华电电力系统自动化第17讲调度自动化3静态安全分析和安全评定PPT课件
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《电力系统自动化》PPT课件
01
馈线自动化
对配电网中的馈线进行实时监测和控制，实现馈线故障的快速定位和隔
离，恢复非故障区域的供电。
02
配电管理系统（DMS）
对配电网进行实时监测、控制和优化管理，提高配电网的供电可靠性和
经济性。
03
分布式电源接入与微电网技术
应用于分布式电源接入和微电网领域，实现分布式电源的自动控制和优
化运行，提高能源利用效率。
能源互联网
构建基于大数据的能源互联网平台，实现能源的 优化配置和共享。
5G通信技术在电力系统自动化中的应用
实时数据传输
5G通信技术的高带宽和低时延特性，使得电力系统能够实现实时数 据传输和监控。
远程控制与操作
通过5G通信技术，实现对电力设备的远程控制和操作，提高系统的 可靠性和安全性。
智能化电网
结合5G通信技术和人工智能技术，构建智能化电网，实现电力系统的 自适应和自学习。
自动化调度系统可以根据实时数据进行电网优化调度，提高电力输送效率和供电质 量。
自动化管理系统可以实现电力设备的状态监测和预防性维护，避免设备故障对系统 运行的影响。
面临的挑战与问题
电力系统自动化需要高度的技术支持和资金投入，对于一些经济相对落后的地区来说，实现 难度较大。
自动化控制系统的复杂性和安全性问题也需要得到充分考虑和解决，以避免出现系统崩溃或 数据泄露等安全问题。
未来电力系统自动化的展望
完全自动化
未来电力系统将实现完全自动化，从发电、输电 到配电等各个环节都将实现自动化运行和管理。
绿色能源融合
未来电力系统将更加注重绿色能源的融合和利用 ，如风能、太阳能等可再生能源将更多地接入电 力系统。同时，电动汽车等新型负荷也将成为电 力系统的重要组成部分。
最新华电电力系统自动化第17讲-调度自动化(3)-静态安全分析和安全评定教学讲义ppt课件
华电电力系统自动化第17讲调度自动化(3)-静态安全分析
和安全评定
静态安全分析
12.02.2021
North China Electric Power University
page2
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
可靠性:电力系统元件、设备和系统在规定条件下和规定的时 间内，完成规定功能的可能性
对于输电线ij，支路有功潮流
p i jV i 2 g i jV i V jg ic j io jb is j si ijn
忽略gij电阻rij2r rij，xi2 j则:0,bij rij2 xijxi2 j 1/xij
i j 很小，令 coij s1 , siin jij
12.02.2021
Pi1 Pik
page15
直流潮流法的特点
求DC潮流不需要迭代，只需求解一次N-1阶 方程，计算速度快
DC潮流只能计算有功潮流的分布，不能计算 电压幅值，有其局限性
DC潮流要满足假设条件
(1)rij<<xij (2)相邻母线的相角差很接近
(3)各母线的电压在额定值附近
(4)支路对地电容很小
12.02.2021
North China Electric Power University
page8
电力系统运行状况的数学模型
等式约束 fx,u0
不等式约束 hx,u0
x是状态变量。取为节点电压幅值和相角 u是控制变量，可选为发电机有功、无功出 力，变压器变比，可投切的电容器，等等
12.02.2021
紧急状态：满足等式约束，但不满足不等式约束
待恢复状态：有部分地区违反了等式约束
12.02.2021
North China Electric Power University
和安全评定
静态安全分析
12.02.2021
North China Electric Power University
page2
