大停電事故及其教訓(1)

1、國際大停電事故及其教訓國際大停電事故及其教訓張張 保保 會會西安交通大學西安交通大學 2006/10/16目目 錄錄v國際大停電事故及其教訓國際大停電事故及其教訓v我國保障電網(wǎng)安全運行的我國保障電網(wǎng)安全運行的“三道防線三道防線”v電力系統(tǒng)廣域運行信息及其應用電力系統(tǒng)廣域運行信息及其應用v結(jié)論結(jié)論一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（1 1）國外國外03年發(fā)生的大停電事故年發(fā)生的大停電事故特大停電事故是現(xiàn)代社會的災難特大停電事故是現(xiàn)代社會的災難國家國家 發(fā)生時間發(fā)生時間 事故名稱事故名稱 事故后果事故后果 美國美國 2003.8.14北 美 東 部北 美 東 部網(wǎng)網(wǎng)損失負荷損失

2、負荷61.8GW，停電停電8州州1省省5000萬人，停電面積萬人，停電面積24000平方公平方公里，最長停電里，最長停電29小時，損失小時，損失300億美元。億美元。瑞典丹麥瑞典丹麥 2003.9.23瑞 典 丹瑞 典 丹麥麥停電停電1800MW，影響影響500萬人用電，停萬人用電，停6.5小時小時意大利意大利 2003.9.28意大利意大利6,400MW的功率缺額，最后導致頻率崩潰，停電的功率缺額，最后導致頻率崩潰，停電19小時。小時。英國英國2003.8.28倫敦地鐵倫敦地鐵停電停電724MW，影響影響41萬用戶，萬用戶，50萬乘客被困，停電萬乘客被困，停電37分鐘分鐘1小時小時馬來西亞馬

3、來西亞 2003.9.1馬來西亞馬來西亞馬來西亞北方馬來西亞北方5個州發(fā)生大停電事故，停電持續(xù)約個州發(fā)生大停電事故，停電持續(xù)約4個小時。個小時。一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（2 2）美國發(fā)生的其它大停電事故美國發(fā)生的其它大停電事故預防特大停電事故是對現(xiàn)代科學技術(shù)的挑戰(zhàn)預防特大停電事故是對現(xiàn)代科學技術(shù)的挑戰(zhàn)事故名稱事故名稱時間時間后果后果美國東北部大停電美國東北部大停電1965.11.9最長停電時間達13h，影響居民3000萬人，直接經(jīng)濟損失達1億美元。紐約大停電事故紐約大停電事故 1977.7.13停電時間達25h，停電引起貧民區(qū)縱火與搶劫，華爾街計算機停電，損失價值

4、超過百萬人小時。美國西部網(wǎng)大停電美國西部網(wǎng)大停電1994.12.14系統(tǒng)解列成東西南北四個大島，事故影響到14個州200萬人的用電。美國西部網(wǎng)大停電美國西部網(wǎng)大停電1996.7.2系統(tǒng)解列成五個孤島，事故影響14個州200萬用戶美國西部網(wǎng)大停電美國西部網(wǎng)大停電1996.8.10系統(tǒng)解列成四個孤島，事故影響9個州750萬用戶一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（3 3）大停電的直接原因分析：大停電的直接原因分析：v在部分元件停運檢修狀態(tài)下，局部發(fā)生故障；在部分元件停運檢修狀態(tài)下，局部發(fā)生故障；v故障切除后運行狀態(tài)轉(zhuǎn)移中部分故障切除后運行狀態(tài)轉(zhuǎn)移中部分輸電元件運行異常輸電元件運行

5、異?；虮Ｗo誤或保護誤動；動；v后備保護和自動裝置后備保護和自動裝置切除過載的輸電元件切除過載的輸電元件；v連鎖過載被切除后的連鎖過載被切除后的輸電通道轉(zhuǎn)移及系統(tǒng)不穩(wěn)定輸電通道轉(zhuǎn)移及系統(tǒng)不穩(wěn)定；v輸電網(wǎng)絡輸電網(wǎng)絡被大面積的被大面積的無序斷開無序斷開后低周波、低電壓、高周波等后低周波、低電壓、高周波等自動裝置分散動作使系統(tǒng)崩潰。自動裝置分散動作使系統(tǒng)崩潰。一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（4 4）GGGG12/108/812/812/1041631035/45/46/47/4圖 1 正 常 潮 流 狀 態(tài) 及 自 動 裝 置 配 置失 步 解 列 M1失 步 解 列 M2低壓

