電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性

1、電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性Power System Security and StabilityPower System Security and Stability20112011年秋季年秋季研究生課程研究生課程第一章電力系統(tǒng)安全分析主要內(nèi)容安全性、穩(wěn)定性、可靠性概念安全性、穩(wěn)定性、可靠性概念N-1N-1安全準則安全準則預(yù)想事故分析預(yù)想事故分析安全約束調(diào)度安全約束調(diào)度一、概述一、概述電力系統(tǒng)安全性：電力系統(tǒng)安全性： 指電力系統(tǒng)突然發(fā)生擾動指電力系統(tǒng)突然發(fā)生擾動( (例如突然短路或例如突然短路或非計劃失去電力系統(tǒng)元件非計劃失去電力系統(tǒng)元件) )時不間斷地向用戶提供時不間斷地向

2、用戶提供電力和電量的能力；電力和電量的能力； 指電力系統(tǒng)的整體性，即電力系統(tǒng)維持聯(lián)合指電力系統(tǒng)的整體性，即電力系統(tǒng)維持聯(lián)合運行的能力。運行的能力。電力系統(tǒng)安全運行應(yīng)滿足以下三類條件：電力系統(tǒng)安全運行應(yīng)滿足以下三類條件： 系統(tǒng)負荷需求（用系統(tǒng)負荷需求（用E E表示）表示） 運行約束（無潮流和電壓越限，用運行約束（無潮流和電壓越限，用C C表示）表示） 可靠性約束（可靠性約束（預(yù)想事故分析，預(yù)想事故分析，用用R R表示）表示）針對這三類條件電力系統(tǒng)可分為五種狀態(tài)：針對這三類條件電力系統(tǒng)可分為五種狀態(tài)： 正常狀態(tài) ECR警戒狀態(tài) ECR*恢復(fù)狀態(tài) E*CR*緊急狀態(tài) EC*R*瓦解狀態(tài) E*C*R*

3、預(yù)防預(yù)防控制控制安全安全校正校正恢復(fù)恢復(fù)控制控制緊急緊急控制控制 正常狀態(tài)：滿足全部正常狀態(tài)：滿足全部三類條件，能滿足全部三類條件，能滿足全部負荷又沒有越限，而且能承受預(yù)想故障的沖擊。負荷又沒有越限，而且能承受預(yù)想故障的沖擊。 警戒狀態(tài)：警戒狀態(tài)：能滿足全部負荷又沒有越限，但能滿足全部負荷又沒有越限，但承受不了預(yù)想事故的沖擊。若針對預(yù)想故障采取預(yù)承受不了預(yù)想事故的沖擊。若針對預(yù)想故障采取預(yù)防性控制，系統(tǒng)可以回到正常狀態(tài)。防性控制，系統(tǒng)可以回到正常狀態(tài)。 緊急狀態(tài)：緊急狀態(tài)：能滿足全部負荷但已出現(xiàn)支路或能滿足全部負荷但已出現(xiàn)支路或電壓越限。若及時采取安全校正措施，系統(tǒng)可以回電壓越限。若及時采取安

4、全校正措施，系統(tǒng)可以回到警戒狀態(tài)或正常狀態(tài)；否則可能導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。到警戒狀態(tài)或正常狀態(tài)；否則可能導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。 瓦解狀態(tài)：全部三類條件破壞，不能滿足全瓦解狀態(tài)：全部三類條件破壞，不能滿足全部負荷需求。采取緊急控制防止事故擴大，過渡到部負荷需求。采取緊急控制防止事故擴大，過渡到恢復(fù)狀態(tài)?；謴?fù)狀態(tài)。 恢復(fù)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)：事故不再擴大，事故不再擴大，網(wǎng)絡(luò)元件越限解網(wǎng)絡(luò)元件越限解除，但許多用戶尚未恢復(fù)供電，通過恢復(fù)控制，使除，但許多用戶尚未恢復(fù)供電，通過恢復(fù)控制，使系統(tǒng)回到正常狀態(tài)。系統(tǒng)回到正常狀態(tài)。電力系統(tǒng)運行的安全水平：電力系統(tǒng)運行的安全水平： 可以理解為系統(tǒng)承受偶發(fā)性事故沖擊而不致破壞可以理解為系

