目錄TOC\o"1-2"\h\u6666第1章電力系統(tǒng)安全性概論 3143881.1 3177051.2 429151.3 1118200第2章電力系統(tǒng)安全性評價(jià)體系 13101752.1 13198772.2 36150602.3 5329528第3章電力系統(tǒng)停電事件分析 56131893.1 56143353.2 5853793.3 7421075 8987650.5 9019488第4章電力系統(tǒng)安全性評估 136117824.1 13693024.2 137320764.3 15220201第5章電網(wǎng)規(guī)模、結(jié)構(gòu)與安全性 155215145.1 155267315.2 157191765.3 16025543（a）直流電壓；（b）整流器觸發(fā)滯后角；（c）直流電流；（d） 179150015.4 18227271第6章大電網(wǎng)安全防御 185131816.1 185113996.2 188274166.3 1905176.4 2005711第7章電力系統(tǒng)安全其他相關(guān)問題 20570207.1 20578287.2 20652037.3 206208347.4 20811135 210第1章電力系統(tǒng)安全性概論IEEE/CIGRE[1]DL/T1234—2013《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算技術(shù)規(guī)范》則將電力系統(tǒng)安全性定義為電IEEE、CIGRE和NERC[2]雖提及電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性的差別，但均未明確闡明兩者圖1-1理學(xué)獎(jiǎng)獲得者蓋爾曼（MurrayGell-Mann）和安德遜（PhilipAnderson）、經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者阿若（KennethAr-row）等人的支持下，聚集了一批從事物理、經(jīng)濟(jì)、理論生物、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的研究人員，在桑塔費(fèi)（SantaFe）成立了一個(gè)研究所，這就是著名的桑塔費(fèi)研究所（SantaFeInstitute，SFI），并將研究復(fù)雜系統(tǒng)的這一學(xué)科稱為復(fù)雜性科學(xué)。經(jīng)過30（synergetics）、耗散結(jié)構(gòu)（dissipativestructures）、遺傳算法（geneticalgorithms）、混沌（chaos）、災(zāi)變（catastrophe）、自組織臨界性（selforganizedcriticality，SOC）、分形（fractals）和元胞自動(dòng)機(jī)（cellularautomata，CA）等。圖1-2圖1-3北美8·14Bak和Wiesenfeld在1987（self-organizedcriticality，SOC）理論，這是一個(gè)有趣且影響較大的理論。該理論型”（sandpilemodel）形象地說明了自組織臨界態(tài)的形成和特點(diǎn)。持續(xù)受到落沙顆粒小 圖1-4發(fā)電機(jī)配置AVR和未配置AVR 只有Ei，則它與ki（ki-1）/2之比就是節(jié)點(diǎn)i的聚類系數(shù)Ci。網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)就是整個(gè)接）中，聚類系數(shù)才能等于1，一般網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)均小于1第2章電力系統(tǒng)安全性評價(jià)體系值（lossofloadexpectation，LOLE）和電量不足期望值（expectationofenergynotsupplied，EENS）生頻率（lossofloadfrequency，LOLF），通常單位采用次/a，以及電力不足事件平均持續(xù)時(shí)間（lossofloadduration，LOLD）等，其單位為“h/次”。 Gi——第i天系統(tǒng)可用電力；Li——第i天系統(tǒng)最大負(fù)荷Pi——第i Gi——第i小時(shí)系統(tǒng)可用電力；Li——第i小時(shí)系統(tǒng)的負(fù)荷；Pi——第i電量不足時(shí)間期望值EENS的單位為MWh/a，式 8760——全年的小時(shí)數(shù)Ni——在第i小時(shí)可能出現(xiàn)的電力不足狀態(tài)的總數(shù)；pj——第i小時(shí)出現(xiàn)第j個(gè)電力不足狀態(tài)的概率；Cj——時(shí)間在第j個(gè)狀態(tài)下電力不足容量，MW輸電系統(tǒng)充裕度的概率性指標(biāo)一般用年值表示，分為節(jié)點(diǎn)充裕性指標(biāo)和系統(tǒng)指標(biāo)系統(tǒng)失負(fù)荷的概率LOLP（LossofLoadProbability）。LOLP表示系統(tǒng)需要削 pi——系統(tǒng)處于需要削減負(fù)荷狀態(tài)i的概率；停電功率期望值EDNS（ExpectedDemandnotSupplied）。EDNS率的期望值，單位是MW，式 Ci——系統(tǒng)處于狀態(tài)i時(shí)需要切負(fù)荷的量 式 ti——狀態(tài)i的持續(xù)時(shí)間，h系統(tǒng)停電指標(biāo)BPII（BulkPowerInterruptionIndex）。系統(tǒng)停電指標(biāo)BPII是 平均每次停電功率AEDNS（AverageofExpectedDemandnotSupplied）。平系統(tǒng)電力削減時(shí)間指標(biāo)BPECI（BulkPowerCurtailmentIndex）。系統(tǒng)電力削嚴(yán)重程度指標(biāo)SI（SeverityIndex）。嚴(yán)重程度指標(biāo)SI單位為min，可表示為圖2-1DL755—2001《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》將電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)DL/T1234—2013《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算技術(shù)規(guī)范》中，增加了頻率穩(wěn)定性的計(jì)算 錯(cuò)誤三：用PV圖2-2運(yùn)行點(diǎn)隨ZV、PV （圖中：U、 不同規(guī)則進(jìn)行調(diào)整，可分別得出如圖2-4所示的QG曲線和QL曲線。其中，QG曲線表面上 則表示通過調(diào)整電網(wǎng)側(cè)的參數(shù)以及在負(fù)荷阻抗不變或相應(yīng)發(fā)生某種變化的條件下，致的調(diào)整后，便根據(jù)這兩條軌跡在A點(diǎn)變化趨勢的差異認(rèn)定在A圖2-3圖2-4圖2-5（a）PV曲線；（b）QV圖2-6基于QV在圖2-3所示的系統(tǒng)中，令Q=- ，可得到如圖2-7所示的QV曲線。在QV曲線的左是因?yàn)樵陔妷旱偷揭欢ǔ潭群螅羧藶榈厥闺妷哼M(jìn)一步降低且維持有功負(fù)荷 恒定，似乎呈現(xiàn)出一種電壓失控的態(tài)勢，但若據(jù)此判定在QV圖2-7有功負(fù)荷為不同恒定值時(shí)的QV（注 是圖2-3中負(fù)荷功率因數(shù)為1條件下負(fù)荷節(jié)點(diǎn)可從電網(wǎng)側(cè)獲取的最大有功功率PV和QV圖2-8中LaMartyre變電站的電壓降至0.45p.u.