电力系统调度自动化

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2010,Gao Feng, School of EE, SDU,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2010,Gao Feng, School of EE, SDU,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2010,Gao Feng, School of EE, SDU,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2010,Gao Feng, School of EE, SDU,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2010,Gao Feng, School of EE, SDU,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2010,Gao Feng, School of EE, SDU,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2010,Gao Feng, School of EE, SDU,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2010,Gao Feng, School of EE, SDU,*,第五章 电力系统调度自动化,1,一、调度自动化概貌,2,电力是一种商品，它的生产、流通、消费具有一般商品的属性。,1,、 电力运行概况,3,1产品不可大规模储存性；,电力不同于普通商品的特点,2,生产和消费的同时性；,3,系统地域广阔，不同地域产品质量可能不同；,4,产品质量不完全决定于生产环节；,5,恶性连锁事故的破坏性。,4,电力状态及其转换,5,电力系统一般动态过程,:,6,2,、电力系统调度的主要任务,保证系统供电,质量,；,电压偏移；,频率偏移；,波形畸变；,提供强有力的,事故处理能力,提高系统运行的,经济性,；,合理的运行方式；,保证一定的,安全裕度,；,具有足够承受事故冲击能力；,7,电力系统是人类创造的最复杂的工程系统；,规模庞大、信息量巨大、实时性要求很高,电力系统控制的难点,负荷在短时间内以及长时间内都是在不断变化的；,趋势的规律性以及短期的偶然性,大部分系统暴露于外部扰动之下；,雷击；风；树；,车辆；飞行物；,鸟；小动物；误操作；,恶劣天气（冰）；,8,设备状况的不可严格监测,设备故障不可完全避免,人在设备安装、维护中的不确定因素。,工程人员素质参差不齐、设备参数设置错误、误操作,9,3,、调度自动化概貌,早期电话调度：,反应慢，得到的信息是历史的，不一致的,做出的判断和决策是不可靠的,主要由厂站端的运行人员就地完成大部分监控功能,厂站端人员不了解系统状态，不了解全局,大规模电力系统的需求,SCADA,的必要性：,实时,了解系统的运行状态,迅速、准确、可靠,地将厂站端信息传送到调度中心,迅速、准确、可靠,地执行下发命令,10,现代电力调度中心,11,SCADA,概貌,SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition,不是一个全面的控制系统,主要是基于,管理层面,的,位于硬件顶层的软件系统,通过,PLC,RTU,等模块与被控系统联系,广泛应用于工业的过程控制系统中,运行于,DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX,等操作系统之上,是一种软实时的控制系统，在电力系统中它是一个复杂的计算机群,12,数据采集、命令控制 - RTU,SCADA,系统构成,数据传输,信道,数据的处理,主站计算机,13,SCADA,在调度系统中的位置,电力系统,SCADA,Actual,Fixed,Accurate,simulation,快照,状态估计,拷贝,电力系统,AGC,AVC,在线闭环控制,操作控制,在线开环控制,电力系统调度计划、模拟和培训,离线分析和规划,培训模式,SCADA,是调度的,“,眼,”,和,“,手,”,数据流分类,控制任务分类,SCADA,系统平台,14,数据采集,SCADA,的基本功能,数据预处理,信息显示和报警,遥控和遥调操作,信息统计、储存和打印,事故追忆（,PDR,）和事件顺序记录（,SOE,）,调度控制系统的状态监视和控制,15,4,、电力系统的分区、分级调度,国调；,网调；,省调；,地调；,县调；,16,支撑平台子系统,整个系统的最重要基础，实现全系统统一平台，数据共享。