张张 超超Email: zhangchaoxidian.edu.cnEmail: zhangchaoxidian.edu.cn第六章第六章-电力系统的安全调度电力系统的安全调度与运行动态检测与运行动态检测一、导论一、导论二、电力系统运行状态的安全分析二、电力系统运行状态的安全分析三、电力系统安全调度总框图简介三、电力系统安全调度总框图简介2提纲提纲一、导论一、导论3发电发电变电站变电站配电站配电站住宅住宅商业商业工业工业配电配电输电输电第一节第一节导论导论 电能供应的连续性对工业电能供应的连续性对工业生产来说是十分重要的生产来说是十分重要的 生产过程生产过程 科研过程科研过程 医疗过程医疗过程4 安全可靠供电的重要性安全可靠供电的重要性负荷等级负荷等级划分划分第一节第一节导论导论保证供电安全可靠的方法保证供电安全可靠的方法设计：预想一些事故，在事故下保证电网连续供电设计：预想一些事故，在事故下保证电网连续供电运行运行：调度人员预备：调度人员预备调度方案调度方案，影响，影响电网实际运行水平电网实际运行水平安全与可靠的联系与区别安全与可靠的联系与区别可靠性：可靠性：是一个长时期连续供电的平均概念，反映是一个长时期连续供电的平均概念，反映长期统计规律长期统计规律，而，而不是瞬时性不是瞬时性问题。问题。常与设计相关常与设计相关安全性安全性：一个实时连续供电的概念，包括妥善应付运行中的事故：一个实时连续供电的概念，包括妥善应付运行中的事故，有，有瞬时性瞬时性涵义。涵义。常与运行相关常与运行相关5 与安全水平有关的因素：与安全水平有关的因素： 可靠性：可靠性：可靠性是可靠性是基础基础，若设计时不能保证可靠性，则安全性必，若设计时不能保证可靠性，则安全性必定不高。定不高。1.1.刚建成的电网可靠性一般很高，由于进行了刚建成的电网可靠性一般很高，由于进行了事故预想事故预想，其运行的安全水平应该相当高，能够保证供电的连续性。其运行的安全水平应该相当高，能够保证供电的连续性。2.2.随着随着负负荷的增大荷的增大，电网的，电网的可靠性可靠性也不断降低，从而导致也不断降低，从而导致安全水平安全水平的降低。的降低。因此需要统一规划，在重视电源建设的同时，加强电网建设。因此需要统一规划，在重视电源建设的同时，加强电网建设。国外情况：厂网分离，各区域电网国外情况：厂网分离，各区域电网很难统一调度很难统一调度，事故扩大的，事故扩大的可能性大。可能性大。我国：厂网分离，两大电网和五大电力集团。我国：厂网分离，两大电网和五大电力集团。国家电网管理大国家电网管理大部分区域电网部分区域电网，南方电网管理粤、桂、云、黔、琼。既避免了垄断，南方电网管理粤、桂、云、黔、琼。既避免了垄断又加强了管理。又加强了管理。 实际运行方式：实际运行方式：对于已建成的电网，若负荷不变，则可靠性认为对于已建成的电网，若负荷不变，则可靠性认为是不变的。可通过调度采取合理的是不变的。可通过调度采取合理的运行方式来提高安全性运行方式来提高安全性。第一节第一节导论导论6 电力系统的运行状态（分类方式）：电力系统的运行状态（分类方式）： 划分依据：划分依据： 等式约束：等式约束：忽略功率损耗后，电源提供的功率与负荷消耗的功忽略功率损耗后，电源提供的功率与负荷消耗的功率应相等，即率应相等，即其中，其中，第第 i i 台发电机发出的有功功率与无功功率；台发电机发出的有功功率与无功功率；第第 i i 个负荷消耗的有功功率与无功功率；个负荷消耗的有功功率与无功功率； 不等式约束：不等式约束：各节点与设备的电压、功率不能超过允许范围，各节点与设备的电压、功率不能超过允许范围，即即二者可组合表示为二者可组合表示为第一节第一节 导论导论gLgL00iiiiPPQQ gg,iiPQLL,iiPQminmaxg mingg maxg mingg