后還能逐漸回升，并在此后隨著電網(wǎng)條件的改變圖2-91985年5月17圖2-101987年1月12圖2-111999年3月11況。”關(guān)于電力系統(tǒng)電壓崩潰過程和機(jī)理分析參見第3.2.2圖2-12圖2-13（a）ZV曲線；（b）PV圖2-14在緊急狀態(tài)下也要求盡快恢復(fù)至49.5Hz（對額定頻率50Hz而言）表2-1北美汽輪機(jī)允許頻率異常運(yùn)行時(shí)間參見表2-2和圖2-17。美國西部電網(wǎng)WSCC1997年圖2-15圖2-16頻率異常每次允許時(shí)間比較表2-2北美汽輪機(jī)允許頻率異常運(yùn)行時(shí)間注一次允許時(shí)間約為累計(jì)允許時(shí)間的5％圖2-17fcr和偏出此給定值的頻率異常持續(xù)時(shí)間tcr構(gòu)成的二元表［fcr，tcr］來描述：當(dāng)且僅 定義安全裕度指標(biāo)。當(dāng)頻率最小值fmin大于fcr時(shí)，如圖2-18（a） fmin、fcr——自變量；η當(dāng)fmin小于fcr時(shí)，如圖2-18（b）所示，用tb 和tcr的差值在一定程度上反映了頻率安全程度，可基于tb和tcr定義安全裕度圖2-18 率安全限值fcr的時(shí)間相同，如果僅從時(shí)間層面（tb和tcr之間的關(guān)系）來評價(jià)安全性，同樣，對于圖2-20所示情形，3時(shí)，如果僅依據(jù)fmin和fcr的關(guān)系評估頻率偏移安全性，也會(huì)得到三者安全裕度相同的結(jié)圖2-19頻率響應(yīng)曲線示例圖2-20頻率響應(yīng)曲線示例對于給定的頻率安全二元表［fcr，tcr］，fcr表示對頻率偏移幅度的要求，tcr表示對頻率偏出fcr的時(shí)間要求，兩者從頻率和時(shí)間層面給出了頻率偏離額定值的程度限tcr和（fN-fcr）的乘積表征了頻率由額定值fN偏移至fcr、歷時(shí)tcr的累積，可以作為基準(zhǔn)用于構(gòu)造頻率安全裕度指標(biāo)。頻率響應(yīng)曲線與f=fcr所表示直線在時(shí)間窗tcr根據(jù)頻率曲線與二元表［fcr，tcr］的關(guān)系，可細(xì)分為以下三類情形，分別分析安（1）tb=0。頻率響應(yīng)曲線與直線f=fcr沒有交點(diǎn)，即tb=0。對于給定的二元表，tcr］，直線f=fN與頻率曲線之間、以tcr為固定寬度觀察窗的包圍面積，會(huì)隨位置不同而變化，如圖2-21所示。圖中S1、S2和Sk分別表示觀察窗不同位置時(shí)對應(yīng)的包圍面積。該面積表征了過渡過程中，不同位置觀察窗口（寬度為tcr）內(nèi)頻率跌落的嚴(yán)重程度。其中，總有一個(gè)最大值，如圖2-21中S2所示。此時(shí)，與該最大面積窗口位置對應(yīng)的頻率曲線與f=fcr所包圍面積則最小（S0），反映了距離安全限值的程度，可以用來定義式 fN——額定頻率（fN-fcr）tcr——寬度為tcr的觀察窗內(nèi)額定頻率與直線f=fcr的包圍面積，在圖2-21中即為S0+S2；Sd——以寬度為tcr的觀察窗內(nèi)頻率曲線與直線f=fcr所包圍最小面積；ts——觀察窗的起始位置，ts∈［0，T-tcr］，T表示仿真時(shí)長。圖2-21中，Sd即為S0在此類情況下安全裕度為正，且頻率響應(yīng)曲線越接近直線f=fcr，安全裕度越小。特例：如果頻率沒有偏移，則S2=0，此時(shí)安全裕度η=1。（2）0＜tb＜tcr。頻率響應(yīng)曲線與直線f=fcr有交點(diǎn)，但頻率低于fcr的時(shí)間tb＜tcr，即0＜tb＜tcr，如圖2-22所示，安全裕度仍為式（2-13）所定義，此時(shí)安全裕度計(jì)圖2-21頻率響應(yīng)曲線示例（t圖2-22頻率響應(yīng)曲線示例（0＜tb＜tcr此類情形包含安全裕度為0的特殊情況，即S1+S3=S2。這也表明，考慮頻率偏移累積效應(yīng)后，對于給定的二元表［fcr，tcr］，安全裕度為0時(shí)并不是tb=tcr出現(xiàn)在tb＜tcr時(shí)。裕度為0時(shí)tb＜tcr（3）tb＞tcr。頻率響應(yīng)曲線與直線f=fcr有交點(diǎn)，且tb＞tcr。此時(shí)頻率偏出fcr的范圍不僅僅局限在一個(gè)寬度為tcr的窗口內(nèi)，頻率低于安全限值過程的累積效應(yīng)都應(yīng)該考慮。所以計(jì)算安全裕度時(shí)，Sd的計(jì)算不再僅限于tcr寬度的時(shí)間窗，應(yīng)是頻率曲線與直線f=fcr包圍的整個(gè)面積，即-S2（S2＞0）。圖2-23中安全裕度表示為圖2-23頻率響應(yīng)曲線示例（t＞t 電，最高電壓等級為750kV，裝機(jī)總?cè)萘砍^700GW基山脈直至東部大平原，總面積達(dá)466萬km2，為美國西部14個(gè)州、加拿大2個(gè)省，以及墨表2-3NERC2009年5月13日版輸電系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃方面安全性標(biāo)準(zhǔn)見表2-4表2-4NERC輸電系統(tǒng)安全性標(biāo)準(zhǔn)（2009年5月13日版2011年8月4日版輸電系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃方面的安全性標(biāo)準(zhǔn)見表2-5表2-5NERC輸電系統(tǒng)安全性標(biāo)準(zhǔn)（2011年8月4日版屬于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，C、D2006regionaltransmissionexpansionplan［R］.PJM.2007.采用負(fù)荷損失期望值作為表2-6表2-7***注短路的計(jì)算時(shí)間按實(shí)際基本保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的上限來定。設(shè)計(jì)時(shí)要采取措施保證切除短路元件時(shí)間不超過以下值：（輸電線、變壓器、斷路器、母線、分離器和短路器等）的年平均故障次數(shù)ω（年）；故障平均恢復(fù)時(shí)間TB（10-3年/每次故障）；計(jì)劃檢修的平均頻率ωп（次/每年）；計(jì)劃檢修系數(shù)kп等。這些指標(biāo)都是在電網(wǎng)多年運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過統(tǒng)計(jì)得出的表2-8 表2-9 正常狀態(tài)，0.98p.u.＜U＜1.03p.u.；警戒狀態(tài)，0.95p.u.＜U＜0.98p.u.或＜1.05p.u.；危急狀態(tài)，U＜0.95p.u.或U＞1.05p.u.230kV以下電壓等級的電網(wǎng)安全狀態(tài)按下列數(shù)值范圍分類：正常狀態(tài)1.03p.u.；警戒狀態(tài)，0.90p.u.＜U＜0.95p.u.或1.03p.u.＜U＜1.05p.u.；危急狀態(tài)＜0.90p.u.或U＞1.05p.u.