5、統(tǒng)承受偶發(fā)性事故沖擊而不致破壞的能力。在實際運行中，一般用安全儲備系數(shù)和干的能力。在實際運行中，一般用安全儲備系數(shù)和干擾出現(xiàn)的概率確定一個電力系統(tǒng)當前的安全水平。擾出現(xiàn)的概率確定一個電力系統(tǒng)當前的安全水平。 與事故概率有關(guān)與事故概率有關(guān)。 與其是否有足夠的安全儲備有關(guān)。與其是否有足夠的安全儲備有關(guān)。 安全儲備可以理解為備用容量安全儲備可以理解為備用容量 ，包括有功備用、，包括有功備用、無功備用和線路傳輸能力備用等。無功備用和線路傳輸能力備用等。 備用容量備用容量能能否發(fā)揮作用與電力系統(tǒng)的運行方式否發(fā)揮作用與電力系統(tǒng)的運行方式有密切關(guān)系。有密切關(guān)系。 如何保證電力系統(tǒng)安全性：如何保證電力系統(tǒng)安全

6、性：規(guī)劃和設(shè)計階段：規(guī)劃和設(shè)計階段： 電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃應(yīng)與負荷增長相適應(yīng)，并電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃應(yīng)與負荷增長相適應(yīng)，并有足夠備用。有足夠備用。 合理設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使電力系統(tǒng)具有足夠的合理設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使電力系統(tǒng)具有足夠的抗干擾能力。抗干擾能力。 合理選擇電力元件，保證設(shè)備質(zhì)量。合理選擇電力元件，保證設(shè)備質(zhì)量。運行管理階段：運行管理階段： 及時維護系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備，保證其完好性。及時維護系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備，保證其完好性。 優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)和參數(shù)。優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)和參數(shù)。 N N1 1安全準則安全準則：判定電力系統(tǒng)安全性的一種準則。又稱單一故障判定電力系統(tǒng)安全性的一種準則。又稱單一故障安全準則。

7、按照這一準則，電力系統(tǒng)的安全準則。按照這一準則，電力系統(tǒng)的N N個元件中的任個元件中的任一獨立元件（發(fā)電機、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故一獨立元件（發(fā)電機、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)不造成因其他線路過負荷跳閘而導(dǎo)障而被切除后，應(yīng)不造成因其他線路過負荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當這一準則不能滿足時，則要考慮采用增加等事故。當這一準則不能滿足時，則要考慮采用增加發(fā)電機或輸電線路等措施。發(fā)電機或輸電線路等措施。N N1 1原則與可靠性分析相比較，它的計算簡便，原則與可靠性分析相比較，它的計算簡便，不需搜集

8、元件停運率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡不需搜集元件停運率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡便的安全檢查準則，在歐美一些電力公司得到了廣泛便的安全檢查準則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應(yīng)用。應(yīng)用。判斷線路是否過負荷，通常使用線路發(fā)熱條件的判斷線路是否過負荷，通常使用線路發(fā)熱條件的載流量極限值。載流量極限值。局限性：需要量化評價時，須引入可靠性計算。局限性：需要量化評價時，須引入可靠性計算。 在我國，在我國，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則（DL755-2001DL755-2001）規(guī)定了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基本要求、規(guī)定了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基本要求、安全穩(wěn)定標準及安全穩(wěn)定的計算方

9、法。安全穩(wěn)定標準及安全穩(wěn)定的計算方法。其中：其中： N N1 1安全準則安全準則：正常運行方式下的電力系統(tǒng)：正常運行方式下的電力系統(tǒng)中任一元件無故障或因故障斷開，電力系統(tǒng)應(yīng)能中任一元件無故障或因故障斷開，電力系統(tǒng)應(yīng)能保證穩(wěn)定運行和正常供電，其它元件不過負荷，保證穩(wěn)定運行和正常供電，其它元件不過負荷，電壓和頻率均在允許值范圍內(nèi)。電壓和頻率均在允許值范圍內(nèi)。應(yīng)用：靜態(tài)安全分析（單一元件無故障斷開）應(yīng)用：靜態(tài)安全分析（單一元件無故障斷開）動態(tài)安全分析（單一元件故障后斷開的穩(wěn)定動態(tài)安全分析（單一元件故障后斷開的穩(wěn)定性分析）性分析）某些多個元件同時退出運行的事件也要考核。某些多個元件同時退出運行的事件也

