靜態(tài)安全分析(一)

第四章靜態(tài)安全分析

劉寶柱電力系統(tǒng)研究所參考書1、高等電力網絡分析張伯明2、電力系統(tǒng)分析（上）諸俊偉超星3、電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析吳際舜超星4、現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析王錫凡5、中國期刊網上的文獻主要內容主要內容概述：運行狀態(tài)及轉換網絡靜態(tài)等值：Ward等值

線路開斷模擬：直流法補償法機組開斷模擬：直流法靜態(tài)頻率特性法預想事故分析內容聯(lián)系狀態(tài)估計實時方式靜態(tài)安全分析潮流計算研究方式安全運行的約束

系統(tǒng)負荷需求：E－滿足

NE－不滿足

功率平衡

運行約束：C－滿足

NC－不滿足

電壓約束，線路潮流約束等

可靠性約束：

R－滿足

NR－不滿足

預想故障分析恢復控制緊急控制運行狀態(tài)的劃分正常狀態(tài)ECR恢復狀態(tài)NECNR警戒狀態(tài)ECNR緊急狀態(tài)ENCNR瓦解狀態(tài)NENCNR預防控制校正控制發(fā)電量不足元件故障的可能后果機組故障喪失發(fā)電量線路故障機組孤立母線孤立冗余降低約束越限連鎖故障系統(tǒng)崩潰系統(tǒng)解列失去負荷安全分析的迫切性60年代中期的大停電事故促進了安全分析進展安全分析目的：

用預想事故分析的方法來預知系統(tǒng)是否存在安全隱患，以便及早采取相應的措施防止系統(tǒng)發(fā)生大的事故。

1965年11月9日美國東北部大停電損失25000MW，停電13h1967年6月5日美國PJM系統(tǒng)大停電損失10000MW，停電12h輸電線路過負荷，導致連鎖跳閘?。?！安全分析內容靜態(tài)安全分析：判斷在發(fā)生預想事故后系統(tǒng)是否會過負荷或電壓越限的功能動態(tài)安全分析：

判斷在發(fā)生預想事故后系統(tǒng)是否會失穩(wěn)的功能外部網絡靜態(tài)等值概述目標：使等值后在內部網絡進行的各種操作調整后的穩(wěn)態(tài)分析與在全網未等值前所作的分析結果相同或十分相近。要求解內容：外部系統(tǒng)等值網絡和等值邊界節(jié)點注入電流等值內容：將原網絡劃分為內部節(jié)點集合、邊界節(jié)點集合、外部系統(tǒng)集合，內部網絡通過狀態(tài)估計器提供潮流數(shù)據，外部網絡結構和參數(shù)由上一級電網控制中心提供外部網絡靜態(tài)等值概述

等值目的①降低網絡分析的計算量和對內存的需求②回避量測不全或無量測的網絡部分，降低量測信息需求量③刪除不關心的網絡部分，避免分析者分散注意力我國等值主要目的①網調度中心：對某些省網進行等值處理②省調度中心：對某些與之相聯(lián)的省網進行等值處理對省內某些地區(qū)進行等值處理③地調度中心：對相鄰地區(qū)或省網進行等值處理靜態(tài)等值概述分類：拓撲法識別法（非拓撲法）識別法：根據內部系統(tǒng)實時量測信息估計出外部系統(tǒng)的等值，如果系統(tǒng)發(fā)生結構改變應重新啟動拓撲法：Ward等值法1949WardREI等值法1975DimoWard等值法描述系統(tǒng)的節(jié)點電壓方程將節(jié)點分類：內部系統(tǒng)節(jié)點集合——I邊界節(jié)點集合——B外部系統(tǒng)節(jié)點集合——E外部節(jié)點電壓量：Ward等值法消去UE合并后實際應用時，功率代替電流上式的電流部分Ward等值法化為功率方程i12S2Si內部系統(tǒng)邊界節(jié)點聯(lián)絡線等值支路等值注入S1Ward等值步驟1、選取一代表性運行方式，利用潮流計算確定電壓值；2、確定內部集及邊界節(jié)點集；3、消去外部系統(tǒng)，得到等值邊界節(jié)點導納陣4、列寫等值研究系統(tǒng)的功率方程5、求解此等值研究系統(tǒng)的功率方程簡單系統(tǒng)算例－j4－j4－j4－j41234邊界節(jié)點ij0.1j0.2j0.2j0.2j0.1簡化前寫出相應的導納陣并進行Ward等值簡單系統(tǒng)算例簡單系統(tǒng)算例等值邊界導納陣：邊界節(jié)點ij1.11簡化后Ward等值缺點及改進用等值網求解潮流時，迭代次數(shù)可能過多或完全不能收斂；等值網的潮流可能收斂到一個不可行解上；潮流結果可能誤差很大用等值功率注入代替邊界節(jié)點上的并聯(lián)支路；外部網的PV節(jié)點盡量保留；實時等值的處理稀疏性——等值與否的選擇缺點改進措施改進Ward等值法——緩沖等值法同心松弛：以發(fā)生預想事故的節(jié)點為中心，按各相關支路與中心聯(lián)系的緊密程度可以把其余節(jié)點劃分為若干層，各層受到事故擾動影響隨著與中心距離增大而逐步衰減。聯(lián)絡線故障或邊界節(jié)點上的擾動影響最大緩沖等值網：以邊界母線為中心，向外保留第一層節(jié)點，同時略去該層節(jié)點間的聯(lián)線，加上用Ward等值法得到的邊界節(jié)點上的等值注入緩沖等值網內部系統(tǒng)邊界節(jié)點緩沖節(jié)點等值注入緩沖支路緩沖等值網的處理1、邊界點：等值注入和等值支路由常規(guī)Ward等值計算2、緩沖節(jié)點：處理為PV節(jié)點，規(guī)定有功注入為0，電壓為所連邊界節(jié)點電壓，由于緩沖支路電阻《電抗，相角取所連邊界節(jié)點電壓的相角3、如果邊界節(jié)點本身就是PV節(jié)點，則不需要緩沖4、當邊界節(jié)點與PV相鄰時，也可不設緩沖節(jié)點改進Ward等值法——Ward節(jié)點注入法1、用等值功率注入代替邊界節(jié)點上的并列支路2、外部網的PV節(jié)點盡量保留，原則：