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
可靠性:电力系统元件、设备和系统在规定条件下和规定的时 间内，完成规定功能的可能性
对于输电线ij，支路有功潮流
p i jV i 2 g i jV i V jg ic j io jb is j si ijn
忽略gij电阻rij2r rij，xi2 j则:0,bij rij2 xijxi2 j 1/xij
i j 很小，令 coij s1 , siin jij
12.02.2021
Pi1 Pik
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直流潮流法的特点
求DC潮流不需要迭代，只需求解一次N-1阶 方程，计算速度快
DC潮流只能计算有功潮流的分布，不能计算 电压幅值，有其局限性
DC潮流要满足假设条件
(1)rij<<xij (2)相邻母线的相角差很接近
(3)各母线的电压在额定值附近
(4)支路对地电容很小
12.02.2021
North China Electric Power University
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电力系统运行状况的数学模型
等式约束 fx,u0
不等式约束 hx,u0
x是状态变量。取为节点电压幅值和相角 u是控制变量，可选为发电机有功、无功出 力，变压器变比，可投切的电容器，等等
12.02.2021
紧急状态：满足等式约束，但不满足不等式约束
待恢复状态：有部分地区违反了等式约束
12.02.2021
North China Electric Power University
电力系统调度自动化--ppt课件全文编辑修改
与调度通信 MODEM
打
印 键盘/显 屏幕显
机
示器
示器
RAM ROM 接口
接口 接口
接口
CPU
总线
接口
接口
接口
接口
接口
接口
A/D 模拟量
输入
状态量 输入
数字量 脉冲量 数字量
输入
输入
输出
D/A 模拟量
输出
模拟量 信号
状态量 信号
数字量 脉冲量
信号
信号
遥控 输出
ppt课件
单CPU结构RTU基本框图
遥调 输出
第五章 电力系统调度自动化
ppt课件
1
第五章 电力系统调度自动化
学习目的：
通过本章学习，掌握电力系统调度自动化的结构，掌 握调度自动化各部分的功能以及实现方法；了解电力系 统远动通信的原理及其实现。
重点：
电力系统调度自动化的结构及各部分功能的实现； 电力系统远动通信的原理及实现。
难点：电力系统调度自动化各部分的功能及其实现。
ppt课件
2
第五章 电力系统调度自动化
回顾：
1、电力系统调度的任务
控制整个电力系统的运行方式。
（1）保证供电的 质量优良 （2） 保证系统运行的经济性 （3） 保证较高的安全水平——选用具有足够的承受事故冲击能
力的运行方式。 （4）保证提供强有力的事故处理措施 2、电力系统调度自动化的任务
综合利用电子计算机、远动和远程通信技术，实现电力系 统调度管理自动化，有效的帮助电力系统调度员完成调度任务。
（3）电网调度自动化系统的快速发展阶段（20世纪80年代）
随着计算机技术、通信技术和网络技术的飞速发展，SCADA／EMS技
电力系统调度自动化配电网自动化ppt课件
配电网自动化发展趋势及挑战
分布式能源接入
智能化故障诊断
随着分布式能源的不断发展，配电网自动化 需要实现对分布式能源的接入和管理，确保 电力系统的稳定运行。
配电网自动化将借助智能化技术，实现对配 电网故障的快速诊断和定位，提高故障处理 效率。
自动化巡检
通信技术挑战
配电网自动化将实现自动化巡检，通过无人 机、机器人等技术手段对配电网设备进行定 期巡检，确保设备的安全稳定运行。
调度自动化定义与目标
定义
调度自动化是指利用计算机、通信 和远动等技术，实现电力系统调度 运行管理的自动化、智能化。
目标