10、要考核。安全性、穩(wěn)定性、可靠性的關(guān)系安全性、穩(wěn)定性、可靠性的關(guān)系 穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)可以連續(xù)向負荷正常供電的穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)可以連續(xù)向負荷正常供電的狀態(tài)。保證穩(wěn)定是電力系統(tǒng)安全運行的必要條件。狀態(tài)。保證穩(wěn)定是電力系統(tǒng)安全運行的必要條件。 不穩(wěn)定后果：系統(tǒng)崩潰。不穩(wěn)定后果：系統(tǒng)崩潰。 安全：指運行中所有電氣設(shè)備必須在不超過它們安全：指運行中所有電氣設(shè)備必須在不超過它們允許的電壓、電流和頻率的幅值和時間限幅內(nèi)運行。允許的電壓、電流和頻率的幅值和時間限幅內(nèi)運行。 不安全的后果：設(shè)備損壞。不安全的后果：設(shè)備損壞。 安全性：表征系統(tǒng)短時間內(nèi)抗干擾能力，屬運行安全性：表征系統(tǒng)短時間內(nèi)抗干擾能力，屬運行范疇。

11、范疇?？煽啃裕洪L時間連續(xù)正常供電的概率，屬規(guī)劃可靠性：長時間連續(xù)正常供電的概率，屬規(guī)劃范疇。范疇。 是對電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標準和所需是對電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標準和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶供電能力的度量。數(shù)量不間斷地向電力用戶供電能力的度量。廣義可靠性：包括充裕度和安全性二方面。廣義可靠性：包括充裕度和安全性二方面。充裕度（充裕度（ adequancyadequancy，也稱靜態(tài)可靠性）：指電力，也稱靜態(tài)可靠性）：指電力系統(tǒng)維持連續(xù)供給用戶總的電力需求和總電系統(tǒng)維持連續(xù)供給用戶總的電力需求和總電量的能力，同時考慮到元件的計劃停運及合量的能力，同時考慮到元件的計劃停運及合理的期望非計劃停運

12、。表征電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)性能。理的期望非計劃停運。表征電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)性能。安全性：動態(tài)的可靠性。安全性：動態(tài)的可靠性。l 可靠性是系統(tǒng)設(shè)計和運行的總體目標可靠性是系統(tǒng)設(shè)計和運行的總體目標n為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時間必須是安全的為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時間必須是安全的n為保證安全性，系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，同時必須對其為保證安全性，系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，同時必須對其他不能歸類為穩(wěn)定問題的偶然事件是安全的，如設(shè)他不能歸類為穩(wěn)定問題的偶然事件是安全的，如設(shè)備損壞、桿塔倒塌或者人為破壞等備損壞、桿塔倒塌或者人為破壞等不存在絕對安全的電力系統(tǒng)。不存在絕對安全的電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中目前的安全性分析基于確定性方法電力系統(tǒng)中

13、目前的安全性分析基于確定性方法 設(shè)計和運行時要求系統(tǒng)能夠承受一系列正常擾動設(shè)計和運行時要求系統(tǒng)能夠承受一系列正常擾動NN1 1準則。準則。 比正常擾動更嚴重的擾動依靠切機、切負荷以及解比正常擾動更嚴重的擾動依靠切機、切負荷以及解列等緊急控制措施。列等緊急控制措施。主要不足之處主要不足之處 認為所有的擾動具有相同的發(fā)生概率和相同程度的認為所有的擾動具有相同的發(fā)生概率和相同程度的后果后果發(fā)展方向：基于風(fēng)險的安全性評估發(fā)展方向：基于風(fēng)險的安全性評估 考慮運行方式和事件發(fā)生的概率，定量分析和研究考慮運行方式和事件發(fā)生的概率，定量分析和研究系統(tǒng)的風(fēng)險系統(tǒng)的風(fēng)險 對電力系統(tǒng)面臨的不確定性因素，給出可能性與