表2-10表2-11GB26399—2011《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導(dǎo)則》DL/T428—2010《電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減負(fù)荷技術(shù)規(guī)定》DL755—2001《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》DL/T1040—2007DL/T1172—2013《電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定評價(jià)導(dǎo)則》DL/T1234—2013《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算技術(shù)規(guī)范》DL/T5429—2009《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SD131—1984Q/GDW587—2011例如：Q/ZDJ20—2004《電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則》對勵(lì)磁系統(tǒng)中的附加控制提出了性能要求和試驗(yàn)測試方法；DL/T684—2012《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》對常規(guī)電源繼電保護(hù)的配備和參數(shù)整定提出了要求和實(shí)施方法；Q/GDW392—2009《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控、低電壓穿越等性能提出了要求。1）在正常運(yùn)行方式下，對不同的電力系統(tǒng)，按功角判據(jù)計(jì)算的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)％應(yīng)滿足15％～20％，按無功電壓判據(jù)計(jì)算的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)Kv％滿足10％～15％。2）在事故后運(yùn)行方式和特殊運(yùn)行方式下，Kp％不得低于10％，Kv％不得低于8％················DL/T1172—2013《電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定評價(jià)導(dǎo)則》，其主要術(shù)語定義及部分條款如下。 ·電壓崩潰（voltagecollapse）。電壓崩潰是指當(dāng)系統(tǒng)處于電壓不穩(wěn)定狀態(tài)，負(fù)荷·靜態(tài)電壓穩(wěn)定（steadystatevoltagestability）。靜態(tài)電壓穩(wěn)定是指系統(tǒng)受到·暫態(tài)電壓穩(wěn)定（transientvoltagestability）。暫態(tài)電壓穩(wěn)定是指系統(tǒng)受到大·中長期電壓穩(wěn)定（midtermandlongtermvoltagestability）。中長期電壓穩(wěn)KP的定義為 P、Pmax——初始、臨界運(yùn)行點(diǎn)的功率值。母線負(fù)荷無功功率裕度Kq的定義為式 Q、Qmax——初始、臨界運(yùn)行點(diǎn)的無功功率值圖2-24恒定電源、電抗及功率因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化PVPV圖2-25恒定電源、電抗及有功功率的標(biāo)準(zhǔn)化QVPV曲線的“鼻點(diǎn)”即為電壓崩潰點(diǎn)，通過計(jì)算區(qū)域功率裕度KP評價(jià)系統(tǒng)的靜態(tài)電QV負(fù)荷增長法、斷面潮流增長法也可用于獲取QVQV曲線的最低點(diǎn)即為電壓崩潰點(diǎn)。通過計(jì)算無功裕度Kq評價(jià)系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定········將系統(tǒng)不能保證安全供電的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)折算成一定的經(jīng)濟(jì)成本（停電損失德國電網(wǎng)由4類型與北美及俄羅斯安全穩(wěn)定故障類型的比較列于表2-12表2-12系統(tǒng)穩(wěn)定遭受破壞的頻率SIF（system-instabilityfrequency）：在一定的時(shí) Ii——I中的某個(gè)事件；fre（Ii）——事件Ii系統(tǒng)穩(wěn)定遭受破壞事件的平均持續(xù)時(shí)間D（Duration），式 di——第i類穩(wěn)定遭受破壞事件平均持續(xù)時(shí)間fi——單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生第i類穩(wěn)定遭受破壞事件的頻率；系統(tǒng)穩(wěn)定概率SSP（system-stabilityprobability）：式 S——系統(tǒng)穩(wěn)定事件——元件第k失效事件集合；——中的第i個(gè)事件，且和是互不相容的獨(dú)立事件。 Lk——負(fù)荷集合L中的第k個(gè)元素；DNS（Fi）——事件Fi的負(fù)荷功率損失，MW；Fi——集合F中某個(gè)事件；Ii——I中某個(gè)事件；fre（Ii）——事件Ii發(fā)生的頻率，次di——負(fù)荷功率損失DNS（Ii）對應(yīng)的等效持續(xù)時(shí)間，h FOR（forcedoutagerate）等表示元件在未來某一很長時(shí)間段內(nèi)的任意時(shí)刻處于不可用式 λ——元件的故障率第3章電力系統(tǒng)停電事件分析式 a、b——常數(shù)圖3-1表3-11981～2002表3-21981～2002圖3-2圖3-31981～2002自組織臨界性（selforganizedcriticality，SOC）指的是一類開放的、動(dòng)力學(xué)生概率高，并且“雪崩”的大小（時(shí)間尺度和空間尺度）均服從冪律（powerlaw）分 ReviewLetters發(fā)表了Self-organizedcriticality：anexplanationof1/fnoise一 SOC現(xiàn)象；BakP，TangC研究了地震冪律分布，指出地震是一種SOC現(xiàn)象；Johuson等研究圖3-4目前沙堆數(shù)學(xué)模型主要有臨界高度模型、臨界坡度模型、臨界拉普拉斯算子模型〔ifH（x，y）＞or=4，then：H（x±1，y）=H（x±1，y）+1此模型采用開放的邊界條件，如處于邊緣上的某個(gè)點(diǎn)高度≥4圖3-5圖3-6與自組織臨界性相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)重要概念是混沌邊緣（edgeofchaos，EOC）。混沌生”（onsetofchaos），Packard和Kauffman稱之為“混沌的邊緣”（edgeofchaos），而Bak則稱之為“弱混沌”（weakchaos），并認(rèn)為它是自組織臨界性所致。式中D式 K——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)D表3-3大停電規(guī)模分布的分維值與Hurst和系統(tǒng)的復(fù)雜性的復(fù)雜性科學(xué)（complexityscience）就是在這種背景下提出的。系統(tǒng)的式 c——待定常數(shù)D對（3-5）式 C——待定常數(shù)圖3-71981～2002表3-41981～2002國電網(wǎng)重大停電事件的標(biāo)度－頻度的關(guān)系為：lgN=4.2774-1.0921lgr，R=-0.9740。該式可以通過R檢驗(yàn) =0.8343），這說明在100～660的系列標(biāo)度下，我國電圖3-8圖3-91981～2002圖3-101981～2002圖3-111981～2002圖3-121981～2002表3-5圖3-13圖3-14圖3-15圖3-16表3-6圖3-17圖3-18圖3-19PV關(guān)系曲線會(huì)隨時(shí)變化而呈現(xiàn)族群狀，并形成Us—Zs—UL—ZL—PL 0.002+j0.02，0.003+j0.03，0.004+j0.04，而ZL則由0逐漸增大，并按XL/RL=0.6的比例取值，以及對Us的取值做若干改變得出的。