提高电力系统运行的可靠性、经济 性和效率，优化资源配置，减少停 电时间和范围，提升供电服务质量。
调度自动化发展历程
01
02
03
第一阶段
人工调度阶段，主要依赖 人工经验和电话通信进行 调度。
实现故障快速定位与隔离 配电网自动化具备故障自检和快速定位功能，能够在发生 故障时迅速隔离故障区域，缩小停电范围，为调度自动化 提供有力的技术支持。
优化资源配置 通过配电网自动化对设备状态和负荷情况的实时监测，调 度自动化可以更加合理地分配电力资源，提高电力系统的 经济效益和社会效益。
两者在电力系统中的协同作用
协调控制策略
基于配电网实时运行状态和分布式能源出力情况，制定协调控制策略， 实现源网荷储协同优化运行。
06
CATALOGUE
电力系统调度自动化与配电网自 动化发展趋势
调度自动化发展趋势及挑战
随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，调度自 动化将越来越智能化，能够实现对电力系统的更加精
准、高效的控制。
新能源接入与管理的挑战
《电力系统自动化》课件
电力系统自动化的优势和挑战
电力系统自动化可以提高系统的可靠性和稳定性，实现快速故障诊断和恢复。 但同时也面临着数据安全和隐私保护的挑战。
电力系统自动化的案例研究
通过国内外的案例研究，我们可以了解到不同地区在电力系统自动化方面的 应用和经验，以及取得的效果。
《电力系统自动化》PPT 课件
电力系统自动化是指应用先进的计算机和电子技术来实现对电力系统的监控、 控制和管理，提高电力系统的稳定性和可靠性。
什么是电力系行监控、控制和管理的一种技术手段。它包括自动化设 备、数据通信和网络技术等方面。
电力系统自动化的重要性和应 用范围
电力系统自动化的重要性在于提高电力系统的稳定性和可靠性，优化能源利 用，减少能源浪费。应用范围包括电力生产、输配电、电力市场等。
电力系统自动化的基础知识
电力系统的组成和结构包括发电厂、变电站、配电网等。电力系统的运行和 控制涉及负荷管理、传输调度、故障诊断等。
电力系统自动化的技术和方法
SCADA系统和远程监控是用于实时监测和控制电力系统的关键技术。自动化设备和传感器用于采集和处理电 力系统的数据。数据通信和网络技术保障了信息的传输和共享。
电力系统静态安全分析
演讲人
01.
02.
03.
04.
目录
静态安全分析概述
静态安全分析方法
静态安全分析的应用
静态安全分析的发展趋势
静态安全分析的定义
静态安全分析是一种对电力系统进行安全评估的方法
主要关注电力系统在正常运行条件下的稳定性和可靠性
通过对电力系统的拓扑结构、参数和运行状态进行分析，评估系统在故障情况下的稳定性和恢复能力
潮流计算可以分析电力系统的稳定性、可靠性和效率，为电力系统的规划、设计和运行提供依据。
潮流计算主要包括节点电压计算和支路电流计算，通过求解网络方程得到各节点的电压和各支路的电流。
潮流计算还可以用于分析电力系统的故障情况，为故障诊断和恢复提供支持。
灵敏度分析
灵敏度分析的定义：研究系统参数变化对系统安全性能的影响
应用效果：提高电力系统运行效率，减少故障损失，保障电力系统安全稳定运行
04
考虑动态因素的静态安全分析
动态因素的影响：电力系统运行过程中，负荷、发电、输电等参数会发生变化，需要考虑这些动态因素对系统安全的影响。
01
动态安全分析方法：传统的静态安全分析方法无法考虑动态因素的影响，需要采用新的分析方法，如动态潮流计算、状态估计等。
03
静态安全分析的未来发展方向：与物联网、大数据、人工智能等技术的深度融合，实现电网的智能化、精细化管理。
04
评估指标：包括电压稳定裕度、频率稳定裕度、功角稳定裕度等
评估步骤：首先确定系统的运行状态，然后计算系统的静态安全裕度，最后分析系统的稳定性和可靠性
电网规划设计
1
静态安全分析在电网规划设计中的应用
2
静态安全分析在电网规划设计中的作用
3
01.
02.
03.
04.