6、低周減載7秒動作各 線 路 配 置 過 負 荷 后 備 保 護高 周 切 機高 周 切 機高 周 切 機高 周 切 機低周減載ABCDEF234一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（5 5）GGGG12/108/812/812/1041631035/56/57/6圖2 在一條線停電檢修時，另一條線路發(fā)生短路被保護切除234 7一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（6 6）GGGG12/108/812/812/1041631035/56/57/6圖3 故障切除后過負荷保護起動,由于沒有正確調(diào)整潮流或調(diào)整慢，致使切除一個輸電斷面，造成大范圍潮流轉(zhuǎn)移ABCDEF7

7、234一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（7 7）圖 4 由 于 低 壓 減 載 的 動 作 時 間 與 過 負 荷 保 護 動 作 時 間 不 配 合 ， 切 除 了 連 接 F母 線的 另 兩 條 線 路 ， 損 失 F母 線 負 荷 16， 并 可 能 造 成 同 步 穩(wěn) 定 性 的 破 壞 3 4 7低壓減載GGGG12/108/812/812/1041631036/77/7ABCDEF一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（8 8）圖 5 M2斷 面 先 于 M1斷 面 失 步 而 解 列 ， 解 列 后 的 系 統(tǒng) 功 率 極 不 平 衡6/27

8、/1 3 4 5低壓減載GGGG12/108/812/812/1041631037/16/26/17/13P3P8P6/52PM1M2一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（9 9）6/27/1 3 4 5低壓減載GGGG12/108/812/812/1041631037/16/26/17/13P3P8P6/52PM1M2圖6 M1斷面再次失步解列，全系統(tǒng)解列成四片一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（1010）GGGG12/1012/812/812/10416310/53圖7 各發(fā)電廠功率過剩，高周波切機動作，全系統(tǒng)瓦解 4 5低壓減載M1M2低周波減載一、

9、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（1111）大停電事故的啟示：大停電事故的啟示：v任意堅強的網(wǎng)絡都存在任意堅強的網(wǎng)絡都存在較薄弱的運行方式和嚴重的運較薄弱的運行方式和嚴重的運行狀態(tài)；行狀態(tài)；v跟蹤運行方式和適應運行狀態(tài)的實時控制系統(tǒng)是跟蹤運行方式和適應運行狀態(tài)的實時控制系統(tǒng)是不可不可缺或的；缺或的；v分散安裝、獨立動作的自動裝置可能保護電網(wǎng)，分散安裝、獨立動作的自動裝置可能保護電網(wǎng)，也可也可能切跨電網(wǎng)能切跨電網(wǎng)；v電網(wǎng)電網(wǎng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不安全主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不安全，是大停電事故的直接原因；，是大停電事故的直接原因；v電網(wǎng)的電網(wǎng)的無序解列、開斷無序解列、開斷造成了恢復的困難。造成了恢

10、復的困難。一、國際大停電事故及其教訓（一、國際大停電事故及其教訓（1212）可吸取的教訓：可吸取的教訓：v元件的故障或擾動，在局部系統(tǒng)內(nèi)部采取措施來消除影響，元件的故障或擾動，在局部系統(tǒng)內(nèi)部采取措施來消除影響，不使其擴散到局部系統(tǒng)外不使其擴散到局部系統(tǒng)外；v區(qū)域系統(tǒng)之間輸電斷面上的故障，切除故障元件后盡量區(qū)域系統(tǒng)之間輸電斷面上的故障，切除故障元件后盡量保持保持輸電斷面的完整性輸電斷面的完整性；v反應元件反應元件運行異常的保護運行異常的保護應與系統(tǒng)的安全自動裝置協(xié)調(diào)動作，應與系統(tǒng)的安全自動裝置協(xié)調(diào)動作，保證網(wǎng)絡連接的強壯性，盡量滿足輸電能力與輸電需求的平保證網(wǎng)絡連接的強壯性，盡量滿足輸電能力與輸

11、電需求的平衡，衡，切不可獨立、無序亂動切不可獨立、無序亂動；v互聯(lián)系統(tǒng)失穩(wěn)后，應按功率盡可能平衡的原則互聯(lián)系統(tǒng)失穩(wěn)后，應按功率盡可能平衡的原則有序解列有序解列，避，避免大面積停電，并有利快速恢復。免大面積停電，并有利快速恢復。二、我國保障二、我國保障電網(wǎng)安全運行的電網(wǎng)安全運行的“三道防線三道防線” （1）第一道防線：高速、準確地切除故障元件的繼電保護第一道防線：高速、準確地切除故障元件的繼電保護和和 反應被保護設備運行異常的保護反應被保護設備運行異常的保護被我國超高壓電網(wǎng)普遍采用的裝備被我國超高壓電網(wǎng)普遍采用的裝備利用被保護元件兩端的盡可能簡單的信息；利用被保護元件兩端的盡可能簡單的信息；超高

