電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制概論

1、郭瑞鵬郭瑞鵬浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院n電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)n電力系統(tǒng)工程電力系統(tǒng)工程n電力系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展過程電力系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展過程n電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本概念電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本概念n電力系統(tǒng)控制中心的典型功能電力系統(tǒng)控制中心的典型功能n一次系統(tǒng)：由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等環(huán)節(jié)一次系統(tǒng)：由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等環(huán)節(jié)構(gòu)成的電能生產(chǎn)、傳輸、使用的完整系統(tǒng)。包括各種電構(gòu)成的電能生產(chǎn)、傳輸、使用的完整系統(tǒng)。包括各種電力設(shè)備（如：電力線路、變壓器、母線、開關(guān)、刀閘、力設(shè)備（如：電力線路、變壓器、母線、開關(guān)、刀閘、電容器、電抗器、避雷器、電容器、電抗器、避雷器、PTPT、CTC

2、T等）。等）。n二次系統(tǒng)：信息系統(tǒng)二次系統(tǒng)：信息系統(tǒng)n發(fā)電廠控制系統(tǒng)（分布式控制發(fā)電廠控制系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)系統(tǒng)DCSDCS）n變電站控制系統(tǒng)（變電站控制系統(tǒng)（RTURTU、繼電保護(hù)、繼電保護(hù)、變電站綜合自變電站綜合自動化）動化）n需求側(cè)負(fù)荷控制（負(fù)控系統(tǒng)）需求側(cè)負(fù)荷控制（負(fù)控系統(tǒng)）n電力系統(tǒng)控制（能量管理系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)、電電力系統(tǒng)控制（能量管理系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)）能量采集系統(tǒng)）n發(fā)電廠控制系統(tǒng)（分布式控制發(fā)電廠控制系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)系統(tǒng)DCSDCS）n變電站控制系統(tǒng)（變電站控制系統(tǒng)（RTURTU、繼電保護(hù)、繼電保護(hù)、變電站綜合自動化）變電站綜合自動化）n需求側(cè)負(fù)荷控制

3、（負(fù)控系統(tǒng)）需求側(cè)負(fù)荷控制（負(fù)控系統(tǒng)）n電力系統(tǒng)控制（能量管理系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)）電力系統(tǒng)控制（能量管理系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)）n安全供電安全供電n頻率質(zhì)量及電壓質(zhì)量頻率質(zhì)量及電壓質(zhì)量n經(jīng)濟(jì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行n環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)狀態(tài)狀態(tài)能量平衡能量平衡技術(shù)及經(jīng)濟(jì)約束技術(shù)及經(jīng)濟(jì)約束N-1安全準(zhǔn)則安全準(zhǔn)則正常滿足滿足滿足警戒滿足滿足不滿足緊急滿足不滿足不滿足崩潰不滿足不滿足不滿足恢復(fù)不滿足滿足不滿足正常狀態(tài)正常狀態(tài)警戒狀態(tài)警戒狀態(tài)（預(yù)防控制）預(yù)防控制）緊急狀態(tài)緊急狀態(tài)（緊急控制）（緊急控制）崩潰狀態(tài)崩潰狀態(tài)（切機(jī)、切負(fù)荷、斷開線路）（切機(jī)、切負(fù)荷、斷開線路）恢復(fù)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)（重新并列、恢復(fù)負(fù)荷）（重新并列、恢

4、復(fù)負(fù)荷）不安全不安全危險(xiǎn)危險(xiǎn)數(shù)據(jù)采集存儲數(shù)據(jù)采集存儲長、中、短期長、中、短期負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測發(fā)電計(jì)劃發(fā)電計(jì)劃交換計(jì)劃交換計(jì)劃檢修計(jì)劃檢修計(jì)劃無功計(jì)劃無功計(jì)劃AGCAVC調(diào)度操作調(diào)度操作電網(wǎng)分析電網(wǎng)分析培訓(xùn)模擬培訓(xùn)模擬預(yù)預(yù)調(diào)調(diào)度度調(diào)調(diào)度度中中調(diào)調(diào)度度后后電網(wǎng)仿真軟件電網(wǎng)仿真軟件EMS系統(tǒng)系統(tǒng)超短期負(fù)荷預(yù)測超短期負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)收集級數(shù)據(jù)收集級能量管理級能量管理級網(wǎng)絡(luò)分析級網(wǎng)絡(luò)分析級培訓(xùn)模擬級培訓(xùn)模擬級高高級級應(yīng)應(yīng)用用電能質(zhì)量安全性經(jīng)濟(jì)性穩(wěn)定性SCADA，數(shù)據(jù)收集、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集、監(jiān)控?？傮w信息，分析、控制總體信息，分析、控制 AGCAGC、負(fù)荷預(yù)測等、負(fù)荷預(yù)測等。全面信息全面信息，分析、控制，分析、控

5、制狀狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、AVCAVC等。等。DTS: 模擬，培訓(xùn)、校核。模擬，培訓(xùn)、校核。模擬盤 電話LFCEDC 193019401950圖1 電力調(diào)度自動化的發(fā)展(一) SCADA AGC 調(diào)度中心 安全分析 NERC SCADA AGC NAS負(fù)荷預(yù)測 DTS報(bào)價(jià) 競價(jià) 標(biāo)準(zhǔn)化 中間件電力企業(yè)信息與應(yīng)用一體化安全校核實(shí)時預(yù)防性分析各類等值方法1970198019902000北美大停電圖2 電力調(diào)度自動化的發(fā)展(二) 美加大停電電力市場EMS PMOS 總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)）能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)培訓(xùn)模擬培訓(xùn)模擬計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)核武器核武器! !網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)收集