圖3-20ZV-PV了同樣的調(diào)整后，系統(tǒng)電壓由 下降至 ，從而使運(yùn)行點(diǎn)由2移至3。這種情況發(fā)展圖3-21ZV-PV圖3-22圖3-23節(jié)點(diǎn)電壓的持續(xù)低落，是由電網(wǎng)側(cè)的戴維南等值電動(dòng)勢Us降低、等值阻抗Zs的增大及負(fù)荷自身阻抗ZL減小等因素引起的。其中，Us1965年11月9日美國東北部和加拿大安大略電網(wǎng)；1967年7月5日美國PJM電網(wǎng)；1977串支持絕緣子損壞后引發(fā)一系列保護(hù)和開關(guān)動(dòng)作，使得RushIsland電廠與主網(wǎng)的聯(lián)系僅Island電廠機(jī)組有功功率在920～1200MW之間振蕩，最后通過降低RushIsland電廠功率，4個(gè)孤島，損失負(fù)荷達(dá)30390MW，有749萬用戶受到影響。美國電科院發(fā)布的《WSCC系統(tǒng)擾圖3-24WSCC1996年8月10（a）實(shí)際錄波曲線；（b）遠(yuǎn)低于計(jì)劃值，不能有效遏制頻率下降，而當(dāng)?shù)匕l(fā)電機(jī)的低頻保護(hù)跳閘整定值過高，為綜合本節(jié)、第3.2.2節(jié)以及第2.1.4A為m×m的矩陣，假定它具有m個(gè)互不相同的特征值，寫為λi=1，2，L，m。特征值的實(shí)部用Reλi表示，系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)為1/|Reλi|，如果滿足式（3-8）、式（3-9）表式 R——?jiǎng)傂员榷鴮τ谑剑?-10）式中T如果其右端函數(shù)f（t，y）的Jacobi矩陣?f/?y的特征值λi（i=1，2，L，m）滿足條為保證求解的數(shù)值穩(wěn)定性，步長h的取值很關(guān)鍵，需要滿足每個(gè)值都不超出所采用 h≈。方法的絕對穩(wěn)定區(qū)域需要包含復(fù)平面的左半面。后退歐拉法和梯形積分法都是A y1——n1維的狀態(tài)向量（或稱為微分變量），由電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)元件狀態(tài)方程中的y2——n2維的代數(shù)向量（代數(shù)變量），由電力網(wǎng)絡(luò)方程和控制系統(tǒng)中代數(shù)方程中微分代數(shù)方程組的總階數(shù)為n1和n2之和。由于仿真對象通常為由超過數(shù)萬個(gè)母線、（3-12）相同變量的變化速度而自動(dòng)選擇現(xiàn)有機(jī)電暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算中固定步長的梯形積分法或者式和變量（兩種積分方法使用不同的變量來描述），中的迭代公式相同，僅公式中的系數(shù)向量LADAMS和LBDF取值不同。法國的EUROSTAG仿真程 I——節(jié)點(diǎn)（母線）YN梯形積分法公式及其變量說明。根據(jù)梯形積分公式，對于時(shí)刻t=tn，X=Xn，求X在n+1時(shí)步tn+1=tn+Δt的解Xn+1電壓向量U在n+1時(shí)步的解Un+1，則可由式（3-15）由于式（3-14）和式（3-15）為隱式非線性方程組，所以，求解Xn+1和Un+1需要采用步驟0 時(shí)間t=0、積分步數(shù)n=0。令tn表示第n個(gè)積分計(jì)算時(shí)步，啟動(dòng)時(shí)為t0。 步驟3：開始本時(shí)步的固定步長的梯形積分法計(jì)算，置迭代次數(shù)k1為0 為初始穩(wěn)態(tài)值，即：，。圖3-25步驟4該步驟的目標(biāo)是計(jì)算微分方程式（3-13）中X的第n+1時(shí)步值。對于時(shí)刻 ，U=Un，求微分變量X在時(shí)刻tn+1=tn+Δt的第k1+1步迭代的解，根據(jù)梯形積分算法由式（3-16）計(jì)算得到微分向量X的第n+1時(shí)步值。步驟5：計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)方程的注入電流。負(fù)荷等。利用步驟4計(jì)算的和上一時(shí)步的可以計(jì)算得到其注入網(wǎng)絡(luò)方程對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的電流。步驟6由式（3-17）方程組計(jì)算得到新的母線電壓向量：除了由于故障或操作而發(fā)生數(shù)值或結(jié)構(gòu)變化外，式（3-17）中的 （導(dǎo)納矩陣）步驟7：梯形積分方法的交替求解迭代計(jì)算是否收斂的判斷。收斂條件是相鄰2代時(shí)所有注入電流中的最大電流誤差值ΔImax不能大于容許值εTZ如果ΔImax≤εTZ，則本步積分計(jì)算迭代收斂，積分成功標(biāo)志賦值為1，跳轉(zhuǎn)至步驟如果ΔImax＞εTZ，則將和代入式（3-16），執(zhí)行步驟8，進(jìn)行下一次的步驟8：最大交替迭代求解次數(shù)K1max如果k1≥k1max，則表示不能得到此時(shí)步微分代數(shù)方程組的數(shù)值解，積分不成功，積如果未收斂且k1＜k1max，則繼續(xù)執(zhí)行步驟9步驟9：增加迭代次數(shù)，即k1=k1+1，并轉(zhuǎn)到步驟4步驟10：基于變步長Gear法積分計(jì)算的啟動(dòng)，采用顯式方法對求解變量進(jìn)行預(yù)測，并置迭代次數(shù)K2為0。步驟10～19進(jìn)行變步長的Gear法在1個(gè)時(shí)步上的求解，見式（3-12）根據(jù)上一步（第n步）Nordsieck向量 預(yù)測當(dāng)前計(jì)算時(shí)步（n+1步）的 ，見（3- 和，和分別為Nordsieck向量Z中y的1階、2階導(dǎo)數(shù)。步驟11：校正量的計(jì)算。根據(jù)Gear法微分代數(shù)方程組式（3-12）組中的未知數(shù)Δy1，n+1和Δy2，n+1： 對于1階Gear積分方法（與后退歐拉法相同），對于2階Gear積分方法，式（3-20）如果聯(lián)立求解方程組不收斂，則收斂標(biāo)志置為0對于1階Gear積分法，系數(shù)向量LADAMS和LBDF的取值相同，為對于2階Gear積分法，系數(shù)向量LADAMS和LBDF的取值不同，分別 步驟12：Gear法校正迭代計(jì)算是否收斂的判斷。根據(jù)步驟11中的Gear法校正收斂標(biāo)步驟13：截?cái)嗾`差的計(jì)算。截?cái)嗾`差計(jì)算的目的是，在積分過程中保證計(jì)算精度在 1KC+——常數(shù)，與階次有關(guān)；?Z——本步計(jì)算所得的Z1n+與上一時(shí)步Zn向量中最后一個(gè)分量的差值。 y（j）——求解變量的本時(shí)步值，當(dāng)y（j）=0時(shí)，y（j）=1；N——變量yCK+1——其值為步驟14：本時(shí)步Gear法數(shù)值積分成功與否的判斷。根據(jù)上一個(gè)步驟中式（3-26）計(jì)算得到的截?cái)嗾`差ε判斷與精度容許值ε0，比較進(jìn)行積分成功與否的判斷。如果ε≤ε0，則判斷積分成功，置積分成功的標(biāo)志為1，（轉(zhuǎn)入步驟15）如果ε＞ε0，則認(rèn)為積分失敗，置積分成功的標(biāo)志為0，轉(zhuǎn)到步驟18進(jìn)行變階變步步驟15：變階變步長的計(jì)算。令步長變化系數(shù)為R，則下一時(shí)步的計(jì)算步長為（當(dāng)前的步長為hn+1）。截?cái)嗾`差ε僅是估計(jì)值，因此R值計(jì)算時(shí)再乘一個(gè)系數(shù)，以保證安全。在階次不變僅改變步長的情況下，系數(shù)R取；在變階變步長的情況下，變階需要取，在升階情況下取。