支撑平台子系统包括数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统运行管理等。,5,、,SCADA/EMS,系统的子系统划分,SCADA,子系统,包括数据采集，数据传输及处理，计算与控制、人机界面及告警处理等。,17,高级应用软件,PAS(Power system Application Software ),子系统,包括网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮流、静态安全分析、无功优化、故障分析及短期负荷预报等一系列高级应用软件。,调度员仿真培训系统,DTS,（,Dispatcher Training Simulator,）,包括电网仿真、,SCADA/EMS,系统仿真和教员控制机三部分。调度员仿真培训（,DTS,）与实时,SCADA/EMS,系统共处于一个局域网上，,DTS,本身由,2,台工作站组成，一台充当电网仿真和教员机，另一台用来仿真,SCADA/EMS,和兼做学员机。,18,AGC/EDC,（,Automatic Generation Control/ Economic Dispatch Control,）子系统,自动发电控制和在线经济调度（,AGC/EDC,）是对发电机出力的闭环自动控制系统，不仅能够保证系统频率合格，还能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围，同时，还能使全系统发电成本最低。,调度管理信息子系统,DMIS(Dispatcher,Management Information System),调度管理信息系统属于办公自动化的一种业务管理系统，一般并不属于,SCADA/EMS,系统的范围。它与具体电力公司的生产过程、工作方式、管理模式有非常密切的联系，因此总是与某一特定的电力公司合作开发，为其服务。当然，其中的设计思路和实现手段应当是共同的。,19,（,1,）电网调度自动化的初级阶段,安装于各厂站的,远动装置,，采集各机组出力、各线路潮流和各母线电压等实时数据，以及各断路器等开关的,实时状态,，然后通过远动通道传给调度中心并直接,显示,在调度台的仪表和系统模拟屏上。,调度员可以随时看到这些运行参数和系统运行方式。还可以立刻,“,看到,”,断路器的事故跳闸,(,模拟屏上相应的图形闪光,),。,遥测、遥信方式的采用等于给调度中心安装了,“,千里眼,”,，可以有效地对电力系统的运行状态进行实时的监视。,远动技术还进一步提供了遥控、遥调的手段，采用这些手段，可以在调度中心直接对某些开关进行合闸和断开的操作，对发电机的出力进行调节；,“,千里手,”,。,6,、调度自动化系统发展历程,20,（,2,）电网调度自动化的第二阶段,电力系统调度自动化的第二个发展阶段，是,电子计算机,在电力系统调度工作中的应用；,1965,年美国、加拿大和其它一些国家的电力系统大停电事故，使人们开始认识到，安全问题比经济调度更重要，一次大面积停电事故给国民经济造成的损失，远远超过许多年的节煤效益；,计算机系统应首先参与电力系统的安全监视和控制。这样，就出现了,SCADA,系统，出现了,AGC,EDC,以及电力系统安全分析等许多功能。,“,大脑,”,21,（,3,）电网调度自动化系统的快速发展阶段,随着,计算机,技术、,通信,技术和,网络,技术的飞速发展，,SCADA,EMS,技术进入了一个快发展阶段；,经历了从,集中,式到,分布式,又到,开放分布式,的三代推进；,新的开放系统结构应采用,“,面向对象,”,的技术，将各种应用按,“,组件,”,接口规范进行,“,封装,”,，形成可以在不同软硬件系统上,“,即插即用,”,的,“,组件,”,。实现软件的,“,即插即用,”,，这是软件发展的理想目标。