城市电网静态安全分析实用化研究毕业论文

城市电网静态安全分析实用化研究毕业论文目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (III)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的目的和意义 (1)1.2 城市电网安全分析的研究进展 (2)1.3 本文研究的主要容及技术路线 (3)1.3.1 主要容 (3)1.3.2 技术路线 (4)第二章城市电网 (5)2.1 城市电网的特点 (5)2.1.1 大型受端电网 (5)2.1.2 城市发展的不确定性 (6)2.1.3 用户供电可靠率不高，不适应现代城市经济、居民用电需求 (6)2.2 电力系统安全稳定性 (6)2.2.1 电力系统稳定性分类 (7)2.2.2 电力系统稳定计算 (8)2.3 城市电网静态安全分析的基本知识 (8)2.3.1 静态安全分析概述 (9)2.3.2 静态安全分析理论算法简介 (10)2.3.3 城市电网静态安全分析的特殊性 (11)2.5 本章小结 (13)第三章城市电网静态安全潮流计算及网络接线分析 (14)3.1 潮流分析概述及基本原理 (14)3.2 潮流计算 (15)3.2.1 牛顿法潮流计算 (15)3.2.2 直流法潮流计算 (21)3.3 网络接线分析基本知识 (26)3.3.1 城市电网网络接线的基本情况 (26)3.3.2 网络接线的实时变化 (28)3.3.3 网络接线分析的基本步骤 (28)3.3.4 网络接线形成步骤 (29)3.5 本章小结 (31)第四章基于年最大负荷预测的静态安全分析方法 (32)4.1 电力负荷预测基本知识 (32)4.1.1 基本概念 (32)4.2 年最大负荷预测概述 (33)4.2.1 问题的提出 (33)4.2.2 数据的预处理 (34)4.2.3 年最大负荷与年电量的关系 (34)4.3 年最大负荷预测模型 (37)4.3.1 模型 (37)4.3.2 负荷特性曲线库 (38)4.3.3 变电站(站变压器)的预测最大负荷 (39)4.4 负荷预测中的影响因素分析 (39)4.4.1 经济因素 (40)4.4.2 时间因素 (40)4.4.3 天气因素 (41)4.5 算例分析 (41)4.6 本章小结 (43)第五章城市电网预想事故分析 (44)5.1 预想事故分析的基本概念 (44)5.1.1 传统的预想事故处理方法 (44)5.1.2 预想事故分析技术的发展 (45)5.1.3 故障类型 (46)5.2 预想事故排序 (46)5.2.1 预想事故扫描 (46)5.2.2 行为指标 (47)5.2.3 计及故障率的预想事故排序的模型和算法 (49)5.3 预想事故的详细分析 (52)5.3.1 理论 (52)5.3.2 运算流程 (53)5.3.2 算例 (53)5.4 本章小结 (60)结论 (61)总结与体会 (63)谢辞 (64)参考文献 (65)附录A 外文文献 (67)附录B 外文翻译 (72)第一章绪论1.1 课题研究的目的和意义城市电网是电力系统的主要构成部分，是城市现代化建设的重要基础设施之一，一般是大型受端电网，甚至是巨型受端电网，随着社会经济的发展，电力系统日益复杂，负荷密度高，供电可靠性要求高。

城市电网的优劣不仅直接影响到电力部门的安全运行，同时还关系到国民经济其它各部门的发展。

电力系统越来越复杂，发生故障的概率也在增加，某些扰动可能导致、面积停电和稳定性问题尖锐化。

尤其是发生稳定性破坏和不可控制的恶性连锁反应时，停电围大、时间长，对社会的政治、经济、文化及人们的生活都将产生巨大影响。

因此，对城市电网安全分析是必要的，以提高系统运行的安全水平，为事故处理提供相应的对策，防患于未然。

电力系统的安全性是指当互连系统运行中发生故障时，保证对负荷持续供电的能力，即系统保证避免引起广泛波及性供电中断的能力，它涉及到系统的当前现状和突然发生的故障（突发性偶然事故）。

电力系统静态安全分析主要包括事故筛选预想事故分析和安全控制，其中前两项是安全分析的基础，其分析过程是在事故后果严重程度行为指标的基础上进行的。

静态安全分析主要由静态预想事故评定和预防控制组成，可以确定系统是否安全，同时给出了某些必要的预防对策，使系统在发生预想事故情况下出现的不安全状态转变为安全正常状态。

通常，预防控制对策，往往带有经济目标，从而可以获得同时满足网络等式约束和不等式约束的有功、无功功率经济调度。

如果预防控制可行，而且控制对策的代价很小，运行人员可以把控制对策投入运行:如果经济代价较高，而且可能出现的静态紧急状态并不严重，运行人员也可以在事故真正发生以前不采取任何预防对策。

如果预防控制不可行，可以在假想出现了紧急状态的情况下，以负荷卸除最少、或各机组偏离原经济运行状态最小为目标函数，进行最优潮流的计算，即校T对策分析。

1.2 城市电网安全分析的研究进展自60年代以来，大面积停电事故时有发生，在经济上造成了巨大的损失，因此，各国对电力系统的安全性分析，开始给予了足够的重视，成为七、八十年代非常活跃的研究领域。

近些年以来，国外的一些控制中心也配备了具有实时功能的静态安全分析软件，表明本课题的研究已进入实用化阶段。

目前国外对静态安全分析都很重视，对其方法也进行了大量研究，但基本上都是针对超高压系统的。

对于含有配电网的的复杂电力系统在线安全分析研究较少，在对它的研究中应考虑到高压网和低压网的相互影响。

由于这个问题是针对当值调度员进行操作后的预防性安全分析问题，需要解决在线的日常操作后的网络接线分析以及发电机的出力和结点负荷的在线数据的获取问题，还要解决潮流计算与安全分析问题。