6、與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集與監(jiān)控支持系統(tǒng)支持系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)能量管理能量管理常規(guī)武器常規(guī)武器! !運(yùn)載工具運(yùn)載工具! !網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集與監(jiān)控支持系統(tǒng)支持系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)能量管理能量管理SCADA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)時模式實(shí)時模式AGC安全約束調(diào)度安全約束調(diào)度自動電壓控制自動電壓控制研究模式研究模式機(jī)組組合機(jī)組組合水電計(jì)劃水電計(jì)劃交換計(jì)劃交換計(jì)劃燃料計(jì)劃燃料計(jì)劃檢修計(jì)劃檢修計(jì)劃發(fā)電計(jì)劃發(fā)電計(jì)劃系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測母線負(fù)荷預(yù)測母線負(fù)荷預(yù)測調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流安全約束調(diào)度安全約束調(diào)度電 壓 穩(wěn) 定電 壓 穩(wěn) 定預(yù)想故障分析預(yù)想故障分析最優(yōu)潮流最優(yōu)

7、潮流網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定DTS應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件) )狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(執(zhí)行順序執(zhí)行順序)SCADA網(wǎng)絡(luò)建模網(wǎng)絡(luò)建模AGC負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測拓?fù)浞治鐾負(fù)浞治鰻顟B(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件網(wǎng)絡(luò)分析軟件(目錄目錄)n高級應(yīng)用軟件概述高級應(yīng)用軟件概述n網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)n靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析n負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測n短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算n電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化n網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)建模網(wǎng)絡(luò)建模(功能與實(shí)現(xiàn)功能與實(shí)現(xiàn))n網(wǎng)絡(luò)建模功能網(wǎng)絡(luò)建模功能結(jié)構(gòu)建模：網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)建模：網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系連接關(guān)系。參數(shù)建模：設(shè)備的參

8、數(shù)建模：設(shè)備的物理參數(shù)物理參數(shù)。n實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)1. 1. 圖模庫一體化圖模庫一體化2. 2. 圖庫分離圖庫分離+ +校驗(yàn)（非圖模）校驗(yàn)（非圖模）網(wǎng)絡(luò)建模網(wǎng)絡(luò)建模(要求要求)n網(wǎng)絡(luò)建模要求網(wǎng)絡(luò)建模要求 1. 1. 保證連接關(guān)系正確。保證連接關(guān)系正確。 2. 2. 各元件的物理參數(shù)要完整、準(zhǔn)確。各元件的物理參數(shù)要完整、準(zhǔn)確。注意：物理量單位、數(shù)值正確，數(shù)據(jù)完整。注意：物理量單位、數(shù)值正確，數(shù)據(jù)完整。 3. 3. 實(shí)際系統(tǒng)改動后及時更新。實(shí)際系統(tǒng)改動后及時更新。hlmhml網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘連接點(diǎn)模型連接點(diǎn)模型 也稱為物理模型，反映系統(tǒng)各元件連接關(guān)系。也稱為物理模型，反映系統(tǒng)各元件連接關(guān)系。n拓?fù)潼c(diǎn)模型

9、拓?fù)潼c(diǎn)模型 也稱為計(jì)算模型，它與網(wǎng)絡(luò)方程聯(lián)系在一起，反也稱為計(jì)算模型，它與網(wǎng)絡(luò)方程聯(lián)系在一起，反映各節(jié)點(diǎn)通過支路的連接關(guān)系映各節(jié)點(diǎn)通過支路的連接關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?連接點(diǎn)模型連接點(diǎn)模型)acb10ebads10_2112100ebacb22eacb23aunalda_bus126bcb11ebbds11_2102100ebbcb22ebcb23bunbldb_bus126ccb10ebcds10_2002111cldc_bus126c_busa_busb_busabacbcaxfa010a220c220b220b010bxf網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?拓?fù)潼c(diǎn)模型拓?fù)潼c(diǎn)模型)41032網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

10、(功能與步驟功能與步驟)n拓?fù)浞治龉δ埽和負(fù)浞治龉δ埽簄中心任務(wù)：連接點(diǎn)模型中心任務(wù)：連接點(diǎn)模型 拓?fù)潼c(diǎn)模型拓?fù)潼c(diǎn)模型n動態(tài)著色（是否帶電、是否環(huán)網(wǎng)供電）動態(tài)著色（是否帶電、是否環(huán)網(wǎng)供電）n路徑追蹤路徑追蹤n拓?fù)浞治霾襟E：拓?fù)浞治霾襟E：連接點(diǎn)連接點(diǎn)拓?fù)潼c(diǎn)拓?fù)潼c(diǎn)電氣島電氣島閉合開關(guān)閉合開關(guān)支路支路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?原理與方法原理與方法)n原理與方法原理與方法n深度優(yōu)先搜索深度優(yōu)先搜索n廣度優(yōu)先搜索廣度優(yōu)先搜索網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?深度優(yōu)先深度優(yōu)先)深度優(yōu)先搜索ABFEIJDCHG網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?廣度優(yōu)先廣度優(yōu)先)廣度優(yōu)先搜索1522233412路徑追蹤方便路徑追蹤方便網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?搜索范圍搜索

11、范圍)n全局拓?fù)淙滞負(fù)鋵θW(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治?。對全網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治?。n局部拓?fù)渚植客負(fù)錉顟B(tài)變化時，僅分析變化部分對拓?fù)浣Y(jié)果的影響，狀態(tài)變化時，僅分析變化部分對拓?fù)浣Y(jié)果的影響，對原有拓?fù)浣Y(jié)果進(jìn)行修改，得到新的拓?fù)浣Y(jié)果。對原有拓?fù)浣Y(jié)果進(jìn)行修改，得到新的拓?fù)浣Y(jié)果。大大提高拓?fù)浞治龅乃俣取４蟠筇岣咄負(fù)浞治龅乃俣取?目錄目錄)n高級應(yīng)用軟件概述高級應(yīng)用軟件概述n網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)n靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析n負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測n短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算n電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化n網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(功能與數(shù)據(jù)源功能與數(shù)據(jù)源)n功能功能n