12、壓系統(tǒng)主保護動作速度超高壓系統(tǒng)主保護動作速度10102525毫秒；毫秒；超高壓系統(tǒng)主保護動作正確率超高壓系統(tǒng)主保護動作正確率99.82%;99.82%;正在研究、未來可能裝備電網(wǎng)的保護正在研究、未來可能裝備電網(wǎng)的保護利用被保護元件單端或兩端故障暫態(tài)信息的繼電保護利用被保護元件單端或兩端故障暫態(tài)信息的繼電保護主保護動作速度主保護動作速度2 25 5毫秒毫秒以盡可能快的速度、在盡可能小的范圍內(nèi)切除故障，減以盡可能快的速度、在盡可能小的范圍內(nèi)切除故障，減少系統(tǒng)產(chǎn)生的少系統(tǒng)產(chǎn)生的不平衡能量不平衡能量二、我國保障二、我國保障電網(wǎng)安全運行的電網(wǎng)安全運行的“三道防線三道防線” （2）第二道防線：保障電網(wǎng)安全

13、運行的安全自動裝置第二道防線：保障電網(wǎng)安全運行的安全自動裝置自動重合閘裝置：自動重合閘裝置：除減少重合于永久故障時系統(tǒng)不平衡能量除減少重合于永久故障時系統(tǒng)不平衡能量外，盡量減少網(wǎng)絡拓撲的變化，盡快恢復網(wǎng)絡外，盡量減少網(wǎng)絡拓撲的變化，盡快恢復網(wǎng)絡輸電能力輸電能力；備自投、事故減出力、自動切負荷、抽水改發(fā)電等：備自投、事故減出力、自動切負荷、抽水改發(fā)電等：快速?？焖俦３殖址€(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)發(fā)輸電能力與用電需求的平衡。發(fā)輸電能力與用電需求的平衡。過負荷控制過負荷控制：連鎖切機、切負荷，遠方切機、切負荷等。連鎖切機、切負荷，遠方切機、切負荷等。保保持持穩(wěn)態(tài)輸電能力與輸電需求穩(wěn)態(tài)輸電能力與輸電需求的平衡。的平衡。

14、暫態(tài)穩(wěn)定控制：邏輯式連鎖切機、切負荷；利用局部量的穩(wěn)暫態(tài)穩(wěn)定控制：邏輯式連鎖切機、切負荷；利用局部量的穩(wěn)定性預測與緊急控制裝置；基于離線或在線計算的區(qū)域性穩(wěn)定性預測與緊急控制裝置；基于離線或在線計算的區(qū)域性穩(wěn)定控制系統(tǒng)；定控制系統(tǒng)；用于保持用于保持動態(tài)動態(tài)輸電能力和輸電輸電能力和輸電需求的的平衡。需求的的平衡。二、我國保障二、我國保障電網(wǎng)安全運行的電網(wǎng)安全運行的“三道防線三道防線” （3）第三道防線：失步解列與頻率、電壓控制第三道防線：失步解列與頻率、電壓控制失步解列：在互聯(lián)電網(wǎng)失去同步后，在預定的地點解列，失步解列：在互聯(lián)電網(wǎng)失去同步后，在預定的地點解列， 以求各子網(wǎng)能獨立滿足供電需求。以求

15、各子網(wǎng)能獨立滿足供電需求。頻率控制：通過低周減載、開啟備用機組等滿足頻率要求，頻率控制：通過低周減載、開啟備用機組等滿足頻率要求， 通過高周切機保證頻率穩(wěn)定、機組安全。通過高周切機保證頻率穩(wěn)定、機組安全。電壓和無功控制：通過低壓減載和增發(fā)無功維持電壓水平，電壓和無功控制：通過低壓減載和增發(fā)無功維持電壓水平， 防止電壓崩潰。防止電壓崩潰。爭取各自平衡，盡量減少對用戶的損失，維持各子網(wǎng)的安爭取各自平衡，盡量減少對用戶的損失，維持各子網(wǎng)的安全，創(chuàng)造并網(wǎng)條件。全，創(chuàng)造并網(wǎng)條件。19.19.4581491210845631545300000024681012141618202270-8019811982

16、19831984198519861987198819891990199119921993199419951996199719981999200020012002事故次數(shù)：次/年二、我國保障二、我國保障電網(wǎng)安全運行的電網(wǎng)安全運行的“三道防線三道防線” （4）市省級電網(wǎng)市省級電網(wǎng)省省 大區(qū)電網(wǎng)大區(qū)電網(wǎng)二、我國保障二、我國保障電網(wǎng)安全運行的電網(wǎng)安全運行的“三道防線三道防線” （5）“三道防線三道防線”建設中應該加強的研究：建設中應該加強的研究：采用最佳重合閘技術(shù)采用最佳重合閘技術(shù)，減少第二次故障沖擊、盡可能減少網(wǎng)，減少第二次故障沖擊、盡可能減少網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和潮流的變化，維持穩(wěn)態(tài)輸電能力、提高暫穩(wěn)極限。絡

