电力系统调度自动化-5EMS1(网络拓扑、可观测性分析)课件

电力系统调度自动化-5EMS1(网络拓扑、可观测性分析).ppt,电力系统调度自动化-5EMS1(网络拓扑、可观测性分析).p,能量管理系统的内涵,发电计划Generation Schedule,保证负荷供需平衡,满足电能质量需求,提高系统运行的经济性,网络分析Network Analysis,提高系统运行的安全性和经济性,提高调度员分析处理事故的能力,从经验型调度向分析型调度转移,Date,2,能量管理系统的内涵发电计划Generation Schedu,EMS应用软件系统的数据流图,SCADA,DB,遥信,网络通信,母线模型,遥测,SE结果,网络结构,拓扑分析,动态着色,可观测性分析,实时状态估计（SE）,坏数据,辫识,外网,等值,在线,潮流,潮流结果,超短期,负荷预测,短期负,荷预测,历史断面,历史断面保存,预测数据,静态安全评定,自动故障选择,最优潮流,灵敏度分析,校正对策分析,在线故障计算,智能化,网络建模,经济评估分析,量测系统分析维护,短路容量扫描,静态电压稳定分析,暂态稳定分析,开停机,计划,水火电,发电计划,Date,3,EMS应用软件系统的数据流图 SCADA遥信网络通信母线模型,电力系统网络模型节点模型,用电气连接点(Node)描述电力设备间的连接关系,实际电力系统计算的给定条件之一,设备分为单端设备、双端设备和节点,双端设备,线路（串联电抗器），变压器，开关，刀闸,描述：设备名 FROM Node1 TO Node2,单端设备,发电机，负荷，电容器，电抗器等,描述：设备名 AT Node1,单端设备是一类特殊的双端设备，其一端固定为大地,1,2,3,ln1,ln2,ld1,ln1 from node1 to node2,ln2 from node2 to node3,ld1 at node3,Date,4,电力系统网络模型节点模型用电气连接点(Node)描述电力设,双端电力设备,线路（串联电抗器）,变压器,开关,刀闸,A,B,A,B,A,B,A,B,Date,5,双端电力设备线路（串联电抗器）ABABABABDate5,单端电力设备,发电机,电容器,G,A,A,A,负荷,电抗器,A,Date,6,单端电力设备发电机GAAAADate6,电力系统网络模型节点模型的例子,开关 From To,A 1 2,B 1 3,C 2 4,D 3 5,E 4 6,F 5 6,Date,7,电力系统网络模型节点模型的例子开关 From,电力系统网络模型典型节点模型,单母线分段,双母线带旁路,Date,8,电力系统网络模型典型节点模型单母线分段 双母线带旁路 Da,电力系统网络模型典型节点模型(续),四角接线,倍半开关式接线,Date,9,电力系统网络模型典型节点模型(续)四角接线 倍半开关式接线,电力系统网络模型母线模型,在节点模型中去掉阻抗为零的元件（合并该类元件的首末节点）,闭合的开关和刀闸,极短的连接线,为什么需要母线模型？,大大简化分析计算,母线模型电力系统分析计算的基础,Date,10,电力系统网络模型母线模型在节点模型中去掉阻抗为零的元件（合,从节点模型到母线模型拓扑分析,原来这么简单啊！,Date,11,从节点模型到母线模型拓扑分析原来这么简单啊！Date11,母线模型中省掉的开关竟然这么大！,SF6开关模型照片,Date,12,母线模型中省掉的开关竟然这么大！SF6开关模型照片Date1,拓扑分析,根据开关、刀闸的开合状态，确定电力系统设备的电气连接关系,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),Date,13,拓扑分析根据开关、刀闸的开合状态，确定电力系统设备的电气连接,网络拓扑分析(TOPO),目的,利用元件的拓扑联结关系和遥信 值确定网络的拓扑岛,厂站拓扑分析,(开关节点)+(开关状态)=(节点母线),Date,14,网络拓扑分析(TOPO)目的 利用元件的拓扑联结关,网络拓扑分析(TOPO)(续),Date,15,网络拓扑分析(TOPO)(续)Date15,网络拓扑分析(TOPO)(续),Date,16,网络拓扑分析(TOPO)(续)Date16,网络拓扑分析(TOPO)(续),系统的拓扑分析,(支路节点)+(节点母线)=(支路母线),系统中，输电线路把同一电压等级的厂站联成一个拓扑岛。