12、在研究態(tài)下分析各種運(yùn)行方式的運(yùn)行狀態(tài)。在研究態(tài)下分析各種運(yùn)行方式的運(yùn)行狀態(tài)。n 數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源n實(shí)時方式實(shí)時方式: : 狀態(tài)估計(jì)結(jié)果；狀態(tài)估計(jì)結(jié)果；n未來方式未來方式: : 發(fā)電計(jì)劃和負(fù)荷預(yù)測；發(fā)電計(jì)劃和負(fù)荷預(yù)測；n歷史方式歷史方式: : 以前保存的以前保存的; ;n假想方式假想方式: : 用戶用戶( (調(diào)度員調(diào)度員) )在單線圖上設(shè)置。在單線圖上設(shè)置。調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(中心任務(wù)與問題特點(diǎn)中心任務(wù)與問題特點(diǎn))n中心任務(wù)中心任務(wù)n問題特點(diǎn)問題特點(diǎn)多元非線性方程組多元非線性方程組迭代迭代可能不收斂。可能不收斂。功率注入功率注入母線電壓母線電壓調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(基本要求基本要求)n基本要求基本

13、要求1. 1. 收斂可靠性（尤其病態(tài)系統(tǒng)）收斂可靠性（尤其病態(tài)系統(tǒng)）2. 2. 計(jì)算正確計(jì)算正確3. 3. 功能實(shí)用、完備功能實(shí)用、完備4. 4. 使用方便、靈活使用方便、靈活調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(常用方法常用方法)n常用方法常用方法1. 1. 牛頓拉夫遜法牛頓拉夫遜法(1960s(1960s，19671967年年Tinney)Tinney)極坐標(biāo)、直角坐標(biāo)極坐標(biāo)、直角坐標(biāo)2. PQ2. PQ分分快速分解法快速分解法(XB(XB型、型、BXBX型型) )解法解法(1970s(1970s，19741974年年Stott)Stott)3. 3. 最優(yōu)乘子法最優(yōu)乘子法4. 4. 輻射狀電網(wǎng)的前推回代

14、法輻射狀電網(wǎng)的前推回代法牛頓拉夫遜法基本原理牛頓拉夫遜法基本原理n牛頓法基本原理牛頓法基本原理(f(x)=0)(1)( )( )kkkxxx( )|()|kfx狀態(tài)修正狀態(tài)修正收斂條件收斂條件逐次線性化：直線（切線）代替曲線逐次線性化：直線（切線）代替曲線( )( )( )( )( )()()()0kkkkkfffxxxxx近似解近似解方程數(shù)方程數(shù)=變量數(shù)變量數(shù)( )( )( )()()kkkffxxx 潮流平衡方程潮流平衡方程潮流平衡方程潮流平衡方程BGYijijijj直角坐標(biāo)：直角坐標(biāo)：jiiifeV極坐標(biāo)：極坐標(biāo)：(cosj sin)iiiiiiVVVnjjijiiiVYVQjP1*VY

15、I*VQjPVSIiiiiii極坐標(biāo)潮流平衡方程極坐標(biāo)潮流平衡方程(2*n-p-2)(cossin)1(sincos)1PPV VGBnGiDiijijijijijj iQQV VGBnpijijijijijDiGiji潮流的殘差方程潮流的殘差方程: f(x)=0)cossin()()sincos()(ijijjijjijiDiGiiijijijjjijiDiGiiBiGVVQQQBiGVVPPP極坐標(biāo)牛頓拉夫遜法修正方程極坐標(biāo)牛頓拉夫遜法修正方程V/VVVQQVVPPQ QP PP、Q 潮流方程的殘差向量潮流方程的殘差向量(n-1、n-p-1)；、V 母線電壓修正向量母線電壓修正向量(n-1

16、、n-p-1)；線性方程組可用高斯消去法求解線性方程組可用高斯消去法求解雅可比矩陣雅可比矩陣牛頓拉夫遜法流程圖牛頓拉夫遜法流程圖P 、| Q 電壓初始化電壓初始化計(jì)算殘差計(jì)算殘差 P、 Q修正量修正量 、 V修正修正 、V計(jì)算雅可比矩陣計(jì)算雅可比矩陣牛頓法潮流框圖牛頓法潮流框圖形成導(dǎo)納矩陣形成導(dǎo)納矩陣直角坐標(biāo)潮流基本方程直角坐標(biāo)潮流基本方程()()1()()1222PPeG eBffGfB enGiDiiijjijjiijjijjj ij iQQfG eBfeGfB enpDiGiiijjijjiijjijjj ij ipfVeiii直角坐標(biāo)牛頓拉夫遜法潮流修正方程直角坐標(biāo)牛頓拉夫遜法潮流修正

17、方程fefVeVfQeQfPePV222Q QP PP、Q、 V2 潮流方程的殘差向量潮流方程的殘差向量(n-1 、 n-p-1、 p)；e、f 母線電壓修正向量母線電壓修正向量(n-1、 n-1 )；雅可比矩陣雅可比矩陣調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(PQ分解法分解法)nPQPQ分解法分解法高壓電網(wǎng)有功、無功相對解耦性質(zhì)高壓電網(wǎng)有功、無功相對解耦性質(zhì)n忽略雅可比矩陣中忽略雅可比矩陣中 P P/ / V V和和 Q Q/ /而將而將P P和和Q Q 解耦解耦n假設(shè)假設(shè) 很小很小 n假設(shè)假設(shè) V/VVVQQVVPPQ QP P0.1cos0.0sinijijij0.1/XR調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(PQ分解法

18、分解法)n修正方程修正方程B節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的電納部分節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的電納部分(n-1)(n-1)B”節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的電納部分節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的電納部分(n-p-1)(n-p-1) /VP VBVQ VB P和Q解耦!調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(PQ分解法分解法)系數(shù)矩陣特點(diǎn)系數(shù)矩陣特點(diǎn)1.1.(2n)(2n)階階 2(2(nn)階，階，減少了內(nèi)存和計(jì)算量。減少了內(nèi)存和計(jì)算量。2.2.B、B”為常數(shù)陣，只需一次因子表分解，縮短了計(jì)算時間為常數(shù)陣，只需一次因子表分解，縮短了計(jì)算時間3.3.雅可比陣不對稱，而雅可比陣不對稱，而B、B”對稱，減少了內(nèi)存對稱，減少了內(nèi)存分析分析1.1.收斂判據(jù)不變，結(jié)果是精確的收斂判據(jù)