17、結(jié)構(gòu)和潮流的變化，維持穩(wěn)態(tài)輸電能力、提高暫穩(wěn)極限。構(gòu)建輸電斷面或網(wǎng)絡的輸電能力保護構(gòu)建輸電斷面或網(wǎng)絡的輸電能力保護，協(xié)調(diào)和優(yōu)化在元件運，協(xié)調(diào)和優(yōu)化在元件運行異常、特別是線路過負荷后采取的網(wǎng)絡切換，保證網(wǎng)絡的行異常、特別是線路過負荷后采取的網(wǎng)絡切換，保證網(wǎng)絡的穩(wěn)態(tài)傳輸能力與負荷的平衡，防止元件連鎖過載被切除。穩(wěn)態(tài)傳輸能力與負荷的平衡，防止元件連鎖過載被切除。研制自適應電力系統(tǒng)模型和參數(shù)的暫態(tài)穩(wěn)定預測與緊急控制研制自適應電力系統(tǒng)模型和參數(shù)的暫態(tài)穩(wěn)定預測與緊急控制系統(tǒng)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限，增加網(wǎng)絡的輸電能力。，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限，增加網(wǎng)絡的輸電能力。研究自適應的失步解列與快速恢復控制系統(tǒng)

18、研究自適應的失步解列與快速恢復控制系統(tǒng)，減少停電容量，減少停電容量和停電時間。和停電時間。三、電力系統(tǒng)廣域運行信息及其可能的應用（三、電力系統(tǒng)廣域運行信息及其可能的應用（1） 1 1、電力系統(tǒng)廣域穩(wěn)態(tài)運行信息、電力系統(tǒng)廣域穩(wěn)態(tài)運行信息 電力系統(tǒng)地域的廣袤性、電力設備的眾多性、電能傳輸?shù)目祀娏ο到y(tǒng)地域的廣袤性、電力設備的眾多性、電能傳輸?shù)目焖傩砸约半娔軐崟r的平衡特性，決定了反應電力設備運行狀態(tài)速性以及電能實時的平衡特性，決定了反應電力設備運行狀態(tài)和電力系統(tǒng)運行方式的實時信息系統(tǒng)，是保障電力系統(tǒng)安全、和電力系統(tǒng)運行方式的實時信息系統(tǒng)，是保障電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟運行的基礎系統(tǒng)。經(jīng)過幾十年與電網(wǎng)建

19、設同步的發(fā)可靠和經(jīng)濟運行的基礎系統(tǒng)。經(jīng)過幾十年與電網(wǎng)建設同步的發(fā)展，基于五級展，基于五級SCADASCADA靜態(tài)信息采集系統(tǒng)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)靜態(tài)信息采集系統(tǒng)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)已經(jīng)建立，支撐著現(xiàn)代的電力生產(chǎn)。已經(jīng)建立，支撐著現(xiàn)代的電力生產(chǎn)。 這些信息反應電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行情況，以分層分這些信息反應電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行情況，以分層分布式信息流結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)更新周期為秒鐘級。布式信息流結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)更新周期為秒鐘級。三、電力系統(tǒng)廣域運行信息及其可能的應用（三、電力系統(tǒng)廣域運行信息及其可能的應用（2）2 2、電力市場信息支持系統(tǒng)、電力市場信息支持系統(tǒng) 電力市場化改革后，電能的商品屬性日漸凸現(xiàn)，表達電能電力

20、市場化改革后，電能的商品屬性日漸凸現(xiàn)，表達電能價值、價格的實時經(jīng)濟信息成為決定電能交易的決定性信息。價值、價格的實時經(jīng)濟信息成為決定電能交易的決定性信息。因為電能在物理上的實時平衡特性，使得電能安全運行與經(jīng)因為電能在物理上的實時平衡特性，使得電能安全運行與經(jīng)濟交易互相制約、密不可分。同時表征二者特性的信息系統(tǒng)，濟交易互相制約、密不可分。同時表征二者特性的信息系統(tǒng)，成為市場環(huán)境下電力系統(tǒng)生產(chǎn)運行的基礎信息系統(tǒng)。成為市場環(huán)境下電力系統(tǒng)生產(chǎn)運行的基礎信息系統(tǒng)。 這些信息反應電力市場的交易、電價、電費和電力系統(tǒng)的這些信息反應電力市場的交易、電價、電費和電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行情況，以分層分布式信息流和點到點