具體計(jì)算如下先計(jì)算僅改變步長時(shí)的RK、降價(jià)時(shí)的RK-1和升階時(shí)的RK+1式（3-27）、式（3-28）中，是向量Z（j）n+1分量中的最后一個(gè)在變階變步長的計(jì)算過程中，3個(gè)系數(shù)RK、RK-1和RK+1都需要進(jìn)行計(jì)算。取3個(gè)系數(shù)中數(shù)值最大者進(jìn)行下一時(shí)步階次和步長的計(jì)算。如果RK值最大，則僅變步長，不需要變階；如果RK-1值最大，則需要降階變步長；如果RK+1值最大，則需要升階變步長。變階變步長后，Nordsieck向量Zn+1變換為新值n+1。式（3-32）中，是未知的，可使用向后差分公式估式（3-30）～式（3-33）中，k步驟16：Gear法迭代次數(shù)k2是否小于最大迭代次數(shù)k2max的判斷。最大迭代次數(shù)k2max一般置為5。如果k2≥k2max，則說明tn+1時(shí)步的方程組無法求解，置積分成功的標(biāo)志為0，轉(zhuǎn)到步驟20。如果k2＜k2max，則執(zhí)行步驟17。步驟17：Gear法迭代次數(shù)k2增加1次，即k2=k2+1步驟18：判斷Gear法積分步長是否大于最小限值。如果積分步長未到最小限值（可設(shè)定為0.00001s），執(zhí)行步驟19，否則，說明此方程組的解在tn+1成功的標(biāo)志為0，轉(zhuǎn)到步驟20步驟19：本步積分失敗后的變階變步長計(jì)算。變階變步長方法與步驟15相同。本步步驟20：根據(jù)積分成功的標(biāo)志，進(jìn)行是否繼續(xù)下一時(shí)步積分的判斷。如果積分成功步驟21：有/無故障或操作發(fā)生的判斷。如果沒有故障或操作發(fā)生，則執(zhí)行步驟步驟22：故障或操作瞬間t（狀態(tài)）變量的數(shù)值保持不變，因此，主要計(jì)算量為求取故障或操作后瞬間t+時(shí)刻的母步驟23：下一時(shí)步數(shù)值積分方法的選擇。變步長的Gear法和固定步長的梯形積分法當(dāng)前算法為變步長Gear積分法，但步長小于10ms，且已經(jīng)持續(xù)了40切換到變步長Gear步驟24：是否已到結(jié)束仿真時(shí)間的判斷。如果仿真時(shí)間未到，執(zhí)行步驟15，否則， 圖3-26 圖3-27 對于模型燃燒回路，可以用慣性環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)ε-Ds表示燃煤動(dòng)態(tài)特性。對于不同類型的鍋爐慣性時(shí)間常數(shù)TF進(jìn)入爐膛，所以時(shí)間常數(shù)要大得多。而燃油動(dòng)態(tài)特性則用慣性環(huán)節(jié)來表示，延遲環(huán)節(jié)忽略不計(jì)。對于燃煤機(jī)組，TF的典型值為30s，延遲D典型值為40s；組，TF的典型值為5s，延遲D典型值為0s中，汽包的容積積分時(shí)間Tsc=328s模型中其他參數(shù)的典型值：TW為5～7s，CSH為5～15，K為3.5典型參數(shù)數(shù)據(jù)：FHP=0.3，F(xiàn)IP=0.4，F(xiàn)LP=0.3，TCH=0.1～0.4s，TRH=0.3～0.5s，F(xiàn)HP+FIP+FLP=1圖3-28 T—蒸汽容積時(shí)間常數(shù)（s）；F—高壓缸功率比例；T 圖3-29圖3-30 LD—機(jī)組負(fù)荷定值；K—頻率調(diào)節(jié)系數(shù) 通用的鍋爐汽機(jī)協(xié)調(diào)控制模型典型參數(shù)見表3-7表3-7BLY1型。此模型來源于國內(nèi)300MW機(jī)組鍋爐汽機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)的典型設(shè)計(jì)，如圖圖3-31 P—發(fā)電機(jī)電功率；P—鍋爐主蒸汽壓力；P—汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級壓力；P —鍋爐主蒸汽壓力設(shè)定值；K—調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)；K—測功環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)；T—測功環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)；K —壓力調(diào)節(jié)耦合回路的系數(shù)；K 圖3-32圖3-33式 q——導(dǎo)管水流量的標(biāo)幺值qbase——水門全開（G=1）時(shí)的流量，m3hbase——導(dǎo)管的靜態(tài)水頭，m；h1TW——水時(shí)間常數(shù)，s；A——導(dǎo)管截面，m2；g——重力加速度Pm——水輪機(jī)功率的標(biāo)幺值，基準(zhǔn)值為發(fā)電機(jī)的額定容量；qnl——空負(fù)荷流量的標(biāo)幺值；Athr——額定流量時(shí)水輪機(jī)入口的水頭，標(biāo)幺值；qr——額定負(fù)載時(shí)的流量，標(biāo)幺值；fp體（不考慮彈性）。典型參數(shù)：Tw為0.5～5s；qnl：0.03～0.06；Fp0.5內(nèi)，機(jī)組間實(shí)現(xiàn)負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配EDC（EconomicDispatchControl）。AGC模型。電力系統(tǒng)全過程仿真程序中提出的AGC（圖3-34）和發(fā)電機(jī)側(cè)（圖3-35）圖3-34AGC 圖3-35AGC的發(fā)電機(jī)側(cè)（機(jī)組側(cè)） ，×ACE≤ACE 開始時(shí)間（Tstart）、結(jié)束時(shí)間（Tend）和負(fù)荷變化率ΔQ（使用ΔS和ΔT表示）圖3-36表3-8表3-9圖3-373圖3-38圖3-39圖3-40圖3-41距離測量元件根據(jù)實(shí)際電壓和電流計(jì)算6種回路阻抗，即ZA、ZB、ZC、ZAB、ZBC、ZCA。根據(jù)系統(tǒng)的需求情況，可以選擇相間故障永久性跳閘、三相故障永久性跳閘、Ⅱ段過勵(lì)磁保護(hù)模型。過勵(lì)磁保護(hù)反應(yīng)過勵(lì)磁倍數(shù)而動(dòng)作，定義過勵(lì)磁倍數(shù)N B、BN——磁通量、額定磁通量；UN、fNU*、f*圖3-42雖然GB14285—2006《繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中說明汽輪發(fā)電機(jī)裝設(shè)了圖3-43對于200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)，過電壓保護(hù)動(dòng)作電壓為 ，經(jīng)0.5s延時(shí)作用于電壓取為1.3UN，動(dòng)作延時(shí)為0.3s，動(dòng)作于解列滅磁。圖3-44對于同步電動(dòng)機(jī)工況，即使進(jìn)入半個(gè)透鏡和逸出半個(gè)透鏡的時(shí)間均大于25ms，步，其特性如圖3-45所示，圖中Xa、Xb和4組電阻線R1、R2、R3、R4將阻抗平面分為0留的時(shí)間分別大于T1、T2、T3、T4圖3-45雙遮擋器失步保護(hù)定值整定和典型參數(shù)。發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗電阻分量Rm應(yīng)遠(yuǎn)離失步動(dòng)作區(qū)邊界區(qū)，Rm.min=0.5（XA+XB）cot（δ1/2）。R1～R4可按下式整定 1.5s，假設(shè)發(fā)電機(jī)功角勻速變化，則Ⅰ～Ⅳ區(qū)動(dòng)作時(shí)間T1～T4整定方法如下圖3-46三阻抗圓失步保護(hù)定值整定及典型參數(shù)。