19、不變，結(jié)果是精確的2.2.P、Q 迭代交替進(jìn)行，迭代交替進(jìn)行，部分部分考慮了考慮了耦合耦合關(guān)系關(guān)系( (Q 是用新是用新計(jì)算計(jì)算) )3.3.迭代次數(shù)增加，每步時間少，總時間少迭代次數(shù)增加，每步時間少，總時間少4.4.當(dāng)當(dāng)R/XR/X較大時，算法收斂性差，不適用于低壓配網(wǎng)。較大時，算法收斂性差，不適用于低壓配網(wǎng)。調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(PQ分解法種類分解法種類) nPQPQ分解法種類分解法種類n1.1.有的模型，方程右端項(xiàng)不除以有的模型，方程右端項(xiàng)不除以V B B 、B B”都取導(dǎo)納矩陣電納部分，但為了改進(jìn)收斂性，有所變化都取導(dǎo)納矩陣電納部分，但為了改進(jìn)收斂性，有所變化n2. B2. B-導(dǎo)納矩

20、陣電納部分導(dǎo)納矩陣電納部分( (虛部虛部) )n3. B3. B-電納矩陣去掉對地支路電納矩陣去掉對地支路n4. B4. B-電納矩陣去掉對地支路和變比電納矩陣去掉對地支路和變比nXBXB法：法：B B - -電納矩陣取電納矩陣取1/1/xnBXBX法：法：B B - -去掉去掉型等效電路對地支路型等效電路對地支路( (包括變壓器包括變壓器) ) B B”-電納矩陣取電納矩陣取-1/-1/x，加，加型等效電路對地支路型等效電路對地支路( (包括變壓器包括變壓器) )快速分解法快速分解法調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(性能比較性能比較)算法算法牛頓法牛頓法快速分解法快速分解法收斂性收斂性好好(4(4、5

21、5次次) )較好較好速速 度度略慢略慢略快略快內(nèi)內(nèi) 存存略多略多略少略少初值要求初值要求略高略高略低略低R/X任意任意小小適應(yīng)范圍適應(yīng)范圍任意電網(wǎng)任意電網(wǎng)35kV及以上電網(wǎng)及以上電網(wǎng)調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(病態(tài)條件病態(tài)條件)n潮流計(jì)算的病態(tài)條件潮流計(jì)算的病態(tài)條件電力系統(tǒng)往往存在病態(tài)條件，給潮流計(jì)算帶來了電力系統(tǒng)往往存在病態(tài)條件，給潮流計(jì)算帶來了困難。困難。小阻抗支路是最小阻抗支路是最常見的病態(tài)條件，三繞組變壓常見的病態(tài)條件，三繞組變壓器中壓側(cè)或短線路器中壓側(cè)或短線路。ik : 1jVjVijx調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(小阻抗支路對策小阻抗支路對策)n小阻抗支路對策小阻抗支路對策 1. 1. 用較大的

22、阻抗代替用較大的阻抗代替 2. 2. 選用快速分解法選用快速分解法；對于小阻抗支路，快速分解法比牛頓法對于小阻抗支路，快速分解法比牛頓法收斂性好收斂性好； 3. 3. 改進(jìn)電壓初值改進(jìn)電壓初值； 4. 4. 對極坐標(biāo)牛頓法的雅可比矩陣進(jìn)行改進(jìn)對極坐標(biāo)牛頓法的雅可比矩陣進(jìn)行改進(jìn)；調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(稀疏矩陣稀疏矩陣)n稀疏矩陣稀疏矩陣 潮流計(jì)算需要矩陣運(yùn)算，且運(yùn)算量很大。潮流計(jì)算需要矩陣運(yùn)算，且運(yùn)算量很大。電網(wǎng)兩節(jié)電網(wǎng)兩節(jié)點(diǎn)無支路，導(dǎo)納矩陣的元素為零。點(diǎn)無支路，導(dǎo)納矩陣的元素為零。大部分元素為零，為大部分元素為零，為稀疏矩陣。對零元素的存儲和計(jì)算都是多余的。稀疏矩陣。對零元素的存儲和計(jì)算都是多

23、余的。n節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號 解方程的消去過程，會增加非零元素，稱為注入元解方程的消去過程，會增加非零元素，稱為注入元素。注入元素的多少與消去順序素。注入元素的多少與消去順序(節(jié)點(diǎn)編號節(jié)點(diǎn)編號)有關(guān)，需要有關(guān)，需要節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號。節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號。調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(潮流中控制模型潮流中控制模型)n潮流中的控制模型潮流中的控制模型n多機(jī)聯(lián)合調(diào)整緩沖母線功率多機(jī)聯(lián)合調(diào)整緩沖母線功率 緩沖母線緩沖母線分配，多種分配系數(shù)。分配，多種分配系數(shù)。n多機(jī)聯(lián)合調(diào)整母線電壓多機(jī)聯(lián)合調(diào)整母線電壓 調(diào)壓母線調(diào)壓母線虛擬虛擬PV分配分配調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(發(fā)散原因及對策發(fā)散原因及對策)n潮流收斂性問題潮流收斂性問

24、題n狀態(tài)估計(jì)結(jié)果差：狀態(tài)估計(jì)結(jié)果差：檢查狀態(tài)估計(jì)結(jié)果檢查狀態(tài)估計(jì)結(jié)果n系統(tǒng)不平衡功率過大系統(tǒng)不平衡功率過大n小阻抗影響：小阻抗影響：采用合適的算法、初值采用合適的算法、初值n數(shù)據(jù)錯誤：數(shù)據(jù)錯誤：各種對錯誤的處理方法、對可疑各種對錯誤的處理方法、對可疑數(shù)據(jù)通過列表提示數(shù)據(jù)通過列表提示調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(改善收斂性改善收斂性)n不平衡功率的控制不平衡功率的控制n緩沖機(jī)的選擇緩沖機(jī)的選擇n選擇在電氣重心選擇在電氣重心n選擇在高壓母線（緩沖機(jī)聯(lián)合調(diào)整）選擇在高壓母線（緩沖機(jī)聯(lián)合調(diào)整）nPVPV 母線的選擇母線的選擇n不宜過多不宜過多n不在相鄰母線上設(shè)置不在相鄰母線上設(shè)置PV PV 母線母線PVPVP