,22,二、数据通信,23,原始通信技术,语言、烽火；,1,、通信概述,通信指信息的传递；,通信的要素,目的是传送信息；,信息；,两点之间；,媒介：信息传输的载体；,规约；,24,1838,年，莫尔斯（,Morse,）发明,有线电报,；,通信技术发展,1873,年，麦克斯韦（,Maxwell,）提出,电磁波理论,；,1876,年，贝尔（,Bell,）发明,电话,；,1876,年，马可尼、波波夫发明,无线电报,；,1907,年，,电子管,的发明促使通信技术迅速发展；,1918,年，调幅广播和超外差,收音机,问世；,1930,年代，调制理论和,多路复用技术,取得重大进展，调频广播和电视先后开通；,25,通信系统基本组成,信源、信宿；,信道：有线、无线；,发信设备；,收信设备；,26,按传输信号性质分类,模拟,通信系统；,数字,通信系统；,通信系统分类,按传输媒体分类,有线,通信系统：电话、有线电视、电力载波、光纤；,无线,通信系统：微波、卫星、移动通信；,27,通信系统主要环节,码元,数据通信中，传送的是一个个离散脉冲信号，故把,每个信号脉冲,称为一个码元。,；,数码率,每秒传送的,码元,数，以,Bd,（波特）为单位,；波特率,信息速率,系统每秒传送的信息量。信息量,以比特（,bit,）,为单位，信息速率的单位就是,bit/s,（比特,/,秒）,；,在信息用二进制表示时，每个码携带,1bit,信息量，这时的,数码率与信息速率是相同,的。,常见的传输速度：,200,，,600,，,1200,，,2400,，,4800,，,9600(Microwave),28,误码,传输中发生错误的码元,误码率,数据经传输后发生,错误的码元数,与,总传输码元数,之比，称为误码率。在电网远动通信中，一般要求误码率应小于,10,5,数量级,误码率与线路质量、干扰大小等因素有关，为了减小误码率，要采用各种检错、纠错的措施加以保护。,29,差错控制,在信息传送过程常会出现各种干扰，使所传输的信号码元发生差错，如某位,1,变成,0,或,0,变成,1,；,在一个实用的通信系统中一定要能,发现,（检测）这种差错，并采取,纠正,措施，把出错控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是,差错控制,。,奇偶校验,采用偶校验传送,7,位二进制信息，则在传送的,7,个信息位后加上一个偶校验位，如前,7,位中,1,的个数是偶数，则第,8,位加,0,，如前,7,位中,1,的个数是奇数，则第,8,位加,1,；,这样使整个字符代码（共,8,位）中,1,的个数,恒为偶数,；,接收端如检测到某字符代码中,“,1,”,的个数不是偶数，即可,判断为错码,而不予接收,；,30,调制和解调,二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输,接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息,调制和解调器,调幅,调频,调相,31,传输信道是指信号传送时所经过的通道，有狭义与广义之别。,传输信道,狭义信道也称,传输媒体,，分为,有线和无线,两类。架空线、同轴电缆等属前者，电磁波自由传输空间属后者。,广义信道,包括调制信道和编码信道,。当前常用的载波属调制信道，微波属编码信道。,32,常见传输媒介,电力线载波，,30,500kHz,高频信号,微波，,2,13GHz,高频信号,光纤，,500MHz,以上带宽,卫星,电话线,33,通信工作方式,发端,信道,收端,单工：单方向传输,发端,信道,半双工：可不同时上下行双向传输,收端,收端,发端,发端,信道,双工：可同时上下行双向传输,收端,收端,发端,信道,34,数据传输系统结构,35,电力通信网及其特点,36,我国已建成基于六大跨省电网的全国互联电网，装备水平日益提高，自动化技术在发、输、变、配、用等各个环节广泛采用；,1,、通信在电力系统中地位和作用,电力工业自动化的发展与电力通信的发展相互促进；,1978,年国家批准建设,电力专用通信网,；,37,（,1,）传送电力系统远动、保护、负荷控制、调度自动化等运行、控制信息，保障电网安全、经济,运行,；,电力通信的作用,（,2,）传输各种生产指挥和企业,管理,信息，为电力系统的现代化提供高速率、高可靠性的信息传输系统；,电力通信网的特点,已存在规模庞大的公用通信网，为什么还要,另建,一个专用电力通信网？