电力系统安全分析

为保证供电持续性，要求系统安全可靠。
可靠性：在互连系统规划设计方面，当出现故障，系统保 证对负荷持续供电的能力。是一个长时间的概念。
安全性：在互连系统的运行方面，当出现故障，保证对负 荷持续供电的能力。是时变的或瞬时性问题。
目前的安全分析， 大部分采用确定性方法，用潮流和稳定程序 对最严重的事故情况进行大量运算。
电力系统安全分析
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第三节 电力系统运行状态的数学模型
用一组以节点电压、电流、注入功率等为状态变量的非线
性方程，描述电力系统稳态运行状态。
1.输电线路方程（ 型等值电路）
功率方程：
S%ij
Baidu Nhomakorabea
Pij
jQij
U&i Iˆij
I&ij
Pij
jQij Uˆi
KCL：I&ij U&i jYc (G jB)(U&i U&j )
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2.1 预想事故评定
预想事故评定(又称预想事故分析),是根据系统 中全部可能扰动集合中的某一子集------预想事 故集，来评定系统的安全性。
在静态安全评定中，预想事故集至少应包括下 列扰动： 线路（支路）开断（line outage）; 发电机开断（generator outage）。
1 k
BTU
j
sin
j
2
1 k2
BTUi
cosi
1 k
BTU
j
cos
j
2
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内容提要
一：概述 二：静态安全分析 三：发电机开断模拟安全分析 四：故障自动选择 五：安全控制的策略 六：动态安全分析
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一：概述
随着系统总容量的增加，网络的不断扩大，系统出现故障的可能 性也日趋增加。最终导致用户供电中断。
共（2n-2）个。 n
功率方程： Pi jQi U&i Iˆi Uii (Gij jBij )U j j j 1
n
Ui U j (Gij jBij )(cosij jsinij ) j 1
虚、实部分离
Pi
Ui
n
U j (Gij cosij Bij sinij )
j 1
n
Qi
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三： 发电机开断模拟安全分析
在网络的基本潮流解求得之后，对于发电机开断模拟， 通常采用的方法有下列几种： 支流法 发电量转移分布系数法 广义发电量分布系数法 计及系统频率变化的发电机开断模拟
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3.3 广义发电量分布系数法
增量形式的发电量转移分布系数（GSDF），在实际使用时将受 到一定的限制。即当一台发电机开断时，要由松弛节点提供相应 的增量予以平衡，如果系统中总的发电量发生变化，就要进行新 的潮流计算以建立起新的初始状态。
支路导纳的总和；
❖ 非对角元 Yij 称为互导纳，数值上等于连接节点 i ，j 支路 导纳的负值。
节点 i 的电压方程
n
n
I&i YijU&j (Gij jBij )U&j
j 1
j 1
I = YU
对于n个节点的网络，有（n-1）个独立节点，即有（n-1）个
取节点n为参考节点，节点电压为状态变量 U1,1,U2 ,2 ,L ,Un1,n1 ，
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1.1 首要目的与运行状态
安全分析的目的：提高系统安全性。
必须从系统规划、系统调度操作、系 统维修等方面统一考虑，最终体现在 系统运行状态上。
电力系统运行状态用四种状态来描述：
安全正常状态
不安全正常状态
紧急状态
恢复状态
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安全正常状态：已处于正常状态的电力系统，在 承受一个合理的预想事故集的扰动之后，如果仍 不违反等式约束和不等式约束时系统的状态。
Ui
U j (Gij
j 1
sin ij
Bij
cosij )
再增加电流方程。由节点电压方程得
2
2
Ii2
n
U j (Gij cos j Bij sin j )
n
U j (Gij sin j Bij cos j )
j1
j1
第五章 电力系统运行的状态估计
数学模型
3.变压器方程（双卷变）
广义发电量分布系数（Generalized Generation Distribution Factor,
GGDF),可以克服GSDF的局限性。它能在不同的系统发电水平下， 求出因发电机开断而对个线路潮流所致的影响。
第三节 电力系统运行状态的
型等值电路
I&i
jBT
(1
k)U&i k2
jBT
U&i U&j k
I&j
jBT
(k
1)U&j k
jBT
U&j U&i k
功率方程
Pij
1 k
BTUiU j
sin ij
Qij
1 k2
BTU
2 i
1 k
BTUiU j
cosij
电流方程
Ii2
1 k2
BTUi
sini
直流法是以直流潮流法为基础的模拟单 一支路开断或多重支路开断的直流预想 事故分析法，是最为简单、快速但可能 也是最不精确的一种方法。它只能解出 支路的有功功率潮流和节点电压相位角， 而不能解出支路无功功率潮流和节点电 压模值。
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不安全正常状态：处于正常状态的电力系统，在 承受规定预想事故集的扰动过程中，只要有一个 预想事故是系统不满足运行约束条件时系统的状 态。
紧急状态：当系统运行在不满足不等式约束条件 下时的状态。
待恢复状态：当整个系统处于瓦解或崩溃时的状 态。
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二： 静态安全分析
电力系统静态安全分析是提高电力 系统安全性的重要措施之一，它的主要 内容包括： 预想事故评定 自动事故选择
联立并将下二式代入
U&i Uii Ui (cosi jsini ) U&j U j j U j (cos j jsin j )
2.复杂电网方程
节点导纳矩阵
Y11 Y12 L Y1n
Y Y21 Y22 L
Y2
n
M M O M
Yn1 Yn2 L
Ynn
❖ 对角元 Yii 称为自导纳，数值上等于该节点直接连接的所有
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2.2 支路开断模拟
在网络的基本情况（既未发生预想事故 的情况）潮流解求得之后，对于支路开断模 拟，通常采用的方法有：
1、直流法； 2、分布系数法； 3、与Newton潮流算法结合的直接法； 4、与快速解耦潮流算法结合的直接法； 5、补偿法。
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2.2.1 直流法