25、VPV調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流(應(yīng)用應(yīng)用)n合、解環(huán)潮流合、解環(huán)潮流n方式調(diào)整方式調(diào)整n為其它應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為其它應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)(目錄目錄)n高級應(yīng)用軟件概述高級應(yīng)用軟件概述n網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)n靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析n負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測n短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算n電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化n網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(功能功能)n問題的提出問題的提出nSCADASCADA量測數(shù)據(jù)不全量測數(shù)據(jù)不全( (完整性完整性) )nSCADASCADA量測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)量測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)( (可靠性可靠性) )n功能：功能：生數(shù)據(jù)生數(shù)據(jù)熟數(shù)據(jù)熟數(shù)據(jù) 由由

26、SCADASCADA量測數(shù)據(jù)確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼斑\(yùn)行狀態(tài)。功量測數(shù)據(jù)確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼斑\(yùn)行狀態(tài)。功能包括：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑼負(fù)溴e誤辨識、可觀測性分析、能包括：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、拓?fù)溴e誤辨識、可觀測性分析、狀態(tài)估計(jì)、不良數(shù)據(jù)檢測與辨識、變壓器抽頭估計(jì)狀態(tài)估計(jì)、不良數(shù)據(jù)檢測與辨識、變壓器抽頭估計(jì)等。等。狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(基本流程基本流程)基本流程圖拓?fù)渫負(fù)溴e誤錯誤辨識辨識有無可觀可觀測性測性檢測檢測狀態(tài)狀態(tài)估計(jì)估計(jì)不良數(shù)不良數(shù)據(jù)檢測據(jù)檢測與辨識與辨識實(shí)實(shí)時時庫庫狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(拓?fù)溴e誤辨識拓?fù)溴e誤辨識)n拓?fù)溴e誤辨識拓?fù)溴e誤辨識n分分合合n合合分分n給出可疑遙信，并糾正部分錯誤遙信給出可疑遙信，并糾正部分錯誤遙信n原理

27、：根據(jù)遙測與遙信的沖突進(jìn)行判斷。原理：根據(jù)遙測與遙信的沖突進(jìn)行判斷。n難點(diǎn)：小電流支路不易確定難點(diǎn)：小電流支路不易確定狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(可觀測性分析可觀測性分析)n可觀測性分析及其作用可觀測性分析及其作用n能夠估計(jì)出全部狀態(tài)量的量測系統(tǒng)具有可觀測性能夠估計(jì)出全部狀態(tài)量的量測系統(tǒng)具有可觀測性n量測冗余度量測冗余度k =(m -n)/nn分析確定可觀測部分和不可觀測部分分析確定可觀測部分和不可觀測部分n不可觀測部分的處理不可觀測部分的處理n不參與狀態(tài)估計(jì)不參與狀態(tài)估計(jì)n增加母線注入偽量測，維持系統(tǒng)的可觀測性增加母線注入偽量測，維持系統(tǒng)的可觀測性狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(可觀測性分析方法可觀測性分析方法)n

28、可觀測性分析的方法可觀測性分析的方法n數(shù)學(xué)分析法數(shù)學(xué)分析法n如果狀態(tài)估計(jì)的雅可比矩陣的秩等于狀態(tài)量數(shù)，可觀測。如果狀態(tài)估計(jì)的雅可比矩陣的秩等于狀態(tài)量數(shù)，可觀測。n如果信息矩陣能成功地完成因子分解，對角項(xiàng)不出現(xiàn)零值，如果信息矩陣能成功地完成因子分解，對角項(xiàng)不出現(xiàn)零值，則可觀測。則可觀測。n方法嚴(yán)格，計(jì)算復(fù)雜。方法嚴(yán)格，計(jì)算復(fù)雜。n邏輯判斷法邏輯判斷法n通過量測追蹤判斷系統(tǒng)的可觀測性。通過量測追蹤判斷系統(tǒng)的可觀測性。n概念清晰，邏輯容易出現(xiàn)不完整概念清晰，邏輯容易出現(xiàn)不完整。狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(偽量測偽量測)n偽量測偽量測 不是真正的量測，而是在量測系統(tǒng)中人為加入的數(shù)據(jù)，狀態(tài)不是真正的量測，而是在量

29、測系統(tǒng)中人為加入的數(shù)據(jù)，狀態(tài)估計(jì)把它當(dāng)成量測處理，權(quán)重有所不同。估計(jì)把它當(dāng)成量測處理，權(quán)重有所不同。n典型值、負(fù)荷預(yù)測、發(fā)電計(jì)劃型偽量測典型值、負(fù)荷預(yù)測、發(fā)電計(jì)劃型偽量測n精度低、權(quán)重小。精度低、權(quán)重小。n基爾霍夫型偽量測：絕對準(zhǔn)確、權(quán)重大、始終使用基爾霍夫型偽量測：絕對準(zhǔn)確、權(quán)重大、始終使用n零注入。零注入。n零阻抗支路兩端電壓差。零阻抗支路兩端電壓差。狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(基本概念基本概念)ijijiiiPQPQVzx xiVi( ,)( ,)( )( ,)( ,)( ,)ijijiiiPQPQV V Vh V V Vx量測向量(m)狀態(tài)向量(n)量測方程(m)量測冗余度量測冗余度k =(m

30、-n)/n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(基本概念基本概念)(xhzrzzv估計(jì)值量測值殘 差誤 差真值狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(基本方程基本方程)()()(1TxhzRxhzxJn狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)T1T1()( )H R H xH R z hx 采用逐次采用逐次線性化線性化迭代迭代：量測方程在量測方程在x處泰勒展開，處泰勒展開，并保留至并保留至一階項(xiàng)一階項(xiàng)(線性化線性化)，然后求最小值，得到增量方程。，然后求最小值，得到增量方程。權(quán)重信息矩陣加權(quán)平方和！如何解？非線性！狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(方法方法)n基本加權(quán)最小二乘狀態(tài)估計(jì)基本加權(quán)最小二乘狀態(tài)估計(jì)( (牛頓法牛頓法) ) 計(jì)算時間略長，對系統(tǒng)資源要