,Date,17,网络拓扑分析(TOPO)(续)系统的拓扑分析Date17,网络拓扑分析(TOPO)(续),既有发电又有负荷，可运行的为活岛。,不在运行的为死岛。,活岛和死岛,网络拓扑的结果是产生一个可运行的网,络拓扑图(拓扑岛),。,Date,18,网络拓扑分析(TOPO)(续)既有发电又有负荷，,深度优先搜索方法DFS,1,2,5,9,3,4,6,7,10,8,11,Date,19,深度优先搜索方法DFS1259346710811Date1,while(TRUE),for(j1=1;j1=idi;j1+),if(imij1!=0),j=imij1;,imij1=0;,for(i1=1;i1=idj;i1+),if(imji1=i),imji1=0;,if(ioij=0),itk=i;,k+;,ioij=k;,i=j;,nIsland_Nodej=nisla;,j1=0;/开始检索节点j的所有关联节点,continue;,if(ioii!=1),i=itioii-1;/回溯,continue;,iti -第i个放进搜索树的节点号,ioii-节点i在搜索树的位置序号,idi与节点i相连的接点各数,imi与i节点相连的节点号,nIsland_Nodei节点i所属的岛号,1,3,4,2,id1=1,im8=2,id2=3,im9=1,3,4,id3=1,im10=2,id4=1,im11=2,5,Date,20,while(TRUE)iti -第i个放进搜索树,广度优先搜索(BFS),1,3,4,5,6,7,8,9,10,2,11,Date,21,广度优先搜索(BFS)1345678910211Date21,量测系统可观测性分析,电力系统的状态,：,节点电压的幅值和角度,含义,能够利用量测系统算出系统的状态（电压幅值和角度）叫可观测,数值方法,要解方程AX=b,若要解存在，要求A可逆,拓扑方法,通过拓扑树的搜索判断系统的可观测性,Date,22,量测系统可观测性分析电力系统的状态：Date22,可观测性分析的拓扑方法量测分类,支路潮流量测，如线路和变压器的首端或末端的功率量测，简称潮流量测,节点注入量测，如机组出力和负荷功率，简称注入量测,假设测量都是有功，无功成对出现,P,12,+jQ,12,P,21,+jQ,21,P+jQ,P+jQ,Date,23,可观测性分析的拓扑方法量测分类支路潮流量测，如线路和变压,量测系统的可观测性分析(续),原理：,已知支路一端电压幅值和角度，已知支路一端P,Q量测，另一端节点电压幅值和角度可求。,P,12,+jQ,12,Date,24,量测系统的可观测性分析(续)原理：P12+jQ12Date,量测系统的可观测性分析(续),利用支路量测确定可观测岛,利用节点注入量测扩大可观测岛,节点4 可以上可观测岛,Date,25,量测系统的可观测性分析(续)利用支路量测确定可观测岛利用,量测岛间可合并原理,两个电路理论中的基本事实：,事实,1,：已知支路一端的电压和该支路一端的功率可计算该支路另一端的电压，亦即该支路的支路电压可估计。,Date,26,量测岛间可合并原理两个电路理论中的基本事实：Date26,量测岛间可合并原理,事实,2,：网络的树枝电压是一组独立变量，可由树枝电压计算全网各节点电压，进而求出全网支路潮流。