目录
静态安全分析概述
静态安全分析方法
静态安全分析的应用
静态安全分析的发展趋势
静态安全分析的定义
静态安全分析是一种对电力系统进行安全评估的方法
主要关注电力系统在正常运行条件下的稳定性和可靠性
通过对电力系统的拓扑结构、参数和运行状态进行分析，评估系统在故障情况下的稳定性和恢复能力
潮流计算可以分析电力系统的稳定性、可靠性和效率，为电力系统的规划、设计和运行提供依据。
潮流计算主要包括节点电压计算和支路电流计算，通过求解网络方程得到各节点的电压和各支路的电流。
潮流计算还可以用于分析电力系统的故障情况，为故障诊断和恢复提供支持。
灵敏度分析
灵敏度分析的定义：研究系统参数变化对系统安全性能的影响
应用效果：提高电力系统运行效率，减少故障损失，保障电力系统安全稳定运行
04
考虑动态因素的静态安全分析
动态因素的影响：电力系统运行过程中，负荷、发电、输电等参数会发生变化，需要考虑这些动态因素对系统安全的影响。
01
动态安全分析方法：传统的静态安全分析方法无法考虑动态因素的影响，需要采用新的分析方法，如动态潮流计算、状态估计等。
03
静态安全分析的未来发展方向：与物联网、大数据、人工智能等技术的深度融合，实现电网的智能化、精细化管理。
04
评估指标：包括电压稳定裕度、频率稳定裕度、功角稳定裕度等
评估步骤：首先确定系统的运行状态，然后计算系统的静态安全裕度，最后分析系统的稳定性和可靠性
电网规划设计
1
静态安全分析在电网规划设计中的应用
2
静态安全分析在电网规划设计中的作用
3
华电电力系统自动化第讲调度自动化静态安全分析和安全评定
华电电力系统自动化第讲：调度自动化静态安全分析和安全评定在电力系统中，调度自动化系统扮演着非常重要的角色。
它可以帮助电力公司实现对电网运行情况的实时监测，并可根据需要对系统进行调整，以保证系统的稳定运行。
调度自动化系统的作用非常重要，因此在设计和实现这种系统时，我们需要考虑许多方面的问题，包括系统的静态安全分析和安全评定。
调度自动化系统的作用调度自动化系统是电力系统中的一种先进的自动化系统。
它可以实时监测电网运行情况，识别和预测潜在的电力系统事故，并根据需要做出及时调整。
由于电力系统需要在任何情况下都能够保持良好的运行状况，因此调度自动化系统显得非常重要。
调度自动化系统可以收集、处理、分析各种类型的电力系统数据。
它可以借助警报系统、故障管理系统、自动控制和监测系统等来实现对系统的智能化监控。
它可以提供准确的报告和建议，使电力公司能够了解电力系统的状态和运行情况，并根据需要做出相应调整。
调度自动化系统的静态安全分析调度自动化系统在电力系统中具有非常重要的地位，因此我们需要对它的安全性进行全面的静态安全分析。
首先，我们需要对系统的网络拓扑结构进行分析。
在分析调度自动化系统的网络拓扑结构时，我们需要考虑各个子系统之间的联系和影响。
我们需要考虑各个子系统之间的相互依赖性，并找出可能导致系统故障的所有潜在问题。
为了确保系统的稳定性和可靠性，我们还需要对现有的机制和算法进行评估和改进。
其次，我们需要对系统的通信协议进行分析。
调度自动化系统中的各个子系统之间需要进行通信。
比如，调度自动化中心需要与各个分布在电网各个地点的末端设备进行通信。
因此，在分析通信协议时，我们需要考虑通信协议的可靠性、安全性、兼容性和可扩展性。
最后，我们还需要对系统的安全性进行全面评估。
为了确保电网系统的安全性，我们需要对调度自动化系统中可能存在的漏洞进行全面评估。
我们需要考虑各种类型的威胁和攻击，包括网络攻击、身份欺骗和业务欺骗等。
只有对这些问题进行全面评估，才能确保调度自动化系统在未来的运营中不会出现任何问题。
电力系统静态安全分析newPPT课件
22
Ward等值后的网络接线
23
Ward等值网的缺点
用等值法求解潮流时，迭代次数可能过多或完全 不收敛。
等值网的潮流计算可能收敛在不可行解上。 潮流计算结果可能误差太大。
这是由于求取等值是在基本运行方式下进行的， 而在系统实时情况下，由于运行方式变化会导致 外部系统实际注入变化和参数发生变化，因此造
0 diag(UI*) 基本情况下外部系统注入
功率分配到边界节点上的
则式(5)可写成
注入功率增量
.
EYEQ
U. B .
S*Bdiag(UB*)YBEYEE1
S. E U. E
*
（6）
UI
*
SI
19
Ward 等值(5)
如果系统是在某一基本运行方式下进行等值，则外部系统注入 功率分配到边界节点上的注入功率增量值为
.
.
YU I
（1）
如将电网节点分为三类：以子集I表示内部系统节点集合，子 集B为边界节点集合，子集E为外部系统节点集合。式（1）可写成
YEE YBE
YEB YBB
0
U.