31、求高。計(jì)算時間略長，對系統(tǒng)資源要求高。n快速分解狀態(tài)估計(jì)算法快速分解狀態(tài)估計(jì)算法 與快速分解法潮流計(jì)算一樣，對信息矩陣與快速分解法潮流計(jì)算一樣，對信息矩陣進(jìn)行進(jìn)行PQPQ分解，降低了計(jì)算維數(shù)，計(jì)算速度略快；分解，降低了計(jì)算維數(shù)，計(jì)算速度略快；權(quán)系數(shù)變動范圍較大時收斂性變差。權(quán)系數(shù)變動范圍較大時收斂性變差。狀態(tài)估計(jì)（信息矩陣）的病態(tài)性質(zhì)狀態(tài)估計(jì)（信息矩陣）的病態(tài)性質(zhì)n為了得到較好的估計(jì)值，對誤差較小的量測給為了得到較好的估計(jì)值，對誤差較小的量測給較大的權(quán)重，誤差較大的量測給較小的權(quán)重；較大的權(quán)重，誤差較大的量測給較小的權(quán)重；n量測誤差方差相差很大，如假設(shè)一般量測方差量測誤差方差相差很大，如假設(shè)一

32、般量測方差為為1 1時，基爾霍夫型量測方差應(yīng)設(shè)為時，基爾霍夫型量測方差應(yīng)設(shè)為0.10.10.01, 0.01, 而預(yù)測型和計(jì)劃型偽量測應(yīng)設(shè)為而預(yù)測型和計(jì)劃型偽量測應(yīng)設(shè)為5 51010，這樣，這樣權(quán)重相差權(quán)重相差10104 410106 6倍，病態(tài)嚴(yán)重。倍，病態(tài)嚴(yán)重。狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(正交變換技術(shù)正交變換技術(shù))n提高數(shù)值穩(wěn)定性；提高數(shù)值穩(wěn)定性；n牛頓法、快速分解法均可；牛頓法、快速分解法均可；n利用稀疏矩陣技術(shù)及分塊矩陣技術(shù)利用稀疏矩陣技術(shù)及分塊矩陣技術(shù), ,減少減少內(nèi)存占用，提高計(jì)算速度。內(nèi)存占用，提高計(jì)算速度。n列編號優(yōu)化列編號優(yōu)化n變轉(zhuǎn)軸逐列消去法變轉(zhuǎn)軸逐列消去法狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(不良數(shù)據(jù)

33、不良數(shù)據(jù))n不良數(shù)據(jù)的檢測與辨識不良數(shù)據(jù)的檢測與辨識n所謂不良數(shù)據(jù)是指量測誤差所謂不良數(shù)據(jù)是指量測誤差( (遙測值與遙測值與真實(shí)值真實(shí)值之差之差) )大大于某一標(biāo)準(zhǔn)的遙測數(shù)據(jù)。于某一標(biāo)準(zhǔn)的遙測數(shù)據(jù)。n只有排除不良數(shù)據(jù)才能得到正確的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果。只有排除不良數(shù)據(jù)才能得到正確的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果。n不良數(shù)據(jù)的檢測：找出可疑量測數(shù)據(jù)的過程。不良數(shù)據(jù)的檢測：找出可疑量測數(shù)據(jù)的過程。n不良數(shù)據(jù)的辨識：找出真正不良數(shù)據(jù)的過程。不良數(shù)據(jù)的辨識：找出真正不良數(shù)據(jù)的過程。n可辨識性可辨識性n去掉不良數(shù)據(jù)仍保持可觀測性的量測系統(tǒng)。去掉不良數(shù)據(jù)仍保持可觀測性的量測系統(tǒng)。殘差：估計(jì)值殘差：估計(jì)值? ?狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(不良

34、數(shù)據(jù)的種類不良數(shù)據(jù)的種類)n穩(wěn)定的錯數(shù)穩(wěn)定的錯數(shù)n量測設(shè)備損壞；量測設(shè)備損壞；n量測相反；量測相反；n量測映射錯誤；量測映射錯誤；n零量測與無量測。零量測與無量測。n隨機(jī)出現(xiàn)的錯誤數(shù)據(jù)隨機(jī)出現(xiàn)的錯誤數(shù)據(jù)n量測采集時受到干擾量測采集時受到干擾n量測傳送時受到干擾量測傳送時受到干擾狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(殘差方程殘差方程)n不良數(shù)據(jù)檢測與辨識的基本原理不良數(shù)據(jù)檢測與辨識的基本原理殘差方程殘差方程r = Wv狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(不良數(shù)據(jù)檢測方法不良數(shù)據(jù)檢測方法)n不良數(shù)據(jù)的檢測方法不良數(shù)據(jù)的檢測方法n粗檢測粗檢測超過規(guī)定的極限或變化速度超過可能的極限的量測，超過規(guī)定的極限或變化速度超過可能的極限的量測，直接

35、排出。直接排出。n量測突變檢測量測突變檢測近兩次采樣的變化量超過門檻值。近兩次采樣的變化量超過門檻值。n殘差型檢測殘差型檢測殘差超過門檻值。殘差超過門檻值。n殘差和突變聯(lián)合檢測殘差和突變聯(lián)合檢測狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(不良數(shù)據(jù)辨識方法不良數(shù)據(jù)辨識方法)n不良數(shù)據(jù)的辨識方法不良數(shù)據(jù)的辨識方法n殘差搜索法殘差搜索法將量測殘差由大到小排隊(duì)，逐一檢測。將量測殘差由大到小排隊(duì)，逐一檢測。n非二次準(zhǔn)則法非二次準(zhǔn)則法迭代過程中，將殘差大的量測賦以較小的權(quán)重，影響減小，殘差更大，權(quán)迭代過程中，將殘差大的量測賦以較小的權(quán)重，影響減小，殘差更大，權(quán)重更小，如此循環(huán)，直至收斂。不適合快速分解法重更小，如此循環(huán)，直至收斂。