14、嚴對電力系統(tǒng)面臨的不確定性因素，給出可能性與嚴重性的綜合度量。重性的綜合度量。電力系統(tǒng)安全分析與控制的主要內(nèi)容電力系統(tǒng)安全分析與控制的主要內(nèi)容 ： 電力系統(tǒng)調(diào)度要實行電力系統(tǒng)調(diào)度要實行“事故預(yù)想事故預(yù)想”制度。這是根制度。這是根據(jù)已有知識和運行經(jīng)驗設(shè)想：電力系統(tǒng)運行在某一情據(jù)已有知識和運行經(jīng)驗設(shè)想：電力系統(tǒng)運行在某一情況下出現(xiàn)異常情況時應(yīng)如何處理；在另一種運行情況況下出現(xiàn)異常情況時應(yīng)如何處理；在另一種運行情況時出現(xiàn)異常又該如何處理，等等。但人工預(yù)想的事故時出現(xiàn)異常又該如何處理，等等。但人工預(yù)想的事故只能是少量的，偏重于預(yù)想反事故措施。它對當前系只能是少量的，偏重于預(yù)想反事故措施。它對當前系統(tǒng)運

15、行狀態(tài)的安全水平很難做出全面的評價。統(tǒng)運行狀態(tài)的安全水平很難做出全面的評價。 在電子計算機應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)度之后，用計算在電子計算機應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)度之后，用計算機代替人工事故預(yù)想，對電力系統(tǒng)進行安全監(jiān)視機代替人工事故預(yù)想，對電力系統(tǒng)進行安全監(jiān)視(SM(SM，Security Monitering)Security Monitering)和安全分析和安全分析(SA(SA，Security Security Analysis)Analysis)并提出安全控制對策，把電力系統(tǒng)調(diào)度自并提出安全控制對策，把電力系統(tǒng)調(diào)度自動化推向了能量管理系統(tǒng)動化推向了能量管理系統(tǒng)(EMS)(EMS)階段。一般說來，電

16、階段。一般說來，電力系統(tǒng)安全力系統(tǒng)安全分析與控制分析與控制的主要內(nèi)容包括以下幾個方面。的主要內(nèi)容包括以下幾個方面。 安全監(jiān)視安全監(jiān)視 利用電力系統(tǒng)信息收集和傳輸系統(tǒng)所獲得的電力利用電力系統(tǒng)信息收集和傳輸系統(tǒng)所獲得的電力系統(tǒng)和環(huán)境變量的實時測量數(shù)據(jù)和信息，使運行人員系統(tǒng)和環(huán)境變量的實時測量數(shù)據(jù)和信息，使運行人員能正確而及時地識別電力系統(tǒng)的實時狀態(tài)。能正確而及時地識別電力系統(tǒng)的實時狀態(tài)。 電子計算機自動校核實時電流或電壓是否已到極電子計算機自動校核實時電流或電壓是否已到極限。校核項目包括母線電壓、注入有功和無功功率、限。校核項目包括母線電壓、注入有功和無功功率、線路有功和無功功率、頻率、斷路器狀態(tài)

17、及操作次數(shù)線路有功和無功功率、頻率、斷路器狀態(tài)及操作次數(shù)等。如果校核的結(jié)果是越限則報警，如果逼近極限值等。如果校核的結(jié)果是越限則報警，如果逼近極限值則予以顯示。則予以顯示。安全分析安全分析 在安全監(jiān)視的基礎(chǔ)上，用計算機對預(yù)想事故的在安全監(jiān)視的基礎(chǔ)上，用計算機對預(yù)想事故的影響進行評估：分析電力系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)在發(fā)影響進行評估：分析電力系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)在發(fā)生預(yù)想事故后是否安全；確定在出現(xiàn)預(yù)想事故后為生預(yù)想事故后是否安全；確定在出現(xiàn)預(yù)想事故后為保持系統(tǒng)安全運行采取的校正措施。保持系統(tǒng)安全運行采取的校正措施。 靜態(tài)安全分析：只考慮靜態(tài)安全分析：只考慮預(yù)想預(yù)想事故后穩(wěn)態(tài)運行的安事故后穩(wěn)態(tài)運行的安全性