E
.
I
E
YBI
. U
B
. I
B
（2）
0
YIB
YII
. U
I
. II
16
Ward 等值(2)
YBBY YBIE BYEE 1YEB Y YB IIIU U .. B II.BYB I.EIYEE 1I.E（3）
21
边界节点等值注入PiEQ、QiEQ 另一形成方法
在已知基本运行方式下的内部与边界节点i电压模值与相角Ui0,θi0 后，则PiEQ,QiEQ的另外表达方式为:
Ward等值后的网络接线
23
Ward等值网的缺点
用等值法求解潮流时，迭代次数可能过多或完全 不收敛。
等值网的潮流计算可能收敛在不可行解上。 潮流计算结果可能误差太大。
这是由于求取等值是在基本运行方式下进行的， 而在系统实时情况下，由于运行方式变化会导致 外部系统实际注入变化和参数发生变化，因此造
0 diag(UI*) 基本情况下外部系统注入
功率分配到边界节点上的
则式(5)可写成
注入功率增量
.
EYEQ
U. B .
S*Bdiag(UB*)YBEYEE1
S. E U. E
*
（6）
UI
*
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19
Ward 等值(5)
如果系统是在某一基本运行方式下进行等值，则外部系统注入 功率分配到边界节点上的注入功率增量值为
.
.
YU I
（1）
如将电网节点分为三类：以子集I表示内部系统节点集合，子 集B为边界节点集合，子集E为外部系统节点集合。式（1）可写成
YEE YBE
YEB YBB
0
U.
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.
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（2）
0
YIB
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16
Ward 等值(2)
YBBY YBIE BYEE 1YEB Y YB IIIU U .. B II.BYB I.EIYEE 1I.E（3）
21
边界节点等值注入PiEQ、QiEQ 另一形成方法
在已知基本运行方式下的内部与边界节点i电压模值与相角Ui0,θi0 后，则PiEQ,QiEQ的另外表达方式为:
电力系统静态安全分析
4
静态安全域分析：确定 系统在给定运行状态下 的安全域范围
5
静态安全约束分析：分 析系统在给定运行状态 下的安全约束条件
6
静态安全优化分析：优 化系统运行方式以提高 系统静态安全水平
静态安全分析在电力系统中的应用
电力系统规划：评估电力系统在不同场景下 的安全性，为规划提供依据
电力系统运行：实时监控电力系统的运行状 态，及时发现并处理安全隐患
演讲人
电力系统静态安全分析
目录
01. 静态安全分析概述 02. 静态安全分析的关键技术 03. 静态安全分析的应用案例 04. 静态安全分析的发展趋势
静态安全分析概述
基本概念
01
02
03
04
静态安全分析：对 电力系统在给定运 行条件下的安全性
进行分析的方法
运行条件：包括负 荷、电压、频率等
系统参数
分析、概率风险评估
2
等方法进行安全裕度
评估。
3
评估指标：安全裕度
评估的主要指标包括
裕度系数、裕度范围、
裕度等级等。
静态安全分析的应用案例
电网规划与设计
01
确定电力系统 的规模和结构
02
评估电力系统 的可靠性和稳
定性
03
优化电力系统 的运行方式和
控制策略
04
评估电力系统 的投资效益和
环保效益
电网运行与控制
04
网络模型优化：根据实际需 求，对模型进行优化，提高 分析效率和准确性
故障模拟与分析
故障模拟： 通过计算机 仿真技术， 模拟电力系 统可能出现 的故障场景
故障分析： 对模拟的故 障场景进行 深入分析， 找出可能导 致系统故障 的原因
华北电力大学_ 电力系统自动化ppt
2015年全国联网：
南北以获得联网效益为主，兼顾送电
首先建成三峡电网（华东、华中、四川、重庆） 中部电网：以三峡电站为中心沿长江展开
联网方 案：
北部电网：以华北为中心，与东北、山东联网，开发
黄河上游拉西瓦等水电站，实现与西北联网 南部电网：红水河、澜沧江、乌江流域、贵州煤炭基地
第一节 电力系统的概念和组成
涉及电压、电流
短路计算 对称分量法及序网概念 不对称故障的分析பைடு நூலகம்计算
高压课程 主讲
电力系统故障分析 主讲
机电暂态过程—与动力系统有关(过程最长)
涉及功率、功角—导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行 静稳 暂稳
课程介绍
继保专业的必修课程 主要学习电力系统自动控制的知识
2.电力系统自动化
讲课方式
1、侧重基础
从1988年起连续每年新增投产大中型发电机组超过10000MW。
