科技创新导报2010 NO.30
工 业 技 术
电力系统静态安全分析综述
留毅 章静芳
(杭州凯达电力建设有限公司 浙江杭州 310018)
摘 要:电力系统的静态安全分析仅考虑事故后稳态运行情况的安全性, 它研究系统中的元件开断引起支路有功潮流及母线电压越限, 如果出现越限, 就要采取相应的校正控制策略消除越限, 保证系统的正常运行。静态安全分析是电力系统调度部门在调度过程中必须进行的一项重要工作, 其目的是提高系统运行的安全性。
关键词:电力系统静态安全分析 分析内容 分析的应用
中图分类号:TM711文献标识码:A文章编号:1674-098X(2010)10(c)-0064-01
国民经济发展水平的重要标志是电力率供需必须平衡; 一类是不等式约束条件,
工业。现代社会的不断发展, 促使用电需求即系统中的某些变量必须在一定限值以
急速增长, 造成电力系统的规模日益扩大。内, 如各节点的电压模值、机组的有功和无
然而日益复杂的电力系统, 发生故障的概功出力、支路潮流等。同时满足等式和不等
率也在增加, 某些扰动可能导致大面积停式条件的系统, 才可以认为是处于正常状
电和稳定性问题尖锐化。特别是发生稳定态。在考虑预想事故集的情况下, 根据系统
性破坏和不可控制的恶性连锁反应时, 停对以上两类约束条件的满足情况, 可将电
电范围大、时间长, 对社会的政治、经济、文力系统分为四种运行状态:
化及人们的生活都将产生无法估计的严重(1)安全正常状态;(2)不安全正常状态;
后果。自20世纪60年代以来, 大面积停电事(3)紧急状态;(4)待恢复状态。
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2 静态安全分析内容
给予了足够的重视, 成为七、八十年代非常电力系统静态安全分析, 即对系统在
活跃的研究领域。特别是2003年8月14日发预想事故后的稳态运行情况进行分析, 如
生的美加大停电事故, 造成的经济损失和当线路和发电机开断后, 是否会引起其他
社会影响更加严重, 引起了人们对电力系线路的过载, 是否会引起节点电压的越限;
统安全性的强烈关注。如何提高系统的安并且, 对应一定情况的过载和越限, 给出可
全性, 将重点放在了如何对系统进行安全供选择的系统调整策略。
分析, 必须从系统规划、系统调度操作以及(1)预想事故评定。预想事故评定是检
系统维修计划等方面做统一而全面的考查电力系统运行安全水平的重要措施。它
虑, 并最终集中体现在系统的运行条件上。包括开断计算(线路开断和发电机开断) 和
当互连系统运行中发生故障时, 保证预想事故自动选择。一般地, 首先根据线路
对负荷持续供电的能力, 即系统保证避免开断或者发电机开断引起网络安全水平下
引起广泛波及性供电中断的能力, 这就是降的程度, 给出预想事故集; 然后, 对预想
电力系统的安全性问题, 它涉及到系统的事故集中的预想事故进行开断模拟分析。
当前现状和突然发生的故障, 突发性偶然静态安全分析中, 在网络基本情况下的潮
事故。对系统安全性的分析, 涉及到系统故流解求出之后, 就可以进行线路开断计算。
障后的稳态行为和暂态行为, 相应地安全目前, 在预想事故评定中使用了多种
分析也分为静态安全分析和动态安全分析算法, 其中运用最广泛的有以下几种:
两个领域。电力系统的静态安全分析仅考潮流计算是电力系统静态安全分析的
虑事故后稳态运行情况的安全性, 它研究基础, 在进行预想事故的静态安全评定时,
系统中的元件开断引起支路有功潮流及母首先由潮流计算提供初始运行状况。对每
线电压越限, 如果出现越限, 就要采取相应一种预想事故进行元件开断模拟的分析
的校正控制策略消除越限, 保证系统的正时, 为加快计算速度, 也常应用潮流计算的
常运行。静态安全分析是电力系统调度部某些中间结果。截止目前, 常规的潮流算法
门在调度过程中必须进行的一项重要工已经非常完善。其中, 有代表性的有牛顿－
作, 其目的是提高系统运行的安全性。在本拉夫逊法, 快速解藕法。
文中, 我们将重点讨论静态安全分析的问在开断计算中, 非常精确的结果是没
题。有必要的, 速度常常是第一位的。已成熟的
方法有:直流法、分布系数法和补偿法。
1 电力系统静态安全分析概述(2)静态外部等值。互联电力系统的规
电力系统静态安全分析是应用电力系模巨大, 而安全分析往往只针对某一系统,
统的实时数据, 对一组可能出现的假象事因此就需要将外部系统进行等值。在静态
故进行分析的在线模拟计算过程, 用以校安全分析中只需对系统进行静态等值。目
核事故后稳态电力系统运行方式的安全前应用的静态等值方法大多属于拓扑等
性, 以便预先使运行人员提高警惕或采取值, 对这种等值方法的要求是:
措施。1) 外部等值必须相当准确地模拟被等
电力系统在运行过程中必须满足两类值外部系统的物理特征, 即能较精确地给
条件:一类是等式约束条件, 即系统有功功出它对内部系统变化的响应;2) 等值后的系
64科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ统要有较好的性能, 如收敛性好、计算精度高等;3) 等值方法简单, 计算量尽可能小;4) 要求尽量少的外部信息, 例如在线研究支路开断时, 很难实时地获得外部系统运行状态的全部信息;5) 等值计算方法应与现有潮流程序兼容;6) 为维持系统的稀疏性, 使等值外部系统保留尽可能少的节点数。(3)安全控制对策。电力系统运行的安全控制包括三个方面:①针对正常运行状态的安全经济控制; ②针对预想事故集的预防性控制; ③针对存在不安全的某个事故后状态的校正控制。3 静态安全分析的应用——配电系统配电系统运行中调度员在日常操作和事故处理中可能出现影响系统安全运行的情况。这是因为:对简单的负荷转移人们可以很快地估算出可能出现的不安全情况, 而对复杂的倒负荷操作的安全状况调度员是很难估算的; 由于各配电系统是独立运行的树枝型网络, 在两个配电系统进行并解列操作时, 环流的大小不仅取决于并列点两端电压差的大小而且还取决于这两个系统以及高压网络的阻抗、负荷、出力等因素。这些是调度员所无法及时地全面地掌握的。所以在并解列操作中可能会出现环流过大造成系统元件过负荷甚至引起保护动作掉闸影响系统安全运行的情况。此外每次运行方式的调整, 对相应变电站的电压水平都有一定的 影响, 调整不当就会造成电压越限, 影响系统安全运行。综上所述, 配电系统静态安全分析的主要任务是分析系统方式变化后, 即经历线路、变压器、发电机的开关的断合后, 变电站的母线电压和线路的电流及变压器的各侧电流是否越限。它是由网络实时结线分析、潮流计算和安全性分析三部分组成的。从潮流计算的结果可得到全网电压的幅值和相角、无功功率和有功功率。通过计算便可得到线路支路和变压器支路的电流。以变电站的母线电压和线路的电流及变压器的各侧电流与其限值相比较, 即可判断变电站的母线电压和线路的电流及变压器的各侧电流是否越限。然后输出判断结果和越限的电压或电流。