功率振蕩正向阻抗XA可設(shè)為變壓器阻抗和最大運(yùn)行方式下的最小系統(tǒng)聯(lián)系阻抗之和，即XA=XT+XS，反向阻抗可取發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗，即XB=X′d，阻抗角通常取75°。阻抗圓限制角可根據(jù)最大負(fù)荷角計(jì)算。設(shè)P為最大負(fù)荷點(diǎn)，則有OP=/SN，根據(jù)A、B兩點(diǎn)阻抗值可以求得APB∠數(shù)值。外圓限制角θ1按照最大負(fù)荷條件下對應(yīng)的限制角，并留有20°的安全裕量計(jì)算。內(nèi)圓限制角θ3180°～130°，即50°。中圓限制角θ2可取外圓限制角θ1和內(nèi)圓限制角θ3的平均系統(tǒng)最小振蕩周期Tmin由調(diào)度部門給出，一般取0.4s；動(dòng)作延時(shí)T1小于最快的功率振蕩時(shí)，阻抗軌跡在外圓和中圓之間所需的時(shí)間T1=Tmin×（θ1-θ2）/360；動(dòng)作延時(shí)T2小于在最快的功率振蕩時(shí)，阻抗軌跡在中圓和內(nèi)圓之間所需的時(shí)間T2=Tmin×（θ2-θ3）/360；動(dòng)作延時(shí)T3為失步保護(hù)在跳閘前，阻抗軌跡需在內(nèi)圓之間花費(fèi)時(shí)間，它為失步保護(hù)發(fā)出跳閘命令提供了額外的安全度，T3按T3=2Tmin×（180-θ）/360計(jì)算；延時(shí)跳閘動(dòng)作延時(shí)T4根據(jù)失步保護(hù)在跳閘前，阻抗軌跡在內(nèi)圓以外、外圓以內(nèi)所花費(fèi)時(shí)間計(jì)算，即T4=Tmin×（θ1-θ3）/360，并需考慮可能的最快功率振蕩。式 t——保護(hù)延時(shí)α1（標(biāo)幺值）；K1——發(fā)電機(jī)定子繞組熱容量常數(shù)；IGe圖3-47 間，I13和T13分別為反實(shí)限上限電流和動(dòng)作時(shí)間，T13為最小動(dòng)作時(shí)間定值。式 Krel——可靠系數(shù)，取Kr——返回系數(shù)，取0.9～0.95。定時(shí)限定子過負(fù)荷延時(shí)按躲過后備保護(hù)的最大按照發(fā)電機(jī)定子繞組熱值整定。機(jī)組容量≤1200MVA時(shí)，K1可設(shè)為37.5（ 式 Kco——配合系數(shù)，取1～1.05 ILe——轉(zhuǎn)子回路額定電流；CL——轉(zhuǎn)子繞組過熱常數(shù)。 間，IL3、TL3分別為反時(shí)限上限電流和動(dòng)作時(shí)間。 圖3-48式中Krel——可靠系數(shù)，取Kr——返回系數(shù)，一般取0.9～0.95定時(shí)限過負(fù)荷延時(shí)TL1按躲過后備保護(hù)的最大延時(shí)整定。反時(shí)限部分的動(dòng)作特性及轉(zhuǎn)子繞組熱容量CL表3-10速切換廠用電和加速跳閘（與系統(tǒng)解列）判據(jù)。對于大型電廠，通常 由調(diào)度部門 Upp——相間電壓；Ulezd——低電壓定值。定子側(cè)阻抗判據(jù)。失磁保護(hù)的靜態(tài)穩(wěn)定圓和異步阻抗圓均在R—X平面上，式對于異步阻抗繼電器，特性如圖3-50圖3-49圖3-50圖3-51圖3-52式 Xd——發(fā)電機(jī)同步電抗Xs——系統(tǒng)聯(lián)系電抗標(biāo)幺值；PPtUf0——發(fā)電機(jī)勵(lì)磁空載額定電壓有名值；K1——斜率系數(shù)。圖3-53動(dòng)作曲線如圖3-53所示。失磁故障時(shí)如Ur突然降到零或負(fù)值，勵(lì)磁低電壓判據(jù)迅速動(dòng)作（在發(fā)電機(jī)實(shí)際抵達(dá)靜穩(wěn)極限之前）；失磁或低勵(lì)磁故障時(shí)，Ur逐漸下降或減至某一值，變勵(lì)磁低電壓判據(jù)會(huì)動(dòng)作。低勵(lì)磁、失磁故障將導(dǎo)致故障機(jī)組失步，失步后Ur靜穩(wěn)圓方式下，XA可按系統(tǒng)阻抗整定 隱極機(jī)取 +/2，凸極機(jī)取 ）/2+/2。異步圓方式下，XA=/2，XB=Xd+/2。準(zhǔn)靜穩(wěn)圓方式下，XA=0，XB Ufd0*——發(fā)電機(jī)空載額定勵(lì)磁電壓標(biāo)幺值；Ufd0——發(fā)電機(jī)空載額定勵(lì)磁電壓；Ufd*——發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電壓標(biāo)幺值；Ufd——發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電壓。為0；對于水輪機(jī)，凸極功率Xd+/2，Pt=0.5×（1/Xqz+1/Xdz），其中，Xdz=Xd，Xqz=Xq+Xs。K1為斜率，通常汽輪機(jī)取1.0即可；水輪機(jī)相對復(fù)雜，且在不同的整定方式下，K1值也有差異：南瑞公司RSC—985裝置的K1取值為0.7～0.85四方公司CSC—300裝置、許繼電氣WFB801的K1取值為 Pe——發(fā)電機(jī)額定功率，為以機(jī)組額定容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值；Pt——發(fā)電機(jī)凸極功率，為標(biāo)幺值；Ceδje——發(fā)電機(jī)額定有功時(shí)的極限功角；Ed0——空載電動(dòng)勢，標(biāo)幺值；UsEd0、Us——按機(jī)端電壓近似，取1.03）南自電氣DGT801裝置的K1=1/Krel，Krel為可靠性系數(shù)，取1.1～1.44）缺省時(shí)，δj缺省可選80汽輪機(jī)OPC汽輪機(jī)超速保護(hù)控制（over-speedprotectioncontrol，OPC）是發(fā)電廠汽輪機(jī)調(diào)速、汽輪機(jī)普遍采用數(shù)字電液調(diào)速系統(tǒng)（DigitalHydraulicControlDEH），該調(diào)速系OPC保護(hù)模型。通常汽輪機(jī)模型包括高壓缸（HP）、中壓缸（IP）圖3-54圖3-55OPC3090r/min，護(hù)設(shè)定值通常設(shè)為110％式 ifd——?jiǎng)?lì)磁電流fdi∞在C′=C時(shí)，限制器動(dòng)作（C為轉(zhuǎn)子允許的最大發(fā)熱量），控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流fd＜fdi∞進(jìn)行計(jì)時(shí)。若限制器工作正常，經(jīng)過一定時(shí)間（1～2s），fdi將小于fdi∞T＞T0后，仍不能使C′＜C且fdi＜fdi∞，則AVR 式 t——時(shí)間ifd——?jiǎng)?lì)磁電流，以額定勵(lì)磁電流的倍數(shù)表示；表3-11圖3-56圖3-57IEEEUEL1機(jī)端電壓的函數(shù)，即QUEL=f（P，Q，Ut），每個(gè)運(yùn)行工況點(diǎn)在低勵(lì)磁限制線上對應(yīng)1個(gè)動(dòng)作判斷值，即為QUEL；若檢測到發(fā)電機(jī)組輸出無功功率Q＜QUEL全穩(wěn)定性。常用低勵(lì)磁限制動(dòng)作特性可分為圓周型、直線型和折線型三種，分別如圖3-～3-59圖3-58IEEEUEL2圖3-59IEEEUEL2如果實(shí)測Q＜QUEL并且達(dá)到動(dòng)作條件，則UEL動(dòng)作增加勵(lì)磁電流，抬高機(jī)端電壓，增大 ABBUnitrol5000型數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的UEL即采用選擇門接入方式，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PID和UEL的原理框圖如圖3-60所示。