36、不適合快速分解法n零殘差法零殘差法迭代過程中，將殘差大的量測的殘差置零，消除影響。適合快速分解法迭代過程中，將殘差大的量測的殘差置零，消除影響。適合快速分解法n總體型估計(jì)辨識法總體型估計(jì)辨識法利用殘差方程利用殘差方程r = Wv，估計(jì)估計(jì)n逐次型估計(jì)辨識法逐次型估計(jì)辨識法殘差搜索法，但不總體迭代，利用殘差與狀態(tài)的線性修正關(guān)系。殘差搜索法，但不總體迭代，利用殘差與狀態(tài)的線性修正關(guān)系。狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)(常見問題常見問題)n量測反向；量測反向；n變壓器檔位錯誤、開關(guān)狀態(tài)錯誤；變壓器檔位錯誤、開關(guān)狀態(tài)錯誤；n連接關(guān)系錯誤；連接關(guān)系錯誤；n參數(shù)錯誤；參數(shù)錯誤；n量測與設(shè)備不對應(yīng)量測與設(shè)備不對應(yīng)( (變壓

37、器出口有多個分支，線路變壓器出口有多個分支，線路T T接）接）n旁路代；旁路代；n廠用電不正確；廠用電不正確；(目錄目錄)n高級應(yīng)用軟件概述高級應(yīng)用軟件概述n網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)n靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析n負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測n短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算n電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化n網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析(功能功能)n功能功能通過預(yù)想故障分析（通過預(yù)想故障分析（N-1N-1掃描），確定系統(tǒng)掃描），確定系統(tǒng)的安全水平。的安全水平。確定故障的危害程度。確定故障的危害程度。 靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析(功能功能)n功能功能 定義故障：全

38、面、直觀、靈活、方便。定義故障：全面、直觀、靈活、方便。 分析故障：準(zhǔn)確、全面、確定危害程度。分析故障：準(zhǔn)確、全面、確定危害程度。 靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析(特點(diǎn)特點(diǎn))n定義故障方便、靈活、全面定義故障方便、靈活、全面 可以方便、靈活、全面地定義預(yù)想故障，故障設(shè)可以方便、靈活、全面地定義預(yù)想故障，故障設(shè)備備類型類型（線路、變壓器、機(jī)組、負(fù)荷、（線路、變壓器、機(jī)組、負(fù)荷、母線等母線等）不限不限。n考慮自動裝置（如：考慮自動裝置（如：備自投備自投）的作用）的作用n準(zhǔn)確準(zhǔn)確 精確潮流計(jì)算精確潮流計(jì)算 精確開斷潮流方法精確開斷潮流方法( (補(bǔ)償法補(bǔ)償法) )。靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析(擾動類型擾動類型

39、)靜態(tài)安全分析的預(yù)想事故集通常包括：靜態(tài)安全分析的預(yù)想事故集通常包括：1.1. 支路開斷：輸電線路、變壓器退出運(yùn)行；支路開斷：輸電線路、變壓器退出運(yùn)行；2.2. 發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的開斷；發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的開斷；3.3. 考慮自動裝置的動作，備自投等考慮自動裝置的動作，備自投等靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析(擾動后對策擾動后對策)1.1. 支路開斷涉及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，需要計(jì)算支路開斷涉及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，需要計(jì)算開斷潮流開斷潮流；2.2. 發(fā)電機(jī)、負(fù)荷開斷需要考慮發(fā)電機(jī)、負(fù)荷開斷需要考慮發(fā)電機(jī)出力分配發(fā)電機(jī)出力分配問題，必要問題，必要時，還需要考慮頻率變化；時，還需要考慮頻率變化；3.3. 自動裝置動作后，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

40、發(fā)生變化，需重新進(jìn)行拓?fù)渥詣友b置動作后，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，需重新進(jìn)行拓?fù)浞治?。分析。靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析(開斷潮流開斷潮流)n近似算法近似算法n疊加原理疊加原理n直流潮流直流潮流n一次一次PQPQ迭代迭代n精確算法精確算法n補(bǔ)償法補(bǔ)償法n因子表局部修正法因子表局部修正法靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析(備自投模型備自投模型)ABCABABABCABAB開關(guān)開斷，作為備用；開關(guān)閉合，被備用；(目錄目錄)n高級應(yīng)用軟件概述高級應(yīng)用軟件概述n網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)n靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析n負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測n短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算n電壓無功優(yōu)化電壓

41、無功優(yōu)化n網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(功能功能)n負(fù)荷預(yù)測功能負(fù)荷預(yù)測功能 歷史負(fù)荷歷史負(fù)荷未來的系統(tǒng)負(fù)荷。分為超短期、短期、未來的系統(tǒng)負(fù)荷。分為超短期、短期、中期和長期負(fù)荷預(yù)測。中期和長期負(fù)荷預(yù)測。負(fù)荷預(yù)測對電力系統(tǒng)控制、運(yùn)行和計(jì)劃都是非常負(fù)荷預(yù)測對電力系統(tǒng)控制、運(yùn)行和計(jì)劃都是非常重要的，對電力市場下的商業(yè)化運(yùn)營有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)重要的，對電力市場下的商業(yè)化運(yùn)營有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)意義。意義。(目錄目錄)n高級應(yīng)用軟件概述高級應(yīng)用軟件概述n網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)n靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析n負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測n短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算n電壓無

42、功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化n網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算(功能功能)功能功能 故障計(jì)算是在指定的故障條件下計(jì)算故障電流及故障計(jì)算是在指定的故障條件下計(jì)算故障電流及其電壓，用以檢查保護(hù)定值、分析保護(hù)的動作行為、其電壓，用以檢查保護(hù)定值、分析保護(hù)的動作行為、校核開關(guān)遮斷容量。校核開關(guān)遮斷容量。 不需單獨(dú)輸入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（包括零序網(wǎng)參數(shù)）。不需單獨(dú)輸入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（包括零序網(wǎng)參數(shù)）。短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算(故障類型故障類型)n簡單故障類型簡單故障類型n三相短路三相短路n單相短路接地單相短路接地n兩相短路接地兩相短路接地n兩相短路兩相短路n單相斷線單相斷線n兩相斷線兩相斷線n復(fù)雜故障類型復(fù)雜故障類型n多