maxiiiiiiiiiUUUPPPQQQminmaxg minggg maxg minggg max000000iiiiiiiiiiiiUUUUPPPPQQQQ: ( )0:( )0iiE g xIh x ( )0ig x 表示为表示为状态变量状态变量ix7 运行状态分类：运行状态分类： 正常状态：正常状态： 正常安全状态：正常安全状态： 正常警戒状态：正常警戒状态： 紧急状态：紧急状态： 崩溃状态：崩溃状态： 恢复状态：恢复状态：EI、 EI、EI、EI、若等式不满足，可认为是出现了若等式不满足，可认为是出现了大面积停电，系统解列大面积停电，系统解列，表示，表示为为；若不等式不满足，可理解为若不等式不满足，可理解为有些母线过电压或有些线有些母线过电压或有些线路过负荷路过负荷，表示为，表示为。IE对于对于正常状态，应用正常状态，应用预想事故分析预想事故分析方法，区分出安全还是欠安全方法，区分出安全还是欠安全运行状态，以便于调度员采取不同措施。运行状态，以便于调度员采取不同措施。又称为安全分析又称为安全分析第一节第一节 导论导论8 运行状态的相互转化：运行状态的相互转化：第一节第一节 导论导论正常状态正常状态恢复状态恢复状态系统崩溃系统崩溃警戒状态警戒状态紧急状态紧急状态满足所有约束条满足所有约束条 件，有一定的旋件，有一定的旋 转备用转备用依然满足约依然满足约 束条件，备束条件，备 用减少很多用减少很多只满足等式约束只满足等式约束 条件，如发生短条件，如发生短 路或者大机组退路或者大机组退 出出不满足所有约束不满足所有约束 条件，系统解条件，系统解 列，切除负荷列，切除负荷增加机增加机 组出力重组出力重 新并列新并列9注意：注意： 五种状态的转化为整个系统的基五种状态的转化为整个系统的基本情况本情况。对于某些馈线故障，只。对于某些馈线故障，只影响少量用户供电（即等式不满影响少量用户供电（即等式不满足），但对系统影响很小，由值足），但对系统影响很小，由值班人员操作或自动装置动作即可班人员操作或自动装置动作即可恢复，不须调度处理。恢复，不须调度处理。 电力系统的构成须比较合理。任电力系统的构成须比较合理。任何一次故障都不能使系统崩溃。何一次故障都不能使系统崩溃。若下图系统稳定储备不足，则会若下图系统稳定储备不足，则会在任意线路发生故障时出现系统在任意线路发生故障时出现系统崩溃。崩溃。这种系统不允许运行。这种系统不允许运行。第一节第一节 导论导论10说明：说明： 从正常安全状态转为正常警戒状态的原因：从正常安全状态转为正常警戒状态的原因： 从正常状态到系统崩溃并不是一次事故造成的。从正常状态到系统崩溃并不是一次事故造成的。发生事故时，进入紧急状态，若处理得当，解除一些设备发生事故时，进入紧急状态，若处理得当，解除一些设备的越限运行状态，则可以恢复正常；但若处理不当，则会造成新的越限运行状态，则可以恢复正常；但若处理不当，则会造成新的的事故发生事故发生，使系统崩溃。因此在紧急状态下，也需进行，使系统崩溃。因此在紧急状态下，也需进行预想性预想性安全分析安全分析。 备用容量减小：检修计划不当备用容量减小：检修计划不当 事故发生率增加：自然灾害事故发生率增加：自然灾害 正常警戒状态是欠安全的，需进行预防性调度正常警戒状态是欠安全的，需进行预防性调度预防性调度：预防性调度：设想一些必要的事故，通过计算机迅速算出事故设想一些必要的事故，通过计算机迅速算出事故发生后系统可能出现的情况，然后进行一些当时发生后系统可能出现的情况，然后进行一些当时容许的调度或控制容许的调度或控制，使事故后果尽量减轻，使事故后果尽量减轻，提高系统供电的连续性。提高系统供电的连续性。第一节第一节 导论导论预想事故预想事故11 预想事故；预想事故； 安全分析安全分析； 改变调度方案；改变调度方案； 判断是否已得到最合理的方案；判断是否已得到最合理的方案； 根据最终方案进行调度控制（改变根据最终方案进行调度控制（改变潮流分布潮流分布或或系统接系统接线线）。）