18、，而不考慮從當前運行狀態(tài)向事故后穩(wěn)定運行全性，而不考慮從當前運行狀態(tài)向事故后穩(wěn)定運行狀態(tài)的動態(tài)轉(zhuǎn)移過程。判斷是否會發(fā)生過負荷或電狀態(tài)的動態(tài)轉(zhuǎn)移過程。判斷是否會發(fā)生過負荷或電壓越限。壓越限。 動態(tài)安全分析：包括事故后動態(tài)過程的安全分析。動態(tài)安全分析：包括事故后動態(tài)過程的安全分析。目前動態(tài)安全分析還處在研究階段。目前動態(tài)安全分析還處在研究階段。安全控制安全控制 安全控制是指在電力系統(tǒng)各種運行狀態(tài)下，為了安全控制是指在電力系統(tǒng)各種運行狀態(tài)下，為了保護電力系統(tǒng)安全運行所進行的各種調(diào)節(jié)、校正和控保護電力系統(tǒng)安全運行所進行的各種調(diào)節(jié)、校正和控制。制。 常規(guī)調(diào)度控制：電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下安全控常規(guī)調(diào)度控制

19、：電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下安全控制的首要任務(wù)是監(jiān)視不斷變化著的電力系統(tǒng)狀態(tài)，并制的首要任務(wù)是監(jiān)視不斷變化著的電力系統(tǒng)狀態(tài)，并根據(jù)日負荷曲線調(diào)整運行方式和進行正常的操作控制，根據(jù)日負荷曲線調(diào)整運行方式和進行正常的操作控制，使系統(tǒng)運行參數(shù)維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，以滿足正常使系統(tǒng)運行參數(shù)維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，以滿足正常供電的需要。供電的需要。 預(yù)防性安全控制：是指在進行控制時電力系統(tǒng)并未預(yù)防性安全控制：是指在進行控制時電力系統(tǒng)并未受到干擾，之所以對電力系統(tǒng)實行控制是因為安全受到干擾，之所以對電力系統(tǒng)實行控制是因為安全分析已經(jīng)顯示電力系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)在出現(xiàn)某種分析已經(jīng)顯示電力系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)在出現(xiàn)某種

20、事故時是不安全的。實行預(yù)防性安全控制之后會提事故時是不安全的。實行預(yù)防性安全控制之后會提高電力系統(tǒng)的安全性。但是，安全分析時所假定的高電力系統(tǒng)的安全性。但是，安全分析時所假定的事故可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)。如果為了預(yù)防這種事故可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)。如果為了預(yù)防這種可能出現(xiàn)又不一定出現(xiàn)的不安全狀態(tài)，需要使正?？赡艹霈F(xiàn)又不一定出現(xiàn)的不安全狀態(tài)，需要使正常運行方式和接線方式有很大改變而影響正常運行經(jīng)運行方式和接線方式有很大改變而影響正常運行經(jīng)濟性時，要由運行人員來作出判斷，決定是否需要濟性時，要由運行人員來作出判斷，決定是否需要進行這種預(yù)防性控制。進行這種預(yù)防性控制。 安全控制還包括緊急狀態(tài)下的安全

21、控制和事故后安全控制還包括緊急狀態(tài)下的安全控制和事故后的恢復(fù)控制。廣義地理解安全控制也包括對電能質(zhì)的恢復(fù)控制。廣義地理解安全控制也包括對電能質(zhì)量和運行經(jīng)濟性的控制。量和運行經(jīng)濟性的控制。二、預(yù)想故障分析二、預(yù)想故障分析 電力系統(tǒng)安全分析是分析運行中的電力系統(tǒng)在出電力系統(tǒng)安全分析是分析運行中的電力系統(tǒng)在出現(xiàn)事故時是否能夠繼續(xù)保持正常狀態(tài)運行。這里所謂現(xiàn)事故時是否能夠繼續(xù)保持正常狀態(tài)運行。這里所謂的事故是根據(jù)運行人員的經(jīng)驗假定的事故。這些事故的事故是根據(jù)運行人員的經(jīng)驗假定的事故。這些事故的結(jié)果，或者使一條或幾條電力線路斷開，或使變壓的結(jié)果，或者使一條或幾條電力線路斷開，或使變壓器、發(fā)電機、負荷斷開