(1) 潮流计算潮流计算是静态安全分析的基础，截止目前，常规的潮流算法已经非常完善。

其中，有代表性的有牛顿一拉夫逊法，快速解藕法。

牛顿法具有计算精度高、收敛性能好的优点;快速解藕法结合电力系统的特点，对纯数学的牛顿法进行了解藕和合理的简化，使其在存需求和计算速度上都有提高。

在快速开断潮流计算中，非常精确的结果是没有必要的，速度常常是第一位的。

己成熟的方法有:直流法、分布系数法和补偿法。

直流法简单快速，能给出满足工程要求的有功潮流分布，不考虑无功分布的影响;基于直流潮流算法的分布系数法是一种能迅速估计开断影响的方法，分布系数法分为线路开断分布系数和发电机开断分布系数。

线路开断分布系数表示了开断线路潮流与所求线路潮流变化量的直接关系。

发电量转移分布系数则建立了发电量的变化与线路潮流变化的关系，在此基础之上的广义发电量分布系数能在不同的系统发电水平下求出发电机开断对线路潮流的影响;补偿法是在网络线路开断的情况下，假设该线路未被开断，而在其两端节点处引入虚拟功率来模拟线路开断的等效注入方法。

(2) 网络接线分析方法网络接线分析方法是根据SCADA系统获取全网开关位置信息、电源与负荷在线数据处理开关操作后开关状态的变化，自动分配发电厂和变电站的计算用节点号和潮流计算的结点类型，形成支路参数表、发电机出力数据表和负荷数据表。

(3) 基于最大负荷预测的静态安全分析方法电力负荷预测可分为即期预测、短期预测、中期预测和长期预测4种．目前，对于负荷预测还没有一种公认的理想算法，每种算法对适应某种特定需求都有自身的优势。

本文作者在采集到的大量负荷数据的基础上，使用基于负荷特性曲线库的负荷预测模型，基于年电量对年最大负荷进行预测．(4) 预想事故自动选择电力系统预想事故评定和分析在安全分析中有举足轻重的作用。

预想事故自动选择是通过快速的开断潮流计算分析所有的可能事故(一台或多台发电机开断，一条或多条线路开断)，按每一种可能的预想事故对系统导致的后果严重程度的顺序，排列出预想事故一览表。

预想事故对系统的影响，用各种行为指标来标志。

1.3 本文研究的主要容及技术路线1.3.1 主要容(1) 讨论城市电网静态安全分析的理论;(2) 讨论城市电网静态安全分析潮流计算;(3) 静态安全网络接线分析方法的研究;(4) 基于最大负荷预测的静态安全分析方法的讨论;(5) 城市电网预想事故分析及安全评估的相关研究。

1.3.2 技术路线(1) 城市电网潮流计算：潮流计算是电力系统静态安全分析最基本的计算。

除了它自身的重要作用之外，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、静态稳定计算、短路电流计算、静态和动态等值计算的基础。

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态。

电力系统静态安全分析首先要得知所分析系统的电压、功率、电流等状态参数，然后再分析判断其是否越限，是否对系统安全造成影响。

(2) 网络接线分析方法：网络结线反映电力网络的拓扑结构，当开关位置发生变化时，如由断变为合或由合变为断，网络的结构可能发生变化。

这种变化将导致潮流计算的节点导纳矩阵的变化，如果节点导纳矩阵不能正确反映电网实时结线的变化，则在线潮流计算将会发生错误，以至于影响网络安全分析。

网络结线分析 (又称网络拓扑分析)的任务是实时处理开关操作后开关状态的变化，自动分配发电厂和变电站的计算用节点号，形成新的网络结线和相应的导纳矩阵。

(3) 基于最大负荷预测的城市电网静态安全分析方法：结合使用最大负荷预测的方法，探讨基于年电量进行年最大负荷预测的静态安全分析。

（4）预想事故分析：电力系统预想事故评定和预想控制，在安全分析中占有举足轻重的作用，比较具有代表性的分析方法由快速解耦潮流一次迭代法和分布系数法。

第二章城市电网2.1 城市电网的特点城市电网[]21是城市最主要的基础服务设施，是电力系统的核心组成部分。

如何提高城市电网的可靠性、经济性，历来是电气工程学科研究的重中之重，也是业界关注的焦点问题。

城市电网有几大显著的特点。

2.1.1 大型受端电网大型受端电网的含义有两方面：一方面，负荷总量大，负荷密度高；另一方面，在城市电网中，由于环境保护、一次能源有限等因素的影响，电源建设有限，城市电网的大部分电力电量来自外部。

我国的一线城市和大部分二线城市是典型的巨型受端，大部分二线城市都是大型受端电网。

众所周知，受端电网由于部缺乏电源支撑，调频和调压能力不足，容易导致电网失稳、解列，电压崩溃。

而城市配电网供电能力不足、输、配电容载呈现瓶颈态势，对经济增长或气候环境，适应能力低。

主要原因有：输配电网相对电源建设比例失调，城网供配电能力明显不足。

我国多年来输配电网投资比例偏少，使电网建设改造迟缓；城市中心（旧城区）高、中、低压配网设备旧，是安全供电的一大隐患；高、中压配网结构不合理。

为了防止大面积停电事故，应对电网进行详细的安全分析，对各种可能发生的预想事故做出一系列的应对措施。

2.1.2 城市发展的不确定性城市的总体发展规划是政府部门制订的指导城市未来发展的纲领性文件，对城市的发展定位和土地利用性质都进行了约束，也是制订城市电网规划以及安全分析的重要依据。