圖中選擇門為高電平或門，AVR電壓偏差信號（Uref-和UEL輸出信號UUEL中的數(shù)值高者選通。當(dāng)機(jī)組吸收的無功功率Q未達(dá)到UEL的動(dòng)作值QUEL時(shí)，QUEL-Q＜0，有UUEL＜0＜Uref-U，UEL不起作用；當(dāng)機(jī)組吸收的無功功率Q達(dá)到并超過UEL的動(dòng)作值QUEL時(shí)，QUEL-Q＞0，有UUEL＞0，并經(jīng)增益K2處理后使得UUEL＞Uref-功，直至達(dá)到UUEL＜Uref-U，UUEL無法通過比較門，AVR調(diào)壓通道重新打開。圖3-60ABBUnitrol5000型數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PID與UELGEEX2000型數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用的UEL為疊加接入方式，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PID和UEL的原時(shí)，QUEL-Q＜0，有UUEL=0，UEL不起作用；當(dāng)機(jī)組吸收的無功功率Q達(dá)到并超過UEL的動(dòng)作值QUEL時(shí)，QUEL-Q＞0，有UUEL＞0，疊加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器正常調(diào)壓輸入信號上，增加勵(lì)磁電1/（1+TuS）慣性環(huán)節(jié)，其中，Tu=5s圖3-61GEEX2000圖3-62GE的EX2000型數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PID與UEL發(fā)電機(jī)空載端電壓與繞組的匝數(shù)及所鏈磁通成正比，即Ut=4.44fWφ。由于匝數(shù)是固定的，可知磁通φ與Ut/f成正比。當(dāng)頻率f考點(diǎn)。當(dāng)Ut/F＞M3，M3所在通道導(dǎo)通；當(dāng)Ut/F＞M2時(shí)，M2所在通道將延時(shí)2sUt/F＞M1時(shí)，開始積分，積分值同C1×K（K=2.5）比較。當(dāng)積分值大于C1，則C1所在通道導(dǎo)通。如果C1所在通道與M1所在通道任意一通道同M3所在通道同時(shí)導(dǎo)通，則“伏/赫茲限制”動(dòng)作。Ur伏/赫茲以“Ur×1％/s”的速度遞增。圖3-63GEC-300勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的伏/赫茲限制模型典型參數(shù)可分別取如下數(shù)值：額定磁密M1可取為1.1，磁密頂值M2為1.15，限制復(fù)歸M3為1.05，測量時(shí)間常數(shù)TR通常為0.02s，動(dòng)作時(shí)限C1為2s，積分時(shí)間常數(shù)Ti為0.02s，轉(zhuǎn)換系數(shù)K為2.5。安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)建模方法。圖3-64圖3-64圖3-65圖3-66圖3-67穩(wěn)。當(dāng)系統(tǒng)因有功功率缺額引起頻率下降，依據(jù)DL755—2001《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》 圖3-68圖3-68圖3-69圖3-70壓，過電壓啟動(dòng)時(shí)間為常數(shù)0.1s圖3-71圖3-72GB/T26399—2011《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生意想不到的圖3-73分析其特性。在分析中，采用下列假設(shè)條件：兩等值機(jī)電動(dòng)勢分別為EM和EN等值電動(dòng)勢幅值相等；系統(tǒng)等值阻抗角為90° 圖3-74為圖3-73 Δω=0，振蕩中心電壓不變， 。當(dāng)系統(tǒng)失步運(yùn)行時(shí)，振蕩中心電壓呈周期圖3-74圖3-75（a）加速失步；（b）圖3-76（a）加速失步；（b）圖3-77電壓電流相位角原理失步解列模型。本模型根據(jù)測量阻抗的阻抗角（式（3-58）圖3-78φk其中 共分6級，將阻抗平面對應(yīng)分成如圖3-78所示6個(gè)區(qū)，即2區(qū)；3區(qū) ；4區(qū) ；5區(qū)；6區(qū)（D6）：，其他為1區(qū)（D1）圖3-79圖3-80振蕩周期次數(shù)設(shè)定為N，表示滿足N個(gè)振蕩周期時(shí)就發(fā)出解列命令。整定范圍為另外，需要注意的是，當(dāng)振蕩周期小于200ms，程序。例如，美國西門子公司的PSS/E程序、美國GE公司的PSLF程序、加拿大的DSAPower首先研究并開發(fā)了中長期動(dòng)態(tài)過程仿真程序LOTDYS（LongTermDynamicsimulator），圖3-81圖3-82PSD-FDS型、核反應(yīng)堆模型、自動(dòng)發(fā)電控制（automaticgenerationcontrol，AGC）模型、有載PSD-FDS潮流結(jié)果文件（*.bse）。全過程動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算必須在PSD期動(dòng)態(tài)模型的數(shù)據(jù)輸入開始卡為61卡，輸入結(jié)束卡為62PSD-FDS計(jì)算結(jié)果文本文件（*_FDS.out）計(jì)算結(jié)果曲線文件（*_FDS.cur）表3-12PSD-FDSPSD-FDS程序的計(jì)算流程如圖3-83圖3-83PSD-FDSPSD-FDS程序在潮流計(jì)算結(jié)果文件（*.bse）（*.swi）通過ReadBPABse.exe程序?qū)?.bse文件轉(zhuǎn)化為*.PFL文件，同時(shí)通過BPTtoLTP.exe*.swi文件轉(zhuǎn)化為*.LTP文件，隨后將這2個(gè)文件提交給LTP3.exe第4章電力系統(tǒng)安全性評估（generatingavailabilitydatasystem），包括了北美電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、電事件的頻率小于10-4度來判斷，這是一個(gè)多屬性決策（MultipleAttributeDecisionMaking，MADM）基于狀態(tài)枚舉法的靜態(tài)安全性評估算法的總體流程如圖4-1圖4-1且有n個(gè)，則系統(tǒng)的全部狀態(tài)有2n個(gè)，因此難以窮舉大互聯(lián)系統(tǒng)的所有狀態(tài)并逐一進(jìn)行計(jì)N次隨機(jī)抽樣，產(chǎn)生相互獨(dú)立的ξ的值的序列ξ1，ξ2，…，ξN而當(dāng)N例如：用 =1或 =0分別表示第i次抽樣的系統(tǒng)狀態(tài)越限或狀態(tài)正常，則由 F（Xi）——第i上述三種抽樣方法的優(yōu)缺點(diǎn)見表4-1表4-1對于電力系統(tǒng)中的任一元件k，設(shè)其故障率為λk，Xk是它的運(yùn)行狀態(tài)，則Xk的概率函數(shù)P（Xk）為對1個(gè)包括m個(gè)元件的系統(tǒng)來說，Xi=（Xi1，Xi2，…，Xik，…，Xim）數(shù)P（Xi）。