22、，或者發(fā)生以上情況的組合。器、發(fā)電機、負荷斷開，或者發(fā)生以上情況的組合。確定出現(xiàn)事故時系統(tǒng)是否安全就是通過計算機計算在確定出現(xiàn)事故時系統(tǒng)是否安全就是通過計算機計算在發(fā)生以上各種假定的事故時，是否有線路過負荷或超發(fā)生以上各種假定的事故時，是否有線路過負荷或超過允許傳輸極限，是否有節(jié)點過電壓，系統(tǒng)是否會失過允許傳輸極限，是否有節(jié)點過電壓，系統(tǒng)是否會失去穩(wěn)定等。如果不會出現(xiàn)上述情況，系統(tǒng)的當前運行去穩(wěn)定等。如果不會出現(xiàn)上述情況，系統(tǒng)的當前運行狀態(tài)就是安全的，否則就是不安全的。狀態(tài)就是安全的，否則就是不安全的。 定義：定義： 預(yù)想故障分析預(yù)想故障分析是指針對預(yù)先設(shè)定的電力系統(tǒng)元是指針對預(yù)先設(shè)定的電力系

23、統(tǒng)元件的故障及組合，確定它們對電力系統(tǒng)安全運行的件的故障及組合，確定它們對電力系統(tǒng)安全運行的影響。影響。 預(yù)想故障分析預(yù)想故障分析是能量管理系統(tǒng)（是能量管理系統(tǒng)（EMSEMS）的重要）的重要功能之一。一般的說，其包括故障定義與分類、故功能之一。一般的說，其包括故障定義與分類、故障篩選和故障分析三部分。障篩選和故障分析三部分。主要功能：主要功能： 按調(diào)度員的需要方便地設(shè)置預(yù)想故障；按調(diào)度員的需要方便地設(shè)置預(yù)想故障； 快速區(qū)分各種故障對電力系統(tǒng)安全運行的?？焖賲^(qū)分各種故障對電力系統(tǒng)安全運行的危 害程度；害程度； 準確分析嚴重故障后系統(tǒng)的狀態(tài)，實現(xiàn)可準確分析嚴重故障后系統(tǒng)的狀態(tài)，實現(xiàn)可 視化。視化。

24、故障定義與分類：故障定義與分類：目的：目的：提高預(yù)想故障分析的準確程度；提高預(yù)想故障分析的準確程度； 降低預(yù)想故障分析的計算量；降低預(yù)想故障分析的計算量； 改善預(yù)想故障分析的靈活性。改善預(yù)想故障分析的靈活性。在定義在定義預(yù)想故障集時，采用物理分類方式；預(yù)想故障集時，采用物理分類方式；在分析過程中，對故障按危害程度分類。在分析過程中，對故障按危害程度分類。 早期只進行早期只進行n-1n-1式故障選擇和分析，隨著電網(wǎng)式故障選擇和分析，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的增強和規(guī)模的擴大，調(diào)度人員更重視多重結(jié)構(gòu)的增強和規(guī)模的擴大，調(diào)度人員更重視多重故障分析。故障分析。 但若進行但若進行n-2n-2或或n-3n-3掃描方式

25、，在技術(shù)上是不現(xiàn)掃描方式，在技術(shù)上是不現(xiàn)實的。實的。 故采用預(yù)想故障集合方式代替故采用預(yù)想故障集合方式代替n-1n-1掃描方式。掃描方式。優(yōu)點：方便、有效定義多重故障；優(yōu)點：方便、有效定義多重故障； 只分析感興趣故障組，提高計算效率；只分析感興趣故障組，提高計算效率； 靈活、快速模擬和再現(xiàn)電網(wǎng)實際故障過程。靈活、快速模擬和再現(xiàn)電網(wǎng)實際故障過程。 預(yù)想故障集合由調(diào)度或運行分析人員給出，它預(yù)想故障集合由調(diào)度或運行分析人員給出，它包括各種可能的故障及其組合。并且可以規(guī)定監(jiān)視包括各種可能的故障及其組合。并且可以規(guī)定監(jiān)視元件和條件故障以自動產(chǎn)生復(fù)雜故障。運行中使用元件和條件故障以自動產(chǎn)生復(fù)雜故障。運行中