,由电力系统运行的特点和对安全性的特殊要求决定；,38,（,1,）,实时性,信息的传输延时必须很小；由电力系统事故的快速性所要求；,公网常遇到,”,占线,”,、,“,不通,”,情况，不能满足电力系统要求；,电力通信具有以下特点：,（,2,）,可靠性,信息传输必须高度可靠、准确，不能出错，否则控制命令传输错误可能导致灾难性后果；,39,（,3,）连续性,由于电力生产的不间断性，电力系统的许多信息需要占用专门信道，长期连续传送，在公网通信中难以实现；,（,4,）信息量较少,电力通信主要传送电力系统的生产、控制、管理信息，电力通信系统的容量比公网小；,（,5,）网络建设可利用电力系统独特资源,利用高压输电线进行载波通信，利用电力杆塔假设光纤等；,40,电力系统数据传输模式,41,按发动通信传输的模式来划分，有一下几种类型：,循环传输模式,发送端按规定的顺序，周期性地,主动,将远动信息送给主站，一帧一帧周而复始不断传送。,不需主站干予；只需使用,单向,信道；,即使数据毫无变化，也照样发送，正常情况下,信道利用率不高,。,42,自发（事件发动）传输模式,只有在发送端,发生事件时,（例如开关位置状态发生变化，测量值得变动超过预定范围等）才向主站发送信息。,有事件发生就立即向主站传送数据，最,适合实时性的要求,。,减轻了正常运行情况下信道的负担，但在异常或事故情况下传送的工作量将大量增加。,自发传输模式通常和其它传输模式,组合使用,。,43,按请求（问答或轮询）传输模式,主站作为发动通信的一方，由它向被控站发出命令，被控站则,按请求发送有关信息,。,可以要求发送,某一,远动信息，也可以要求,某些,，方式灵活。,问答传输模式要双工通信，因此需要双工信道。,通常由主站逐一轮询各个子站，如此循环不息。,44,以上是三种基本传输模式，实际应用中传输模式通常是,它们的组合,。,例如将循环传输模式与自发传输模式组合，在,正常情况下以循环传输模式,工作，当发生,紧急情况,时，例如断路器跳闸，就插入,事件发动传输,，即优先插入遥信变位信息传输。待紧急信息传送完毕后，再恢复正常的循环传输模式。,在各种模式组合时，事件发动传输模式的优先级通常是,最高,，循环传输模式的优先级,最低,。,45,46,调度自动化系统高级应用,47,一、网络拓扑分析,电力系统由发电机、变压器、线路、母线、并联电容器等设备构成,48,1,、电力系统,=,拓扑,+,参数,+,状态,各种电网设备通过开关、刀闸连接在一起共同组成电网,改变开关和刀闸的状态可组成不同的运行方式,49,电力系统设备单端设备,发电机,电容器,负荷,电抗器,G,A,A,A,A,单端设备,发电机，负荷，并联电容器，并联电抗器等,描述：设备名、所在节点,单端设备是一类特殊的双端设备，其一端固定为大地,50,电力系统设备双端设备,线路（串联电抗器）,变压器,开关,刀闸,A,B,A,B,A,B,A,B,双端设备,线路（串联电抗器） ，变压器，开关，刀闸,描述：设备名、从始节点到终节点,节点模型（物理模型）,以,节点表示,的网络,原始描述,；输入数据用此模型；,描述了所有,物理设备及其逻辑联结关系,；,具有相对的,唯一,性；,51,母线模型（计算模型）,以,母线,表示的,计算用网络描述,，与网络方程联系在一起；,母线模型随开关状态而,变化,；,不唯一,；,2,、电力系统网络模型,52,网络模型,-,例,1,开关,From To,A 1 2,B 1 3,C 2 4,D 3 5,E 4 6,F 5 6,A,C,E,B,D,F,1,2,4,3,5,6,设备,-,节点对照表,3/2,接线,53,A,C,E,B,D,F,1,2,4,3,5,6,3/2,接线,节点模型,母线模型,54,网络模型,-,例,2,单母线分段,节点模型,母线模型,55,网络模型,-,例,3,双母线带旁路,节点模型,母线模型,56,网络模型,-,例,4,四角接线,节点模型,母线模型,57,母线模型中省掉的开关,SF6,开关模型照片,网络拓扑分析：根据开关状态和网络元件状态由电网的,节点模型,产生电网的,母线模型,过程。,58,3,、网络拓扑分析概念,分析步骤,厂站的结线分析,系统的结线分析,搜索方法,深度优先搜索,(Depth First Search, DFS),广度优先搜索,(Breadth First Search, BFS),4,、网络拓扑分析算法,59,深度优先搜索方法,DFS,1,2,5,8,3,4,6,7,9,深度优先搜索,(DFS),示意图,1,2,3,60,广度优先搜索方法,BFS,1,2,3,4,5,6,7,8,9,广度优先搜索,BFS,示意图,二、状态估计,61,需要随时监视系统的,运行状态，获知数据,。