1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的±500KV直 流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网。
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
电力体制改革方案：
1(电监会)+2(电网公司)+5(发电集团)+4(辅业集团)
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程 单一功能自动化的特点是：
1、继电保护、远动、自动化三者自成体系，分别完成 各自功能 2、对单个电力设备和单一过程用分立的自动装置来 完成自动化的单一功能 3、电力系统中各发电厂和变电站之间的自动装置 没有什么联系。 4、电力系统的统一运行主要靠电力系统调度中心的调 度员根据遥信、遥测传来的信息，加上自己的知识 和经验通过电话或遥控和遥调来指挥。
大区电网调度中心 大型火电厂、 水电厂和核电厂 省调度中心 中型火电厂、 水电厂和核电厂 梯形水电站控制中心 地区调度所 地方火电和水电
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概率充分性是指电力系统考虑计划内和非计划内元件停运 时，为用户不间断地提供电力和电量的能力。 概率充分性也常指静态可靠性，也就是在静态条件下电力 系统满足用户电力和电量的能力。 概率稳定性是指电力系统承受突然发生的扰动(例如突然短 路或非计划地失去系统元件)的能力 概率稳定性有时也称动态可靠性，也就是在动态条件下电 力系统经受住突然扰动并不间断地向用户提供电力和电量的 能力
25.11.2020
page11
电力系统运行状态及状态转移
正常状态 安全状态
(校正控制)
安全裕度降低 (预防控制)
预警状态
紧急状态 （紧急控制） 解列、 切负荷
待恢复状态
(恢坏
等式约束 破坏
25.11.2020
page12
电力系统静态安全分析中的潮流算法 要对大量开断故障进行潮流计算以便确定事 故发生后系统是否会进入静态紧急状态
25.11.2020
page5
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
安全性分析即确定系统对预期发生的扰动的鲁 棒性
要求1：系统在扰动发生后能够达到新的运行状态， 并且在该状态下满足所有必须的约束
要求2：系统在向新的运行状态过渡的过程中不发生 任何失稳现象
对要求1的验证称为静态安全分析，对要求2的验证 称为动态安全分析
实时应用对潮流计算的快速性有很高的要求
速度和精度的协调
直流潮流 vs 交流潮流
25.11.2020
page13
直流潮流法的近似处理
对于输电线ij，支路有功潮流
p i jV i 2 g i jV i V jg ic j io jb is j si ijn
忽略gij电阻rij2r rij，xi2 j则:0,bij rij2 xijxi2 j 1/xij
系统在长的运行周期中工作正常的概率 表示在相当长的时间内几乎不中断地为用户提供足够的电 力供应的能力 安全性 电力系统在意外事件下不中断用户电力供应的能力
安全性与系统对意外事件的鲁棒性有关，并取决于系统的运 行条件以及意外事件的发生概率 稳定性
扰动后系统整体性的维持能力
取决于系统的运行条件和扰动的性质
PDi
Vi Vj
ji
Gij cos
ij
Bij sin ij
0
QGi QDi Vi Vj Gij sin ij Bij cos ij 0
ji
节点电压幅值约束 VimVi ViM
发电机功率出力约束
QPGGmmii
PGi QGi
PGMi QGMi
各支路（线路、变压器）潮流约束 Iij IiMj
25.11.2020
page3
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
可靠性是系统设计和运行的总体目标
为保证可靠性，系统绝大部分时间必须是安全的 为保证安全性，系统必须是稳定的，同时必须对其他不能 归类为稳定问题的偶然事件是安全的，如设备损坏、杆塔倒 塌或者人为破坏等
也可从后果来区分安全性和稳定性
两个具有相同稳定裕度的系统，如果一个系统失稳的后果 比另一个更差，则前者的安全性相对较差
i j 很小，令 coij s1 , siin jij
Vi Vj 1 忽略支路对地电容
pij bij( i
j)
i xij
j
25.11.2020
page14
直流潮流法
支路方程:
pij
i j
xij
Pi
P i P ij
j i,j i
j i,j i
ij xij
i j x x j i,j i ij j i ij
page10
电力系统安全控制的分类
安全控制：指系统工作在某一运行状态时，为 了提高其安全性，所拟订的防止事故，预防事 故的对策措施