43、處簡單故障組合多處簡單故障組合n不同地點(diǎn)兩相接地不同地點(diǎn)兩相接地橫向橫向故障故障縱向縱向故障故障短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算(故障位置故障位置)n故障位置故障位置n母線故障母線故障n線路故障線路故障n變壓器出口故障（內(nèi)部故障：匝間短路）變壓器出口故障（內(nèi)部故障：匝間短路）n發(fā)電機(jī)機(jī)端故障發(fā)電機(jī)機(jī)端故障短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算(要求要求)n可以取實(shí)時網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和潮流計(jì)算結(jié)果；可以取實(shí)時網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和潮流計(jì)算結(jié)果；n可以根據(jù)繞組連接類型及中性點(diǎn)接地可以根據(jù)繞組連接類型及中性點(diǎn)接地方式自動生成零序網(wǎng)絡(luò)；方式自動生成零序網(wǎng)絡(luò)；n零序網(wǎng)參數(shù)可以自動計(jì)算和人工輸入。零序網(wǎng)參數(shù)可以自動計(jì)算和人工輸入。短路電流計(jì)算短路

44、電流計(jì)算(算法算法)n相分量法相分量法n對稱分量法對稱分量法n疊加原理疊加原理+ +正序等效定則正序等效定則n修改導(dǎo)納矩陣法修改導(dǎo)納矩陣法短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算(正序等效定則正序等效定則)n正序等效定則正序等效定則ZZVIffff(1)| 0 |(1)1.0附加阻抗短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算(修改導(dǎo)納矩陣法修改導(dǎo)納矩陣法)nYYYfkfkf1)()0()(IVYfff)()()(不突變電源等值注入計(jì)算電源等值注入計(jì)算VGQPGGjxRdjExEIdGjR VGxRdjIG(目錄目錄)n高級應(yīng)用軟件概述高級應(yīng)用軟件概述n網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)

45、n靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析n負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測n短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算n電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化n網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化(功能功能)n調(diào)節(jié)無功設(shè)備調(diào)節(jié)無功設(shè)備降低系統(tǒng)網(wǎng)損、校正違界電壓。降低系統(tǒng)網(wǎng)損、校正違界電壓。 無功設(shè)備：發(fā)電機(jī)無功設(shè)備：發(fā)電機(jī)(調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī))、電容器、電容器(電抗器電抗器)、變壓器、變壓器n優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化結(jié)果形成控制策略、供用戶參考。形成控制策略、供用戶參考。優(yōu)化結(jié)果：發(fā)電機(jī)優(yōu)化結(jié)果：發(fā)電機(jī)(調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī))電壓、電容器電壓、電容器(電抗器電抗器)投切、變壓投切、變壓器檔位調(diào)節(jié)器檔位調(diào)節(jié)電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化(數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型)n數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型), 2

46、, 1(0),(), 2 , 1(0),(),(minpjuxgmiuxhuxfji控制變量控制變量狀態(tài)變量狀態(tài)變量目標(biāo)函數(shù)等式約束不等式約束電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化(目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù))n目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)n網(wǎng)損最小網(wǎng)損最小n校正違界電壓校正違界電壓n調(diào)整量最小調(diào)整量最小n電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化(約束條件約束條件)n約束條件約束條件n機(jī)組無功出力限值約束機(jī)組無功出力限值約束n變壓器分接頭約束變壓器分接頭約束n并聯(lián)補(bǔ)償器的容量約束并聯(lián)補(bǔ)償器的容量約束n元件的動作時間間隔約束元件的動作時間間隔約束n元件的動作次數(shù)約束元件的動作次數(shù)約束電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化(控制變量控制變量)n控制量控制量n發(fā)電

47、機(jī)電壓發(fā)電機(jī)電壓n變壓器分接頭位置變壓器分接頭位置n無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)整無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)整n電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化(問題的特點(diǎn)問題的特點(diǎn))n問題的特點(diǎn)問題的特點(diǎn)1. 1. 非線性：目標(biāo)函數(shù)、等式約束、大部分不非線性：目標(biāo)函數(shù)、等式約束、大部分不等式約束都是非線性。等式約束都是非線性。2. 2. 離散變量：電容器離散變量：電容器( (電抗器電抗器) )容量、變壓器容量、變壓器檔位都是離散的。檔位都是離散的。3. 3. 約束多：約束方程多，不等式約束的處理約束多：約束方程多，不等式約束的處理是算法成敗的關(guān)鍵。是算法成敗的關(guān)鍵。電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化(方法方法)n連續(xù)量優(yōu)化算法連續(xù)量優(yōu)化算法n逐次線性

48、規(guī)劃法逐次線性規(guī)劃法n逐次二次規(guī)劃法逐次二次規(guī)劃法n簡化梯度法簡化梯度法n乘子罰函數(shù)法乘子罰函數(shù)法n半光滑牛頓法半光滑牛頓法n光滑牛頓法光滑牛頓法n內(nèi)點(diǎn)法內(nèi)點(diǎn)法n離散量優(yōu)化算法離散量優(yōu)化算法n分支定界法分支定界法nBode分解法分解法n人工智能類算法人工智能類算法如：遺傳算法如：遺傳算法電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化(優(yōu)化的結(jié)果優(yōu)化的結(jié)果)n優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化結(jié)果1. 1. 如果基態(tài)潮流無越限、或越限很少，可以如果基態(tài)潮流無越限、或越限很少，可以得到得到網(wǎng)損下降網(wǎng)損下降的優(yōu)化結(jié)果。的優(yōu)化結(jié)果。2. 2. 如果基態(tài)潮流越限很多，優(yōu)化結(jié)果可能消如果基態(tài)潮流越限很多，優(yōu)化結(jié)果可能消除全部或部分越限，但除全部或部分越限，但網(wǎng)損一般要增加網(wǎng)損一般要增加。(目錄目錄)n高級應(yīng)用軟件概述高級應(yīng)用軟件概述n網(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流n狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)n靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析n負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測n短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算n電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化n網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)(功能功能)n通