,62,1,、状态估计技术背景,因此,如何,低成本、高精度地提供电力系统实时数据,是提高电力系统计算机应用水平的关键。,测量所有关心的量是,不经济,的，也是,不可能,的，需要利用一些测量量来推算其它电气量 。,由于误差的存在，直接测量的量,不甚可靠,，甚至有坏数据。,量测值,与,真实值,的差值称为量测误差。,63,误差及其来源,电力系统量测误差来源,(,环节,),大体可归纳为：,1,、变换器（电压互感器和电流互感器）的误差；,2,、模数转换器的误差,3,、数据传送过程中的误差,4,、量测和传送过程中的时间延迟,5,、运行中三相不平衡及功率因数的变化，会给单相量测和计算带来误差,这种由远动装置直接传送来的数据具有较大的误差，偶尔还包含不良数据，习惯上称为,生数据,(raw data),。,一般来讲，误差具有正态分布的性质：,64,误差的性质,-,+,Z,P(Z),只有,0.3%,的可能性，,Z,落在,3,范围之外,误差大于,3,的量测数据可认为是,不良坏数据,；实际应用中不良数据误差界限往往取,（,6,7,）,平均数、标准差,建立可靠而完整的数据库有两条途径：,65,提高数据可靠性和完备性的措施,硬件途径,：增加量测设备和远动设备，并提高其精度、速度与可靠性；,导致技术和经济上付出过大的代价,软件途径,：采用数学、软件技术，对数据进行实时处理，提高数据的可靠性和完整性。,在具备一定水平的硬件基础上，采用状态估计技术则能充分发挥已有硬件的潜力，,提高数据的精度,，,补充测点,和量测项目的不足，排除,偶然的错误信息和数据,，提高整个数据系统的,质量与可靠性,。,也称为滤波，它是利用实时量测系统的,冗余度,来提高数据,精度,，自动排除随机干扰所引起的错误信息，估计或预报系统的运行状态（或轨道）。,66,2,、状态估计基本概念,状态估计作为近代计算机实时数据处理的手段，首先应用在宇宙飞船、卫星、导弹、潜艇和飞机的追踪、导航和控制。,状态估计主要处理对象是某一时间断面上的高维空间（网络）问题，而且对量测误差的统计知识又不够清楚，因此目前很多电力系统实际采用的状态估计算法是,最小二乘法,。,降低量测系统投资,，少装测点,67,状态估计的作用,计算出,未测量的电气量,利用量测系统的冗余信息，,提高量测数据的精度,68,状态估计数学描述,量测矢量：,Z=Z,1,Z,2,Z,m,T, m,维,实际量测值,量测误差矢量：,=,1, ,2,m,T, m,维,量测函数：,h(x,)=h,1,(x),h,2,(x),h,m,(x),T,理论,状态量：,x,x,1, x,2, x,n,T, n,维,量测方程,69,量测方程的特点,方程个数,m,大于状态变量的个数,n,多余,m-n,个方程为矛盾方程，找不到常规意义上的解，只能用统计的方法求在某种估计意义上的解。,70,最小二乘估计（,Least Squares Estimation,）,对量测方程,:,满足上述目标的 称为 的最小二乘估计值,建立目标函数，求极小值：,71,最小二乘估计示例,A,10,伏,R,10,欧,V,状态量,x,为电流,I,测量值：,I = 1.05A,1.05p.u,；,U = 9.8V,0.98p.u,；,P = 9.6W =0.96p.u,；,量测方程：,Z,1,= x + v,1,Z,2,= Rx + v,2,Z,3,= Rx,2,+ v,3,标么化：,72,示例续,目标函数：,Min. J(x)=(1.05-x),2,+(0.98-Rx),2,+(0.96-Rx,2,),2,令,73,状态的估计值,x = 0.9917,量测的估计值：,电流,I = x = 0.9917p.u. = 0.9917A,电压,U = Rx = 0.9917p.u. = 9.917V,有功,P = Rx,2,= 0.9835p.u. = 9.835W,量测估计值的误差：,电流,I,= 0.9917-1.0 = -0.0083A (-0.0083p.u.),电压,U,= 9.917-10.0 = -0.083V (-0.0083p.u.),有功,P,= 9.835-10.0 = -0.165W (-0.0165p.u.),三、负荷预测,74,针对影响系统负荷的因素，系统总负荷预测模型一般可以按四个分量模型描述为：,75,1,、电力系统负荷预测模型,L(t) = B(t) + W(t) + S(t) + R(t),式中：,L(t) -,为,t,时刻的系统总负荷；,B(t) -,为,t,时刻的,基本正常,负荷分量；,W(t) -,为,t,时刻的,天气敏感,负荷分量；,S(t) -,为,t,时刻的,特别事件,负荷分量；,R(t) -,为,t,时刻的,随机负荷,分量。