21、的信息流結(jié)構(gòu)，穩(wěn)態(tài)運行情況，以分層分布式信息流和點到點的信息流結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)更新周期為秒鐘級。數(shù)據(jù)更新周期為秒鐘級。三、電力系統(tǒng)廣域運行信息及其可能的應用（三、電力系統(tǒng)廣域運行信息及其可能的應用（3）3 3、電力系統(tǒng)廣域動態(tài)運行信息、電力系統(tǒng)廣域動態(tài)運行信息 描述電力設備及電力系統(tǒng)描述電力設備及電力系統(tǒng)動態(tài)行為動態(tài)行為的信息，利用這些信息的信息，利用這些信息可以掌握和預計電力系統(tǒng)的動態(tài)變化規(guī)律，可以掌握和預計電力系統(tǒng)的動態(tài)變化規(guī)律，通過施加適當?shù)耐ㄟ^施加適當?shù)目刂?，調(diào)控電力系統(tǒng)向預定的目標變化?？刂?，調(diào)控電力系統(tǒng)向預定的目標變化。 例如：具有同步時鐘、同時測量的電壓、電流、功率和功例如：具有同步時

22、鐘、同時測量的電壓、電流、功率和功角信息及其高速的傳遞網(wǎng)絡。角信息及其高速的傳遞網(wǎng)絡。 隨著全球同步時鐘的出現(xiàn)和高速信息網(wǎng)絡的發(fā)展，建設電隨著全球同步時鐘的出現(xiàn)和高速信息網(wǎng)絡的發(fā)展，建設電力系統(tǒng)廣域動態(tài)信息系統(tǒng)初步具備了條件。力系統(tǒng)廣域動態(tài)信息系統(tǒng)初步具備了條件。三、電力系統(tǒng)廣域運行信息及其可能的應用（三、電力系統(tǒng)廣域運行信息及其可能的應用（4）4 4、電力系統(tǒng)廣域動態(tài)運行信息的可能應用、電力系統(tǒng)廣域動態(tài)運行信息的可能應用快速切除故障元件的繼電保護防線是不需要廣域信快速切除故障元件的繼電保護防線是不需要廣域信息的；廣域信息下的集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是不可能取息的；廣域信息下的集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是不可能

23、取代分散安裝的繼電保護裝置的。代分散安裝的繼電保護裝置的。被保護的目標是被保護的目標是單一設備單一設備，使用兩端信息判別故障已經(jīng)足，使用兩端信息判別故障已經(jīng)足夠了；保護的可靠性要求極高，越是簡單越可靠；保護的夠了；保護的可靠性要求極高，越是簡單越可靠；保護的動作速度要求極高，廣域信息速度不夠；動作速度要求極高，廣域信息速度不夠；具備廣域動態(tài)運行信息將使具備廣域動態(tài)運行信息將使保障整個保障整個電力系統(tǒng)安全電力系統(tǒng)安全運行的第二道、第三道防線的水平發(fā)生運行的第二道、第三道防線的水平發(fā)生“質(zhì)質(zhì)”的提的提高。高。謝謝大家！謝謝大家！四、輸電斷面安全性保護（1）1. 輸電斷面安全性保護的任務 通過協(xié)調(diào)斷

24、面上的后備保護和自動裝置的動作，避通過協(xié)調(diào)斷面上的后備保護和自動裝置的動作，避免斷面內(nèi)的支路發(fā)生連鎖過載跳閘，維持斷面的輸免斷面內(nèi)的支路發(fā)生連鎖過載跳閘，維持斷面的輸電能力，防止斷面潮流的大幅度轉(zhuǎn)移。電能力，防止斷面潮流的大幅度轉(zhuǎn)移。 預測預測出并行輸電斷面存在出并行輸電斷面存在連鎖過載跳閘連鎖過載跳閘的可能時，的可能時，通過安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)進行緊急控制，通過安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)進行緊急控制，消除支路過消除支路過載載。反之，則允許過負荷保護延時跳閘。反之，則允許過負荷保護延時跳閘。四、輸電斷面安全性保護（2）2 2. . 實現(xiàn)安全性保護的信息條件實現(xiàn)安全性保護的信息條件 輸電斷面安全性保護需要實時