26、使用者可以激活感興趣的故障組進行分析計算。者可以激活感興趣的故障組進行分析計算。預(yù)想故障集合的結(jié)構(gòu)：預(yù)想故障集合的結(jié)構(gòu)： 以物理分類方式按層次定義預(yù)想故障集合。以物理分類方式按層次定義預(yù)想故障集合。預(yù)想故預(yù)想故障集合障集合故障組故障組故障故障-主開斷元件主開斷元件-條件監(jiān)視元件條件監(jiān)視元件-條件開斷元件條件開斷元件-規(guī)則集規(guī)則集一個完整的一個完整的故障故障由四部分組成：主開斷元件、由四部分組成：主開斷元件、條件監(jiān)視元件、條件開斷元件和規(guī)則集。條件監(jiān)視元件、條件開斷元件和規(guī)則集。主開斷元件主開斷元件：可以是電網(wǎng)中的任何元件。故障可：可以是電網(wǎng)中的任何元件。故障可以是單一的，也可以是多重的。多重故

27、障可以是以是單一的，也可以是多重的。多重故障可以是同類元件，也可以是幾類元件的組合。同類元件，也可以是幾類元件的組合。條件監(jiān)視元件和條件開斷元件：條件監(jiān)視元件和條件開斷元件：配合使用，可以配合使用，可以模擬繼發(fā)性故障。實際系統(tǒng)中，某些元件故障將模擬繼發(fā)性故障。實際系統(tǒng)中，某些元件故障將引發(fā)其它元件的開斷，需引入條件開斷的概念。引發(fā)其它元件的開斷，需引入條件開斷的概念。主開斷元件動作主開斷元件動作開斷監(jiān)視元件越限開斷監(jiān)視元件越限條件開斷元件動作條件開斷元件動作規(guī)則集規(guī)則集：描述主開斷元件動作后，調(diào)度人員按規(guī)：描述主開斷元件動作后，調(diào)度人員按規(guī)定或經(jīng)驗所必須執(zhí)行的操作。將專家系統(tǒng)的思想定或經(jīng)驗所必

28、須執(zhí)行的操作。將專家系統(tǒng)的思想引入預(yù)想事故分析。引入預(yù)想事故分析。故障組故障組：具有某種特征的若干故障的集合。這些物：具有某種特征的若干故障的集合。這些物理特征可以是：理特征可以是：按故障重數(shù)劃分，如一重、二重、三重等；按故障重數(shù)劃分，如一重、二重、三重等；按按開斷元件類型劃分，如線路、變壓器等；開斷元件類型劃分，如線路、變壓器等；按地區(qū)劃分，如哈爾濱地區(qū)、佳木斯地區(qū)等；按地區(qū)劃分，如哈爾濱地區(qū)、佳木斯地區(qū)等；按電壓等級劃分，如按電壓等級劃分，如500kV500kV，220kV220kV等。等。已定義的故障可以放到一個已定義的故障可以放到一個故障組或多個故障組中。故障組或多個故障組中。故障集合

29、故障集合：全部定義的故障組的總稱。：全部定義的故障組的總稱。 各故障組在缺省條件下是激活的，可以對有關(guān)各故障組在缺省條件下是激活的，可以對有關(guān)故障組設(shè)置故障組設(shè)置“停用停用”標志，在故障掃描中就會跳標志，在故障掃描中就會跳過這些故障，只分析激活的故障組。過這些故障，只分析激活的故障組。 采用故障集合的方式，提高了預(yù)想故障分析的采用故障集合的方式，提高了預(yù)想故障分析的有效性，節(jié)省了計算時間，又可靈活方便地設(shè)定有效性，節(jié)省了計算時間，又可靈活方便地設(shè)定分析目標，優(yōu)越性遠勝于分析目標，優(yōu)越性遠勝于n-1n-1掃描方式。掃描方式。故障掃描：故障掃描： 也稱故障篩選，對故障集合中的故障進行預(yù)處理。也稱故

30、障篩選，對故障集合中的故障進行預(yù)處理。目的：避免不必要的計算，加快預(yù)想故障分析的速度。目的：避免不必要的計算，加快預(yù)想故障分析的速度。方法：方法： 直接法：快速計算故障后潮流。直接法：快速計算故障后潮流。 直流潮流法：直流潮流法：將交流潮流用等值的將交流潮流用等值的直流潮流代替，直流潮流代替，甚至只用直流電路的解法分析有功潮流，忽略無功分布對有功甚至只用直流電路的解法分析有功潮流，忽略無功分布對有功的影響，準確性差。的影響，準確性差。 P-QP-Q分解法分解法 等值網(wǎng)絡(luò)法：等值網(wǎng)絡(luò)法：一般用一般用WardWard等值或等值或REI等值。等值。 分布系數(shù)法分布系數(shù)法 間接法，又稱性能指標法。不直