,76,1.2,基本正常负荷分量模型,对于基本正常负荷分量，可用,线性,变化型模型和,周期,变化型模型描述，或用,两者的合成,共同描述,:,B(t) = X(t) Z(t) (2),式中：,X(t),为线性变化模型负荷分量；,Z(t),为周期变化模型负荷分量。,77,线性变化模型可表示为,78,(3),（,2,）周期变化模型,79,是用来反映负荷按日、按月、按年的周期变化特性。,周期变化规律可以用,日负荷变化系数,表示：,其中，,L,i,(t),为一天中各小时的负荷；,X,i,为当天的日平均负荷。,利用历史数据来做日负荷预测,80,( t = 1, 2, , 24 ),式中,:n -,过去日负荷的天数；,Z,i,(t) -,过去第,i,天第,t,小时负荷变化系数。,B(t) = X(t) Z(t),81,1.3,天气敏感负荷分量模型,以温度为例说明天气敏感负荷模型：,以日负荷预测为例，给定过去若干天负荷记录、温度记录，利用线性回归或曲线拟合方法，可以用,三段直线,描述天气敏感负荷模型：,可以用专家系统方法来实现，也可以简单用人工修正来实现。人工修正方法通常用因子模型来描述。因子模型又可以分为,乘子模型,和,叠加模型,。,82,1.4,特别事件负荷分量模型,乘子模型,：,用一乘子,k,来表示特别事件对负荷的影响程度,S(t) = ( B(t) + W(t) * k,叠加模型,：,直接把特别事件引起的负荷变化值当成特别事件负荷分量,S(t) = L(t),时间序列法进行预测,83,1.5,随机负荷分量模型,（,1,）自回归模型,（,2,）动平均模型,（,3,）自回归动平均模型,（,4,）累积式自回归动平均模型,四、电力系统安全分析,84,85,1,、电力系统运行的要求,满足系统负荷需求；,满足运行约束（,无潮流和电压越限,）；,满足稳定性约束（能够承受,预想的故障,）。,建立可靠的电力系统运行监视、分析和控制系统，是电网安全经济运行的,重要保证,；,计算机技术,的发展提供了必要的技术支持；,安全的广义解释是保持,不间断的供电,，亦即不失去负荷。,86,2,、安全的含义,在实际运行中，可以用正常供电情况下，是否能保持潮流及电压在,允许限值范围,内来表示。,静态安全分析：分析在发生,预想事故,后系统是否会发生,过负荷或电压越限,；,动态安全分析：分析在发生预想事故后系统是否会,失去稳定,；,87,3,、电力系统运行的,4,种状态,将系统从警戒状态转变到正常状态的控制，称为,预防控制,。,安全状态,：也称为,安全正常状态,，满足三个安全运行的要求，即,能满足全部负荷又没有越限，而且能承受预想故障的冲击,。,警戒状态,：也可称为,不安全正常状态,，能满足全部负荷又没有越限，但,承受不了预想故障的冲击,。,88,紧急状态,：能满足全部负荷但,已出现支路或电压越限,；,如能准确及时地采取,安全校正措施,，可能回到警戒状态或正常状态，否则可能导致系统瓦解；,紧急状态下试图将系统转变到正常状态或警戒状态的控制措施为,紧急控制,；,恢复状态,：事故不再扩大，网络元件越限已经解除，但许多用户尚未,恢复供电,，通过恢复控制回到正常状态；,89,90,4,、预想故障分析的概念,预想故障分析,指的是针对,预先设定,的电力系统,元件故障及其组合,，,确定它们对电力系统安全运行产生的影响,。,对静态安全分析而言，预想故障主要包括,支路开断和发电机开断,。,91,预想故障分析的功能要求,能够对,多种,给定运行方式,(,状态,),进行,预想事故分析,，能,快速,扫描预想故障集并进行,分类,；,能够对,整个电网的安全水平进行评估,，对会引起电网安全运行构成威胁的故障如：线路过载、电压越限和发电机功率越限等进行警示；,提供,方便的故障定义手段,，可定义单多重故障（多个元件同时断合），故障元件包括：线路元件、变压器元件、开关（合断）、母线等。,92,N-1,故障扫描分析,N-1,原则,(,电力系统安全稳定导则,),:,正常运行方式下,的电力系统中,任一元件,（如,线路、发电机、变压器,等）,无故障或因故障断开,，电力系统应能保证,稳定运行,和,正常供电，,其他元件,不过负荷，电压和频率均在允许范围内,。