25、獲取系統(tǒng)級的信息，快速收輸電斷面安全性保護需要實時獲取系統(tǒng)級的信息，快速收索當前的輸電斷面，快速評估線路開斷后斷面的潮流情況，索當前的輸電斷面，快速評估線路開斷后斷面的潮流情況，并給出可行的控制方案執(zhí)行之。并給出可行的控制方案執(zhí)行之。 提升提升SCADA/EMSSCADA/EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新速度或利用快速動態(tài)信息系系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新速度或利用快速動態(tài)信息系統(tǒng)，刷新周期長短于統(tǒng)，刷新周期長短于1 1秒；將分散安裝的過負荷保護和各種安秒；將分散安裝的過負荷保護和各種安全自動裝置聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)；完成對電網(wǎng)全自動裝置聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)；完成對電網(wǎng)的實時監(jiān)視、實時計算真、實時控

26、制。的實時監(jiān)視、實時計算真、實時控制。 四、輸電斷面安全性保護（3）3. 實現(xiàn)輸電斷面安全性保護的關(guān)鍵技術(shù)輸電斷面的在線快速搜索：輸電斷面的在線快速搜索： 運行狀態(tài)的變化，并行輸電斷面也會發(fā)生變化，研究的運行狀態(tài)的變化，并行輸電斷面也會發(fā)生變化，研究的基于圖論的并行輸電斷面快速搜索算法有兩種：基于圖論的并行輸電斷面快速搜索算法有兩種： 對于電源與負荷分布不均具有較明顯斷面的網(wǎng)絡，簡化對于電源與負荷分布不均具有較明顯斷面的網(wǎng)絡，簡化原始網(wǎng)絡；原始網(wǎng)絡； 進行系統(tǒng)分區(qū)，建立系統(tǒng)狀態(tài)圖；進行系統(tǒng)分區(qū)，建立系統(tǒng)狀態(tài)圖；在系統(tǒng)潮在系統(tǒng)潮流狀態(tài)圖上，流狀態(tài)圖上，尋找有相同電源區(qū)或負荷區(qū)的并行輸電斷尋找有相

27、同電源區(qū)或負荷區(qū)的并行輸電斷面面。 對于電源與負荷分布均勻的多環(huán)路網(wǎng)絡，并行輸電通道對于電源與負荷分布均勻的多環(huán)路網(wǎng)絡，并行輸電通道也許就不存在，對這樣的網(wǎng)絡提出了基于圖論的也許就不存在，對這樣的網(wǎng)絡提出了基于圖論的最短路最短路徑搜索算法，徑搜索算法，確定過載元件跳閘后最易遭受大功率轉(zhuǎn)移確定過載元件跳閘后最易遭受大功率轉(zhuǎn)移的線路。的線路。四、輸電斷面安全性保護（4）輸電斷面連鎖過載的實時預測輸電斷面連鎖過載的實時預測 在當前狀態(tài)或元件過載的緊急狀態(tài)下，利用直流潮流分布系數(shù)法進行快速安全性評估： 00,maxiijjjijPPPP 2iabcacbdadbjcdabaabbabxXXXXxxXX

28、X四、輸電斷面安全性保護（5）消除輸電斷面過載的實時控制消除輸電斷面過載的實時控制1 1、將節(jié)點分為加出力（切負荷）和減出力兩類、將節(jié)點分為加出力（切負荷）和減出力兩類 根據(jù)過載支路的過載量差異，評價節(jié)點對過載支路的總體根據(jù)過載支路的過載量差異，評價節(jié)點對過載支路的總體作用，分為加出力和減出力兩類。當作用，分為加出力和減出力兩類。當 ，節(jié)點，節(jié)點為加出力節(jié)點，反之為減出力節(jié)點為加出力節(jié)點，反之為減出力節(jié)點。 1minmin1LliilliilPSPPSP( )TlliS iS( )0S i 四、輸電斷面安全性保護（6）2、定義控制效果綜合指標：以節(jié)點消除斷面過載能力為依據(jù)，定義消除過載線路過載

29、量、對未滿載線路的過載影響的輸電斷面控制效果綜合指標。 根據(jù)該指標得到加出力節(jié)點控制序列OS1(i)F(PI(i)和減出力節(jié)點控制序列OS2(j)=F(PI(j)。( )TTllikkiPI iSSmin11minminmin1.51.51LKlikijlkjliilkjkjPPSPPPSPPSP四、輸電斷面安全性保護（7） 3、確定控制節(jié)點和控制量：確定控制節(jié)點和控制量：反向等量調(diào)整發(fā)電功率，其次減負荷功率配對調(diào)整。 定義調(diào)整對靈敏度：定義調(diào)整對靈敏度：(1)根據(jù)OS1(i)和OS(j)的序列尋找能降低過載支路潮流的可調(diào)控制點I、j，對所有過載支路均要滿足， 若不滿足，在序列中尋找下一節(jié)點。