①保留具有最大無功功率輸出能力的機組②保留的發(fā)電機應與內部系統(tǒng)電氣距離較近③消去其余的所有發(fā)電機和負荷節(jié)點

i12S1S2SikPk保留的PV母線SeSt聯(lián)絡線改進Ward等值法——Ward節(jié)點注入法3、邊界功率匹配邊界節(jié)點的功率注入可以由邊界節(jié)點和內部系統(tǒng)的狀態(tài)估計器提供的電壓計算得到（1）規(guī)劃設計：潮流計算得到k的電壓值，按照邊界節(jié)點注入功率計算（2）在線應用：可令Pk=0，Uk為已知，但相角

θk未知，故Se未知。問題：如何計算Se，才能得到Si？改進Ward等值法——Ward節(jié)點注入法邊界節(jié)點1的等值注入功率：其中St——聯(lián)絡線功率

Se——保留PV節(jié)點向節(jié)點1提供的功率

Sb——來自其他邊界節(jié)點的功率為求Se，利用PQ分解法：方程數(shù)＝保留的PV節(jié)點數(shù)Ward節(jié)點注入法步驟：1、確定擬消去的外部節(jié)點集合，其中不包括擬保留的PV節(jié)點，不計外部系統(tǒng)的對地支路2、消去外部節(jié)點，求出邊界節(jié)點間的等值支路、邊界節(jié)點與保留PV節(jié)點間的等值支路3、離線應用：潮流計算得到各節(jié)點的電壓大小和角度，計算出Se，則邊界節(jié)點注入可求4、在線應用：在線邊界匹配求出邊界節(jié)點的等值注入基本節(jié)點與基本支路基本節(jié)點：外部系統(tǒng)中的某些節(jié)點或支路對內部系統(tǒng)有著較強的關聯(lián)，此節(jié)點狀態(tài)改變對內部系統(tǒng)的潮流分配有著明顯的影響基本支路：連接基本節(jié)點的支路靜態(tài)等值時基本節(jié)點與基本支路應盡量保留靈敏度分析確定基本節(jié)點基本節(jié)點的確定牛頓法修正方程①假定有功注入不變可得基本節(jié)點的確定基本節(jié)點集合：外部的節(jié)點中對邊界節(jié)點有較大影響展開取一門檻值衡量電壓靈敏度：②假定無功注入不變直流法潮流計算支路潮流：極坐標法展開：假設條件：直流法潮流計算簡化為：節(jié)點i注入功率：整理：直流法潮流計算數(shù)學模型：直流法安全分析某支路開斷：若支路km開斷km展開：則直流法安全分析支路km開斷后任一支路功率判斷是否越限——支路km開斷后節(jié)點相角變化量的列向量為計算方便兩條線路開斷kmpq支路km和pq同時開斷后兩條線路開斷雙重開斷后其余支路功率增量直流法小結1、簡單快速，能夠適應實時安全分析之需要；2、精度不高；3、只能分析線路有功，不能明確電壓、無功問題；4、利用單一支路開斷結果，可以簡便計算多重故障；補償法支路開斷時，在該支路兩端點引入補償電流或功率，模擬支路開斷的影響原導納陣不變，因子表不用重新計算原網絡U1UiUjUnI1IiIjIn+Iij-IijIij原注入電流：新注入電流：新節(jié)點電壓方程計算Iij迭加法：原網絡