这通常称为,N-1,原则。,电力系统静态安全分析指应用,N-1,原则 ：,逐个断开如线路、变压器等元件，检查其他元件是否因此,过负荷,或,电网低电压,，用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行要求。,93,N-1,扫描故障分析存在的问题,随着电网结构的增强，绝大多数单重元件的开断已,不构成对系统的危害,，即使有极少数构成危害的单重元件的开断，其影响范围和安全对策已被调度人员所熟悉。,因此机械地,n-1,扫描方式在实用中由于效率过低而不受重视。随着电网规模的扩大和结构的变化，调度人员更重视的是,多重故障分析,，但若进行,n-2,或,n-3,扫描方式则计算量将雪崩，技术上要求很高。,94,预想故障集合,90,年代出现了以,预想故障集合,方式代替,n-1,扫描方式，其特点是能方便灵活地定义多重故障，因此是最实用的方式。,预想故障集合是由有经验的调度人员和运行分析人员给出的，它,包括各种可能危及系统安全的故障及其组合,，并且可以规定监视元件及条件故障以自动产生复杂故障，运行中使用者可以激活感兴趣的故障组进行分析计算。,95,预想故障组合,故障组,故障,主开断元件,条件监视元件,条件开断元件,规则集,主开断元件,96,可以是电网中任何元件，如,变压器、线路、发电机、负荷、电容器、电抗器、开关或母线,等。故障可以是单重的，也可以是多重的，而,多重故障,可以是同一类元件，也可以是几类元件的组合。,97,条件监视,元件及,条件开断,元件,二者配合使用，可以模拟继发性故障。在实际电力系统中，某些元件故障可能引发其他元件的开断，这就需要引入条件故障的概念。,当主开断元件的动作引起开断监视元件越限时，条件开断元件随之动作。这种带条件监视元件和条件开断元件的故障称为,条件故障,。,98,规则集,描述主开断元件动作后，调度人员按规定或经验所,必须进行的操作,。,在实际电网中，当一些关键元件开断或关键监视元件越限时，系统内已制定了一些相应措施指导调度人员操作，规则集放置这些措施，以便有效模拟故障后系统的真实状态。,预案,99,故障扫描,故障扫描是对故障集合中的故障进行,预处理,，将其分为两大类，一类是,无需潮流计算,即可确定为不会产生越限的,“,无害,”,故障，一类是,需要通过潮流计算,才能判断其危险程度的,“,有害,”,故障。,故障扫描的要求是用,较短的时间,尽可能多淘汰,“,无害,”,故障，但又,不能漏掉一个有害故障,。,100,故障扫描的方法,可以分为两大类：,（,1,）,间接法,：或称排队法或性能指标法，不直接计算故障后的功率和电压，仅利用产生故障时的某些数据进行排队，,快速性好精度低,。,（,2,）,直接法,：快速计算故障后的近似潮流，由此将故障按严重程度排队。,101,预想故障分析中的行为指标,预想事故分析是在各种开断情况下进行潮流计算，然后对系统所致,后果的严重程度，用各种行为指标来表征,。,预想事故分析的主要特点是在表征后果严重程度的行为指标的选取上。,102,有功行为指标,它用来表征,线路潮流违限的严重程度,，是衡量线路的有功功率过负荷的标尺：,有功功率加权因子,线路,i,中的有功潮流,线路,i,中的有功限值,有功功率过负荷的线路集合,，求和,只对过负荷,的线路，以避免遮蔽现象。,103,无功行为指标,用来表征节点电压违限的严重程度，这一行为指标由下面公式给出：,节点,i,电压模值,节点,i,电压模限值,电压加权因子,节点,i,的无功功率注入值,线路,i,无功功率限值,无功功率加权因子,电压模值越限的所有节点集合,无功功率越限的所有节点集合,104,分布系数指标,以潮流法为基础，算出某一预想事故下的各线路的有功潮流，再根据反映线路的有功过负荷的行为指标公式计算故障的严重程度。分布系数由下面公式给出：,有功加权系数,线路,l,的有功潮流,线路,l,的有功最大限值,网络中线路的总数,本方法中，所有线路，不论其是否过负荷，都参与计算。,105,预想故障分析的软件设计,（）采用先进的,模型、算法和程序技巧,提高分析速度；,（）,故障定义,应方便与直观，并且可以考虑多重故障和条件故障；,（）,故障分组,，可以规定某个组是否参加分析，也可以规定一个组内的某些故障是否起作用；,（）故障结果可按各种,指标排队,，并按要求给出各种,越限信息,；,（）故障分析过程可以,灵活控制,。,