMBM11開斷支路ij所形成端口的輸入電抗開斷支路ij所形成端口與支路km所形成端口之間的轉移電抗且考慮在此且考慮在此ijllijijTijxXxC1)(11MBM1ijllkmlklkxXxXD例例

16、5-1第四節(jié)第四節(jié) 靜態(tài)安全分析的發(fā)電機開斷模擬靜態(tài)安全分析的發(fā)電機開斷模擬l直流法直流法l分布系數(shù)法分布系數(shù)法發(fā)電機轉移分布系數(shù)發(fā)電機轉移分布系數(shù)綜合發(fā)電量分布系數(shù)綜合發(fā)電量分布系數(shù)l計及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機開斷模擬計及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機開斷模擬一、直流法一、直流法PPP)0()1(PBPBPPBPB)0(10)0(10)0(10)1(10)1(PB10ijjiijxP)1()1()1(kkkPPP)0()1(二、分布系數(shù)法二、分布系數(shù)法)495( kkijijGAS1.發(fā)電量轉移分布系數(shù)發(fā)電量轉移分布系數(shù)(Generation Shift Distribution Factor) GSD

17、F0RkGG條件：條件：節(jié)點節(jié)點K的發(fā)電機開斷后支路的發(fā)電機開斷后支路ij的有功功率的有功功率ijijijTijijTijijTijijTijijjiijPPxxxxxP)0(0)0()0()1()1()1()1()(PBMMMM(5-51)kkijijGAS10TijikjkijkijijXXPPxxMBPijjkikkijxXXA當系統(tǒng)中總發(fā)電量變化時，必須進行新的潮流計算當系統(tǒng)中總發(fā)電量變化時，必須進行新的潮流計算以建立起新的基本運行情況以建立起新的基本運行情況2.綜合發(fā)電量分布系數(shù)綜合發(fā)電量分布系數(shù)(Generalized Generation Distribution Factor)

18、 GGDF綜合發(fā)電量分布系數(shù)的優(yōu)點是不需指定參考綜合發(fā)電量分布系數(shù)的優(yōu)點是不需指定參考發(fā)電機發(fā)電機(在在GSDF中這是必要的中這是必要的)，且不受總，且不受總發(fā)電量必須保持恒定的約束。發(fā)電量必須保持恒定的約束。gNggijijGDS(5-53)kkijNggijijGDGDSgkRijkkijNggijijGDGDGDSg kRijkijijijijGDDSSS kijRijkijADD如果系統(tǒng)中發(fā)電機如果系統(tǒng)中發(fā)電機k增加發(fā)電量增加發(fā)電量 ，則支，則支路路ij中的潮流為中的潮流為kG假設將所有發(fā)電機的全部發(fā)電量都轉移到參考發(fā)電假設將所有發(fā)電機的全部發(fā)電量都轉移到參考發(fā)電機機R上，即各發(fā)電機的

19、發(fā)電量變化增量為上，即各發(fā)電機的發(fā)電量變化增量為RpNpGGgpp;, 2 , 1)(1RpGASSSgNppijijijij 則則(5-58)RRijpNpijijGDGDSg 1由式由式(5-53)可得可得 gNgRijRRijijGDGDS代入代入(5-58)(1RpGGASDggNgNppijijRij0 gNgRGG2.綜合發(fā)電量分布系數(shù)綜合發(fā)電量分布系數(shù)GGDFgNggijijGDS(5-53)kijRijkijADD(5-57)(1RpGGASDggNgNppijijRij(5-62)例例5-2三、計及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機開斷模型三、計及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機開斷模型LiGiiKKKniisKK1lGskKKPfkiPKKKKPfKKPkiPKKKfKPklGsisklGiiklGsiii)(HKPlGskKKPkiKhkihsii0HKPlGskKKPlGsKK HKPGGskGKPGiLiKKniGiGssGiiKKKKK1HKPskGKP第五節(jié)第五節(jié) 預想事故的自動篩選預想事故的自動篩選l評價事故的行為指標評價事故的行為指標l預想事故自動篩選算法預想事故自動篩選算法一、評價事故的行為指標一、評價事故的行為指標l原則：原則：