例如，當(dāng)各元件的故障相互獨(dú)立時(shí) 在實(shí)際蒙特卡羅抽樣計(jì)算中，由于抽樣次數(shù)n一般遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的狀態(tài)樣本總數(shù)N，得到的只是E（F）和V（F）的估計(jì)值（F）和（式 F（Xi）——第i次抽樣中F（Xi）的觀測值（F）是E（F）的一個(gè)估計(jì)，而（（F））與V（F）存在著下面的關(guān)系式 n——實(shí)際抽樣次數(shù)則蒙特卡羅法的精度水平β由式（4-12）由式（4-13） 綜上所述，可靠性指標(biāo)的準(zhǔn)確估計(jì)與該系統(tǒng)的性能有關(guān)系，系統(tǒng)越安全，（F）越圖4-2表4-2表4-3 Ps——指定線路故障后系統(tǒng)穩(wěn)定的概率；Pi——指定線路出現(xiàn)第i——指定線路上發(fā)生第i種故障后系統(tǒng)穩(wěn)定的概率。 ——系統(tǒng)中出現(xiàn)第i種故障的概率；——第i種故障出現(xiàn)在第j條線路上的條件概率；——第j條線路上發(fā)生第i故障時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件概率。此外，還可計(jì)算分析某種故障類型對系統(tǒng)不穩(wěn)定性影響的概率：Pr（某個(gè)故障類型/系統(tǒng)是不穩(wěn)定的），或計(jì)算負(fù)荷水平對系統(tǒng)不穩(wěn)定性影響的概率：Pr（某個(gè)負(fù)荷水平/系 P（x1，x2，…，xn）——發(fā)電系統(tǒng)某一單元素狀態(tài)概率；pi——電源i可投入運(yùn)行的概率；qi——電源ixi——電源i的狀態(tài)（xi=1表示可投運(yùn)，xi=0表示不可投運(yùn)） nl——lkl——第l時(shí)段小時(shí)數(shù)與全年8760hpj——第l時(shí)段故障前系統(tǒng)處于第jIlj——第l時(shí)段系統(tǒng)第j狀態(tài)下導(dǎo)致停電的系統(tǒng)故障集；DNS（i）——故障idi——故障i圖4-3將全年8760h分為相應(yīng)的時(shí)段，譬如當(dāng)上述5個(gè)運(yùn)行方式的時(shí)段的系數(shù)分別取 =0.1、=0.3、 =0.1、 =0.3、 =0.2，則各運(yùn)行方式的時(shí)段小時(shí)數(shù)可粗略地表示式 sifigki——第i時(shí)段系統(tǒng)失穩(wěn)的頻率值eensigki——第i時(shí)段系統(tǒng)因系統(tǒng)失穩(wěn)導(dǎo)致的電量損失期望值；riskigki——第i時(shí)段系統(tǒng)停電風(fēng)險(xiǎn)值；ki——第i時(shí)段小時(shí)數(shù)與全年小時(shí)數(shù)8760圖4-41970年P(guān)atton提出短期可靠性評估（short-termreliabilityevaluation）概念。視，2004年IEEEPES會(huì)議強(qiáng)調(diào)了電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性評估的重要性。代率ORR（outagereplacementrate），而不采用FOR。ORR表示目前正處于正常運(yùn)行的設(shè) μ——元件修復(fù)率如果在運(yùn)行可靠性評估中將式（4-22）在1tλ=的情況下，可將ORR近似地按λt式 Xt，f——t時(shí)刻的預(yù)計(jì)運(yùn)行狀態(tài)Xt，j——t時(shí)刻第j個(gè)可能的負(fù)荷狀態(tài)；P（Xt，j|Xt，f）——t時(shí)刻負(fù)荷狀態(tài)為Xt，j的概率；Ei——第iP（Ei）——第iS（Ei，Xt，j）——在第j個(gè)可能的負(fù)荷狀態(tài)下發(fā)生第i個(gè)預(yù)想事故的后果的嚴(yán)重程度。需要指出，式（4-24）系統(tǒng)N-1弱關(guān)聯(lián)的相繼故障，可采用N-1停運(yùn)條件下，再發(fā)生N-1典型的在線動(dòng)態(tài)安全評估（dynamicsecurityassessment，DSA） 第5章電網(wǎng)規(guī)模、結(jié)構(gòu)與安全性10kV圖5-1國之間建了11回聯(lián)絡(luò)線（750kV3回，400kV4回，220kV4回）。俄羅斯方面希望以這些 電力系統(tǒng)安全防御問題將在本書第6圖5-2 βXC——直流逆變器折算至閥側(cè)的換相電抗，Ω；UV——直流逆變器折算至閥側(cè)的換相線電壓，kV；Id——直流運(yùn)行電流，A；圖5-3圖5-4（a）控制方案一；（b）圖5-5（a）方案一；（b）式中γ、μ和放大環(huán)節(jié)后輸出熄弧度角調(diào)制信號Δγ，調(diào)制信號與穩(wěn)態(tài)運(yùn)行值γ0疊加，經(jīng)限幅環(huán)節(jié) 圖5-6利用直流附加控制改善混聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定性如圖5-7圖5-7表5-1圖5-8時(shí)刻tfault發(fā)生直流雙極閉鎖故障或外送交流線路N-2圖5-9（a）直流控制方式①；（b）直流控制方式②；（c）圖5-10圖5-11荷母線 的電壓幅值及其相位分別為U和δ，則負(fù)荷從系統(tǒng)中吸收的有功功率P和無功率Q從式（5-4）和式（5-5）中消除變量δ方程（5-6）是關(guān)于U2的二階方程，滿足式（5-7）時(shí)方程將至少存在1負(fù)荷母線Bl的電壓水平與輸送功率P、Q間的關(guān)系分別如圖5-12和圖5-13所示。圖5-12（a）恒有功增長方式（Q=0）；（b）恒無功增長方式圖5-13恒功率因數(shù)增長方式下傳輸功率—電壓特性（a）無功電壓特性；（b）圖5-14（a）運(yùn)行PQ極限；（b）圖5-15式 TJ——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Tm、Te矩Tm，則通常取決于電動(dòng)機(jī)的滑差s大小，滿足式（5-10），即：式 A、B、C——機(jī)械力矩系數(shù)T0從圖5-16可知，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等值阻抗Zmotor圖5-16 U—電動(dòng)機(jī)的端電壓；P、Q—電動(dòng)機(jī)從交流電網(wǎng)中吸收的有功功率和無功功率；R、X 令Rmotor、Xmotor分別對應(yīng)等值阻抗Zmotor表5-2注圖5-17圖5-18（a）電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的有功功率—端電壓—滑差全維特性曲面；（b）式 Ud0——換流器理想空載直流電壓μXc——每相的換相電抗；Id——直流運(yùn)行電流；Ud——直流電壓；α——整流器觸發(fā)角，當(dāng)換流器以逆變方式運(yùn)行時(shí)，α用γ圖5-19根據(jù)式（5-14），取直流電壓的基準(zhǔn)值為Ud0，交流電壓基準(zhǔn)值為E，則可進(jìn)一步推圖5-20不同系統(tǒng)等值換相電抗下直流電流增長對各電氣量的影響（一（a）無功變化特性；（b）圖5-20不同系統(tǒng)等值換相電抗下直流電流增長對各電氣量的影響（二（c）依據(jù)式（5-15），對應(yīng)系統(tǒng)等值換相電抗Xc為0.18p.u.時(shí)，在不同的觸發(fā)角α下，圖5-21（a）無功變化特性；（b）換相角變化特性；（c）動(dòng)態(tài)過程中直流整流站無功電壓特性分析。式（5-15）程，圖5-20和圖5-21端，Qc、Qf和Qac站從交流電網(wǎng)中吸收的無功功率，Pl和Ql圖5-22圖5-23圖5-24圖5-25（a）整流器吸收的無功功率；（b）濾波器無功功率輸出；（c）圖5-26（a）直流電壓；（b）整流器觸發(fā)滯后角；（c）直流電流；（d）圖5-27主要部件及整流站的QV（a）濾波器及整流器QV特性曲線；（b）整流站QV此外