预防控制（Preventive Control） 校正控制（Corrective Control） 紧急控制（Emergency Control） 恢复控制（Restorative Control）
•安全正常状态：正常状态下的电力系统，在承受 一个合理的预想事故集的扰动之后，系统仍处于 正常运行状态
•预警状态 ： 正常状态下的电力系统，在承受规 定的合理的预想事故集的扰动之后，有预想事故 使系统不满足不等式约束
紧急状态：满足等式约束，但不满足不等式约束
待恢复状态：有部分地区违反了等式约束
25.11.2020
认为所有的扰动具有相同的发生概率和相同程度的后果
发展方向：基于风险的安全性评估
考虑运行方式和事件发生的概率，定量分析和研究系统的风 险
对电力系统面临的不确定性因素，给出可能性与严重性的综 合度量
25.11.2020
page7
电力系统运行状况的数学模型 －等式约束和不等式约束
节点功率平衡条件
PGi
安全性和稳定性是时变的，可以通过对特定运行方式 的研究进行判断
可靠性是一段时间内的平均性能，只能通过对一段时 间内系统性能的整体考虑进行判断
25.11.2020
page4
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
NERC＝北美电力可靠性协会 可靠性是评估电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断 地向用户供电的能力的度量指标 可靠性包括概率充分性和概率稳定性两个方面
第二十二讲 调度自动化（3）
North China Electric Power University
肖仕武，薛安成 Office:J5B309 Tel:80794899
静态安全分析
25.11.2020
page2
电力系统的可靠性、安全性和稳定性
可靠性:电力系统元件、设备和系统在规定条件下和规定的时 间内，完成规定功能的可能性
因此，稳定性分析是安全性分析的一个组成部 分，也进而是可靠性评估的一部分
25.11.2020
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电力系统的可靠性、安全性和稳定性
电力系统中目前的安全性分析基于确定性方法
设计和运行时要求系统能够承受一系列正常扰动—N－1准 则
比正常扰动更严重的扰动依靠切机、切负荷以及解列等紧急 控制措施
主要不足之处
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电力系统运行状况的数学模型
等式约束 fx,u0
不等式约束 hx,u0
x是状态变量。取为节点电压幅值和相角 u是控制变量，可选为发电机有功、无功出 力，变压器变比，可投切的电容器，等等
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电力系统实时运行状态的分类
正常状态 ：同时满足等式约束和不等式约束
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电力系统运行状态及状态转移
正常状态 安全状态
(校正控制)
安全裕度降低 (预防控制)
预警状态
紧急状态 （紧急控制） 解列、 切负荷
待恢复状态
(恢坏
等式约束 破坏
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电力系统静态安全分析中的潮流算法 要对大量开断故障进行潮流计算以便确定事 故发生后系统是否会进入静态紧急状态
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电力系统的可靠性、安全性和稳定性
安全性分析即确定系统对预期发生的扰动的鲁 棒性
要求1：系统在扰动发生后能够达到新的运行状态， 并且在该状态下满足所有必须的约束
要求2：系统在向新的运行状态过渡的过程中不发生 任何失稳现象
对要求1的验证称为静态安全分析，对要求2的验证 称为动态安全分析
实时应用对潮流计算的快速性有很高的要求
速度和精度的协调
直流潮流 vs 交流潮流
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直流潮流法的近似处理
对于输电线ij，支路有功潮流
p i jV i 2 g i jV i V jg ic j io jb is j si ijn
忽略gij电阻rij2r rij，xi2 j则:0,bij rij2 xijxi2 j 1/xij
系统在长的运行周期中工作正常的概率 表示在相当长的时间内几乎不中断地为用户提供足够的电 力供应的能力 安全性 电力系统在意外事件下不中断用户电力供应的能力
安全性与系统对意外事件的鲁棒性有关，并取决于系统的运 行条件以及意外事件的发生概率 稳定性
扰动后系统整体性的维持能力
取决于系统的运行条件和扰动的性质