30、(2) 根據(jù)正常支路的潮流約束，確定最大調(diào)整量（3）確定過載支路確定應調(diào)最大量 ，并得出調(diào)整對的最終調(diào)整量L ijLiLjSSSSmaxmax12min(,)ijijijijPPPPP0L ijSS1ijP2ijP四、輸電斷面安全性保護（8）經(jīng)過對幾個測試系統(tǒng)進行仿真，該算法能快速正確捕捉輸電斷面。過載評估的更新時間是潮流計算的1/10（113節(jié)點）。根據(jù)綜合指標確定的控制節(jié)點操作序列，保證了形成控制方案的有效性和控制方案獲得的快速性。五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（1 1）理論研究表明，多機電力系統(tǒng)在動態(tài)過程中最后一次網(wǎng)絡操理論研究表明，多機電力系統(tǒng)在

31、動態(tài)過程中最后一次網(wǎng)絡操作完成時應使系統(tǒng)不平衡能量最小，未來的系統(tǒng)最穩(wěn)定。作完成時應使系統(tǒng)不平衡能量最小，未來的系統(tǒng)最穩(wěn)定。(,)m inK EPEVVV ninininijijsijijisiiiJiCPT111112)cos(cos)(21 111)(cosninijjiijijjijsisdDmin+1、動態(tài)過程中網(wǎng)絡切換優(yōu)化理論、動態(tài)過程中網(wǎng)絡切換優(yōu)化理論五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（2 2）以全系統(tǒng)的慣性中心坐標（動態(tài)變化）為參考，其中： 各發(fā)電機不平衡功率的一部分； 發(fā)電機間的聯(lián)系電納、電導功率； 操作完成后系統(tǒng)穩(wěn)定平衡點； 操作完成時各機

32、組的角度、角速度isii2iTiiiiPPE G/ijijCD五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（3 3）全系統(tǒng)的慣性中心坐標：全系統(tǒng)的慣性中心坐標： 11111cos2ninijijijniinieiiCOIDPPPPniiTMM1niiiTCOIMM11niiiTCOIMM11COIiiiiCOI0,011 niiCOITiniiiisidPMMM五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（4 4）在確定的潮流方式下，網(wǎng)絡切換對系統(tǒng)穩(wěn)定性有利的因素：切換后的網(wǎng)絡能承載切換前的潮流，即存在平衡點切換后的網(wǎng)絡能承載切換前的潮流，即

33、存在平衡點 ； 一般由故障前潮流滿足N-1原則來保證。切換后網(wǎng)絡間聯(lián)系盡可能強壯，增強吸收動能的能力；切換后網(wǎng)絡間聯(lián)系盡可能強壯，增強吸收動能的能力； 可用優(yōu)化重合閘方式、調(diào)節(jié)直流傳輸功率、投入串補、 FACTS控制、優(yōu)化切負荷容量及地點等措施。is1111()(coscos)nnniiisijijijsiij iPC 五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（5 5）捕捉軌跡距離穩(wěn)定平衡點最近的時刻，完成網(wǎng)絡最后切捕捉軌跡距離穩(wěn)定平衡點最近的時刻，完成網(wǎng)絡最后切換；換；盡快切除故障，減小故障期間系統(tǒng)的不平衡動能，依靠盡快切除故障，減小故障期間系統(tǒng)的不平衡動能，依

34、靠高速的保護裝置，減少：高速的保護裝置，減少：跟蹤系統(tǒng)軌跡變化，當系統(tǒng)軌跡運動至能量最小處時完跟蹤系統(tǒng)軌跡變化，當系統(tǒng)軌跡運動至能量最小處時完成操作，需要軌跡跟蹤測量、預測等條件和技術(shù)；成操作，需要軌跡跟蹤測量、預測等條件和技術(shù)；2112nJiiiT( , )minV 五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（6 6）2 2、網(wǎng)絡切換優(yōu)化例、網(wǎng)絡切換優(yōu)化例最佳重合閘最佳重合閘重合方式優(yōu)化：重合方式優(yōu)化：單相故障跳單相，瞬時故障合單相，永久故障不重合；單相故障跳單相，瞬時故障合單相，永久故障不重合；相間故障跳三相，最佳時間試合單相，成功則合另兩相；相間故障跳三相，最

35、佳時間試合單相，成功則合另兩相； 這種重合方式最大限度地減少了重合于永久故障產(chǎn)生的這種重合方式最大限度地減少了重合于永久故障產(chǎn)生的二次故障沖擊；在故障首次切除后盡可能強的保留了網(wǎng)二次故障沖擊；在故障首次切除后盡可能強的保留了網(wǎng)絡間的聯(lián)系。絡間的聯(lián)系。五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（7 7）重合閘合閘時刻優(yōu)化重合閘合閘時刻優(yōu)化五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（8 8）五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（9 9）按照最佳重合時間重合，提高故障前傳輸容量按照最佳重合時間重合，提高故障前傳