,分析：支路潮流量测支撑支路量测岛上的所有节点，该岛上必有一组支路量测集构成支路量测岛上的树，给定该岛上任一节点的电压，由事实1，所有树支电压可求，进而由事实2所有节点电压可求,12,13,14,6,11,10,9,8,7,4,3,2,5,1,红色线路：有支路量测 虚线：量测岛,Date,27,量测岛间可合并原理事实2：网络的树枝电压是一组独立变量，可由,基本概念,支路量测岛：,支路潮流量测形成的初始量测岛。,量测岛：,支路量测岛或由注入量测将支路量测岛合并后形成的新岛,Date,28,基本概念支路量测岛：支路潮流量测形成的初始量测岛。Date,量测岛的合并原理-,局部,注入量测出现冗余,岛,岛,a,b,c,d,e,f,g,h,岛I,岛II,局部注入量测出现冗余,岛III,岛IV,岛V,岛VI,实际上只有1-4号岛可以合并，而其他两个岛不能与它们合并在一起。,Date,29,量测岛的合并原理-局部注入量测出现冗余 岛岛abcdefg,量测岛的基本性质,可计算岛：,若量测岛内至少有一点的电压幅值已知，若给定一个节点的电压相角，则全岛的状态量可求，故可认为岛内所有电气量是相角的一元函数f(),不确定岛：,量测岛内若给定一个节点的复电压,U,，则岛内所有状态量可求，所有的电气量可表示为该点电压的函数f（,U,，）,Date,30,量测岛的基本性质可计算岛：Date30,岛际支路：,连接不同量测岛的支路,边界节点：,岛际支路的端点叫做边界节点,边界节点的度：,与该边界节点有岛际支路相连的其他量测岛的个数,待并网：,由边界节点和岛际互连支路构成的连通网络叫,待并,网,a,b,c,d,e,f,岛I,岛II,岛III,岛IV,P,I,Q,I,P,III,Q,III,量测岛的基本性质,Date,31,岛际支路：连接不同量测岛的支路 abcdef岛I岛II岛II,量测岛的基本性质,可计算岛：若量测岛内至少有一点的电压幅值已知，若给定一个节点的电压相角，则全岛的状态量可求，故可认为岛内所有电气量是相角的一元函数f(),不确定岛：量测岛内若给定一个节点的复电压,U,，则岛内所有状态量可求，所有的电气量可表示为该点电压的函数f（,U,，）,U,m,U,Date,32,量测岛的基本性质可计算岛：若量测岛内至少有一点的电压幅值已知,量测岛的合并原理,如果 n个待合并的量测岛中每个量测岛都至少有一点的复电压可由这n个量测岛的边界节点注入量测方程计算出来，则这n个量测岛可合并成一个可观测岛。,a,b,c,d,e,f,岛I,岛II,岛III,岛IV,f(,U,II,II,),f(,U,III,III,),f(,U,IV,IV,),分别可以代表岛II,III和IV的所有状态量,U,I,I,是已知量,P,I,Q,I,P,II,Q,II,P,III,Q,III,Date,33,量测岛的合并原理如果 n个待合并的量测岛中每个量测岛都至少有,量测岛内部网等值到边界节点,流入边界节点n,i,的功率有三类,:,(1),n,i,的,注入功率S,i,m,(2)岛际互联支路功率S,i,t,(3)岛内与,n,i,联,的,支路功率S,i,S,i,=S,i,(U,i,),U,1=,f(U,2,),U,2=,f(U,1,),S,1,=S,1,(U,1,),S,2,=S,2,(U,2,),1,2,内网,1,2,1,2,1,2,Date,34,量测岛内部网等值到边界节点流入边界节点ni的功率有三类:12,对度1、度2节点的讨论,规则一：,若有一边界节点的度为1，且该节点上有注入量测，则该注入量测所在的岛可以和与该边界节点相连的另一量测岛合并。,1,2,i,j,未确定死岛I,可计算岛II,未确定岛III,图3 度1节点合并判定图例,Date,35,对度1、度2节点的讨论规则一：若有一边界节点的度为1，且该节,规则二：,若由度2节点相连的三个量测岛都为活岛，且度2节点有注入量测，在不采用P，Q分解法状态估计时可将这三个岛合并。,活岛,活岛,活岛,1,2,3,可计算活岛I,可计算岛II,可计算岛III,Date,36,规则二：若由度2节点相连的三个量测岛都为活岛，且度2节点有注,规则三：,若存在这