PDi
Vi Vj
ji
Gij cos
ij
Bij sin ij
0
QGi QDi Vi Vj Gij sin ij Bij cos ij 0
ji
节点电压幅值约束 VimVi ViM
发电机功率出力约束
QPGGmmii
PGi QGi
PGMi QGMi
各支路（线路、变压器）潮流约束 Iij IiMj
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电力系统的可靠性、安全性和稳定性
可靠性是系统设计和运行的总体目标
为保证可靠性，系统绝大部分时间必须是安全的 为保证安全性，系统必须是稳定的，同时必须对其他不能 归类为稳定问题的偶然事件是安全的，如设备损坏、杆塔倒 塌或者人为破坏等
也可从后果来区分安全性和稳定性
两个具有相同稳定裕度的系统，如果一个系统失稳的后果 比另一个更差，则前者的安全性相对较差
i j 很小，令 coij s1 , siin jij
Vi Vj 1 忽略支路对地电容
pij bij( i
j)
i xij
j
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直流潮流法
支路方程:
pij
i j
xij
Pi
P i P ij
j i,j i
j i,j i
ij xij
i j x x j i,j i ij j i ij
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电力系统安全控制的分类
安全控制：指系统工作在某一运行状态时，为 了提高其安全性，所拟订的防止事故，预防事 故的对策措施
预防控制（Preventive Control） 校正控制（Corrective Control） 紧急控制（Emergency Control） 恢复控制（Restorative Control）
•安全正常状态：正常状态下的电力系统，在承受 一个合理的预想事故集的扰动之后，系统仍处于 正常运行状态
•预警状态 ： 正常状态下的电力系统，在承受规 定的合理的预想事故集的扰动之后，有预想事故 使系统不满足不等式约束
紧急状态：满足等式约束，但不满足不等式约束
待恢复状态：有部分地区违反了等式约束
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认为所有的扰动具有相同的发生概率和相同程度的后果
发展方向：基于风险的安全性评估
考虑运行方式和事件发生的概率，定量分析和研究系统的风 险
对电力系统面临的不确定性因素，给出可能性与严重性的综 合度量
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电力系统运行状况的数学模型 －等式约束和不等式约束
节点功率平衡条件
PGi
安全性和稳定性是时变的，可以通过对特定运行方式 的研究进行判断
可靠性是一段时间内的平均性能，只能通过对一段时 间内系统性能的整体考虑进行判断
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电力系统的可靠性、安全性和稳定性
NERC＝北美电力可靠性协会 可靠性是评估电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断 地向用户供电的能力的度量指标 可靠性包括概率充分性和概率稳定性两个方面
第二十二讲 调度自动化（3）
North China Electric Power University
肖仕武，薛安成 Office:J5B309 Tel:80794899
静态安全分析
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电力系统的可靠性、安全性和稳定性
可靠性:电力系统元件、设备和系统在规定条件下和规定的时 间内，完成规定功能的可能性
因此，稳定性分析是安全性分析的一个组成部 分，也进而是可靠性评估的一部分
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电力系统的可靠性、安全性和稳定性
电力系统中目前的安全性分析基于确定性方法
设计和运行时要求系统能够承受一系列正常扰动—N－1准 则
比正常扰动更严重的扰动依靠切机、切负荷以及解列等紧急 控制措施
主要不足之处
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电力系统运行状况的数学模型
等式约束 fx,u0
不等式约束 hx,u0
x是状态变量。取为节点电压幅值和相角 u是控制变量，可选为发电机有功、无功出 力，变压器变比，可投切的电容器，等等
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电力系统实时运行状态的分类
正常状态 ：同时满足等式约束和不等式约束