31、接計算潮流，間接法，又稱性能指標法。不直接計算潮流，僅利用產(chǎn)生故障時的某些數(shù)據(jù)進行排隊，快速性好精僅利用產(chǎn)生故障時的某些數(shù)據(jù)進行排隊，快速性好精度低。度低。 性能指標有三類：基于支路有功潮流；基于母線性能指標有三類：基于支路有功潮流；基于母線電壓；基于母線電壓和無功注入。電壓；基于母線電壓和無功注入。例如：有功行為指標：例如：有功行為指標：支路支路l的權(quán)重的權(quán)重2max1llNllpPPWPIL支路支路l的有功的有功支路支路l的極限有功的極限有功，故障判斷：故障判斷： 系統(tǒng)解列判斷：按快速系統(tǒng)解列判斷：按快速P-QP-Q分解法得到節(jié)點分解法得到節(jié)點電納矩陣電納矩陣BB后，因子表對角線有零元素判

32、為解列，后，因子表對角線有零元素判為解列，因為因為BB秩小于秩小于n-1n-1； 非線性故障非線性故障(如電壓無功類故障如電壓無功類故障) ； 非連續(xù)故障非連續(xù)故障（如變壓器分接頭變化（如變壓器分接頭變化 或機組無功越限或機組無功越限 ） ； 故障性能指標。其他故障可用性能指標近似故障性能指標。其他故障可用性能指標近似判斷對電力系統(tǒng)安全的危害程度。判斷對電力系統(tǒng)安全的危害程度。故障詳細分析：故障詳細分析： 全潮流分析全潮流分析 P-V P-V轉(zhuǎn)換潮流轉(zhuǎn)換潮流 快速潮流（不重新進行網(wǎng)絡(luò)分析和形成因子快速潮流（不重新進行網(wǎng)絡(luò)分析和形成因子表，對表，對BB、B”B”快速修正）快速修正）故障集合故障集

33、合解列故障解列故障非解列故障非解列故障非連續(xù)非連續(xù)故障故障非線性非線性故障故障其它其它故障故障其它其它故障故障有害有害故障故障故障定義故障定義故障掃描故障掃描詳細分析詳細分析地區(qū)電網(wǎng)靜態(tài)安全分析的特殊性地區(qū)電網(wǎng)靜態(tài)安全分析的特殊性 與網(wǎng)、省調(diào)電網(wǎng)不同，地區(qū)電網(wǎng)多為輻射與網(wǎng)、省調(diào)電網(wǎng)不同，地區(qū)電網(wǎng)多為輻射狀。地區(qū)電網(wǎng)任一支路元件開斷，都可能造成狀。地區(qū)電網(wǎng)任一支路元件開斷，都可能造成網(wǎng)絡(luò)解列或失去電源及負荷，從而形成多個弧網(wǎng)絡(luò)解列或失去電源及負荷，從而形成多個弧島節(jié)點。對地區(qū)電網(wǎng)來講，最重要的是不失去島節(jié)點。對地區(qū)電網(wǎng)來講，最重要的是不失去負荷。為保證用戶供電的可靠性，需裝備大量負荷。為保證用戶供電的可靠性，需裝備大量的備用電源自動投入裝置的備用電源自動投入裝置(BATS)(BATS)。 當電網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致母線停電時，當電網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致母線停電時，滿足投入條件的滿足投入條件的BATSBATS開始動作，并合上開始動作，并合上備用電源的開關(guān)，給停電母線恢復(fù)供電。備用電源的開關(guān)，給停電母線恢復(fù)供電。這樣，就能大大減少母線停電的幾率，這樣，就能大大減少母線停電的幾率，從而保證供電的可靠性。如果不考慮從而保證供電的可靠性。如果不考慮BATSBATS的動作，傳統(tǒng)靜態(tài)安全分析的結(jié)果的動作，傳統(tǒng)靜態(tài)安全分析的結(jié)果往往是直接甩負荷，這并不符合電網(wǎng)運往往是直接甩負荷，這并不符合電網(wǎng)運行