。通过通过计算机可以实现快速实时的计算机可以实现快速实时的安全分析安全分析，并显示，并显示计算结果，调度人员根据显示结果可了解到可能面临的最计算结果，调度人员根据显示结果可了解到可能面临的最严重情况，采取最合理的严重情况，采取最合理的调度方案调度方案。也就是说，计算机的。也就是说，计算机的应用可以做到及时地“应用可以做到及时地“从最坏处着想从最坏处着想”，因而可实现“”，因而可实现“往往最好处努力最好处努力”。自动实现自动实现第一节第一节 导论导论预想事故安全分析步骤：预想事故安全分析步骤：12二、电力系统运行状态的安全分析二、电力系统运行状态的安全分析131.1.电力系统运行电力系统运行状态状态 安全水平安全水平 的的评价评价 安全水平：安全水平：免遭事故破坏的能力免遭事故破坏的能力 安全水平的相关因素：安全水平的相关因素： 事故发生的几率事故发生的几率 系统抵抗事故冲击的能力系统抵抗事故冲击的能力 实时条件：系统的实时运行情况、当时的外界条件实时条件：系统的实时运行情况、当时的外界条件 安全水平的评价原则与指标：安全水平的评价原则与指标： 系统的备用容量：定量指标系统的备用容量：定量指标热备用：在运行机组的富裕容量热备用：在运行机组的富裕容量冷备用：经启运、并列后才能使用的机组容量冷备用：经启运、并列后才能使用的机组容量水电机组水电机组不仅要考虑备用容量的大小（即备用容量占总容量的百分值）不仅要考虑备用容量的大小（即备用容量占总容量的百分值），还要考虑备用容量的故障率。，还要考虑备用容量的故障率。第二节第二节电力系统运行状态的安全分析电力系统运行状态的安全分析14第二节第二节电力系统运行状态的安全分析电力系统运行状态的安全分析 系统的接线方式系统的接线方式应灵活、合理，属定性指标应灵活、合理，属定性指标 在无功电源合理分布情况下，接线方式应能保证无功电源发在无功电源合理分布情况下，接线方式应能保证无功电源发挥效益，这是挥效益，这是解决局部电压超限解决局部电压超限的重要措施。的重要措施。 在备用容量合理分布的情况下，接线方式也应能保证其发挥在备用容量合理分布的情况下，接线方式也应能保证其发挥效益。效益。 重要设备在当时的故障率或可靠性重要设备在当时的故障率或可靠性 设备自身的性能：老设备、新设备故障率高设备自身的性能：老设备、新设备故障率高 外界条件：气象、纬度、海拔、地质等外界条件：气象、纬度、海拔、地质等关系关系：须须同时同时考虑：备用考虑：备用容量即使非常充分，但若接线方式不合理，容量即使非常充分，但若接线方式不合理，设备年久失修或刚投运，也不能保证备用容量效益的发挥，安全设备年久失修或刚投运，也不能保证备用容量效益的发挥，安全水平也不会高。因此电源建设与电网建设不可偏废。然而，并非水平也不会高。因此电源建设与电网建设不可偏废。然而，并非三者同等重要，应赋予不同的权重。三者同等重要，应赋予不同的权重。衡量系统的安全水平，目前尚无确切的公式和完全定量的指标。衡量系统的安全水平，目前尚无确切的公式和完全定量的指标。15第二节第二节电力系统运行状态的安全分析电力系统运行状态的安全分析2.2.预想事故的选择预想事故的选择在在正常状态下，需要根据系统正常状态下，需要根据系统的实时潮流进行的实时潮流进行预想事故的在线预想事故的在线安全分析安全分析，分析结果作为调度人，分析结果作为调度人员员安全调度安全调度（采取合理运行方式）（采取合理运行方式）的根据的根据。16第二节第二节电力系统运行状态的安全分析电力系统运行状态的安全分析 预想事故的选择原则：预想事故的选择原则： 选择那些使选择那些使有功电源或无功电源或其输送设备有功电源或无功电源或其输送设备被迫退出工被迫退出工作的事故，也就是