36、輸容量1010以上以上五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（五、利用廣域動態(tài)信息的網(wǎng)絡切換優(yōu)化（1010）最佳重合時間的規(guī)律 最佳重合時間是周期性、連續(xù)變化的；受運行條件、最佳重合時間是周期性、連續(xù)變化的；受運行條件、故障條件影響，但不明顯；最佳重合時間的周期主要故障條件影響，但不明顯；最佳重合時間的周期主要取決于系統(tǒng)的慣性。取決于系統(tǒng)的慣性。采用最佳重合閘的效益分析無本千利無本千利離線計算最佳重合時間并整定之；離線計算最佳重合時間并整定之；一本千利一本千利保護中采用瞬時與永久故障區(qū)分技術(shù)；保護中采用瞬時與永久故障區(qū)分技術(shù)；幾本萬利幾本萬利采用最佳重合閘裝置；采用最佳重合閘裝置；六、基于廣域軌跡

37、信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（1 1）1）現(xiàn)有暫態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的識別與控制策略）現(xiàn)有暫態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的識別與控制策略離線計算控制策略表離線計算控制策略表：依據(jù)系統(tǒng)模型與參數(shù)，預想可能破壞穩(wěn)定：依據(jù)系統(tǒng)模型與參數(shù)，預想可能破壞穩(wěn)定性的事故及其控制對策，逐次計算并提取特征量，主觀形成故性的事故及其控制對策，逐次計算并提取特征量，主觀形成故障特征量與控制量的邏輯關(guān)系。障特征量與控制量的邏輯關(guān)系。在線計算控制策略表：在線計算控制策略表：在當前潮流方式下，在線計算以上內(nèi)容，在當前潮流方式下，在線計算以上內(nèi)容，極大的減少了計算量。極大的減少了計算量。 判別的準確性與控制的

38、有效性取決于模型與參數(shù)的準確性、策略判別的準確性與控制的有效性取決于模型與參數(shù)的準確性、策略表的復雜程度、計算人員對穩(wěn)定性及其控制理解的水平等，屬表的復雜程度、計算人員對穩(wěn)定性及其控制理解的水平等，屬于經(jīng)驗型。于經(jīng)驗型。六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（2 2）2）基于軌跡信息的暫態(tài)不穩(wěn)定性判據(jù)系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定的判據(jù)是任意一臺機對系統(tǒng)慣性中心不穩(wěn)定：其中：判據(jù)僅與系統(tǒng)各發(fā)電機的軌跡 有關(guān)，由負變正的點稱為拐點。( )(1)( )0iiik tk tk t(1)( )(1)(1)( )iiiiittk ttt,ii ( )iK t六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)

39、穩(wěn)定性預測（六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（3 3）上式等價于： 11.522.533.5-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.02功角（功角（rad）量增度速角量增度速角不穩(wěn)定邊界不穩(wěn)定邊界 通常意義下不穩(wěn)定邊界通常意義下不穩(wěn)定邊界 不穩(wěn)定平衡點不穩(wěn)定平衡點 0)(33iPEV六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（4 4）判據(jù)的優(yōu)點：判據(jù)的優(yōu)點：僅觀測網(wǎng)絡最后一次操作后系統(tǒng)的響應（ ），根據(jù)相應的變化判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在系統(tǒng)到達不穩(wěn)定平衡點以前即可作出暫態(tài)不穩(wěn)定的結(jié)論，有一定的預測作用。判據(jù)實現(xiàn)需要的條件：判據(jù)實現(xiàn)需要

40、的條件： 所有發(fā)電機動態(tài)過程中的角度、角速度的實時測量與簡單的判據(jù)計算。,ii六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（5 5）-100-50050100150-0.01-0.00500.0050.010.0150.02功 角 （ 度 ）量增度速角拐點 位能脊 拐點 拐點 多機系統(tǒng)算例故障切除時間0.2s時，穩(wěn)定相軌跡 故障切除時間0.45s時，失穩(wěn)相軌跡 六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（6 6）識別方法速度比較算例故障切除時刻(秒)故障切除后三種不同方法識別出系統(tǒng)是否穩(wěn)定所需時間（秒）凹凸性方法位能脊法門檻值120度IEEE-90.4穩(wěn)定穩(wěn)定0.11(誤判)0.500.070.27EPRI-360.13穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定0.18穩(wěn)定穩(wěn)定 失穩(wěn)（誤判）0.20.180.370.410.220.120.250.37六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預測（六、基于廣域軌跡信息的暫態(tài)穩(wěn)定性預