电力系统状态估计是利用测量信号的冗余度来提高数据的精度,并利用某些模型和算法来估计系统的运行状态(母线电压、支路功率等)。
量测量
待求状态量
量测方程
支路功率
节点功率
状态估计的目标函数:
与潮流的共同点:
- 已知两侧值求状态变量且二者的待求状态变量完全相同。
(2)状态估计是测量类型和数量类型和数量的趋势,而传统的趋势是在节点注入功率或电压范围的条件下测量类型的狭义趋势。
与潮流不同:
(1) 状态估计的方程数m大于状态数n,而潮流则方程数m等于状态数n(估计&计算)。
(2) 测量类型比常规趋势扩展,有支路测量。
(3) 增加权重以提高精度。
(4) 修正方法不同。
在趋势方程的基础上,综合优化经济安全、有功和无功,在一定约束条件下(等式和不等式约束)最小化目标函数。
最优潮流Z&常规潮流C:
相似之处:根据给定的控制变量寻求状态变量,然后获得系统的运行状态。结果满足趋势方程或变量之间的约束。
不同点:a.C控制变量提前给定,Z可变而待优选,所以Z最控制变量优选标准的目标函数存在于模型中;b.Z除了满足趋势方程外,还满足大量与运行限制有关的不等式约束;c.C非线性代数方程组,Z采用最优化方法求解;d.C和Z具有指导系统优化调整的决策功能。
最有潮流Z&经济调度J:
相同点:Z是J他们都考虑了系统的经济性。
不同点:a.J只考虑发电机的有功优化调度,不协调优化有功和无功,在处理节点电压越界、线路过载等安全约束方面无能为力。Z考虑到网络的安全性和系统的经济性,以数学规划为基础。
静态优化编号:静态按节点出线支路的最小顺序编号。编号前,统计每个节点连接支路的数量,按照从小到大的书序编号少量节点;
半动态优化编号:根据出线支路数量动态编号。消除一个节点后,统计其他节点的新连接支路数量,然后按出线数量从小到大的顺序编号;
动态优化号:根据增加的支路数量编号。消除一个节点后,根据增加的支路数量,统计其他节点增加的支路数量。
验证设备退出运行后系统的运行状态,验证系统的安全性,是否过载或电压过低。
补偿法:
- 利用原网络的因子表,求出i,j每个节点的电压列向量注入单位电流
- 等值发电机内的阻抗
- 在没有额外支路的情况下,使用原网络的因素表示每个节点电压的列向量
- 要求支路电流
- 各节点电压采用叠加原理获得
(1) PQ已知节点注入有功Pi,注入无功Qi,未知节点电压大小及相角(变电站母线及给定功率发电厂母线);
(2) PV已知节点注入有功Pi未知节点注入无功节点电压大小Qi与节点电压相角δi(有功电源的变电所母线和无功可调的发电厂母线属于此类节点)
(3) 已知节点电压大小和节点相角大小Vi和δi,注入有功和无功的未知节点Pi和Qi。一般系统中有这样的节点(调频发电厂属于这样的节点)
(1) 输入数据n,L,各支路参数i,j,R,X,G,B,k,形成Y
(2) 赋予各状态初始值x(0)求功率、电压不平衡,求Jaccebi矩阵元素,解修正方程式,要求修正量Δxi,判断max,如果不满足,请取 ;如果满足,请取支路流过的功率和功率损失,以及平衡节点的有功或无功。
若ω为常数,上述方程为一组常数线性微分方程。当发电机稳态对称运行时,自感系数和互感系数为常数。零轴等效绕组和转子不耦合。p>
因同步发电机的凸极使得气隙不均匀另计及转子同步旋转定子各绕组的自感互感Lss,定子绕组和转子绕组间的互感Lsr、Lrs是同期变化的时变参数,abc坐标制的同步发电机基本方程是时变系数微分方程而转换到dq0坐标下可将变系数的微分方程变为常系数的微分方程。
PARK变换公式:
物理意义:将观察者的角度以静止的定子绕组移到了随转子一同旋转的转子上,使得定子绕组自感互感,定、转子之间互感变为常系数,从而简化了同步发电机的原始方程。
(1)输入数据、初值;(2)形成B’,B’’;(3)计算有功,功率不平衡量;
(4)利用=B’·δ·U求出δ。δi=-
(5)计算无功功率不平衡量Qi/Ui;利用Q/U=B’’·U求出U
优点:(1)用两个n阶线性方程组代替了一个2n阶线性方程组
(2)系数矩阵中所有元素在迭代中维持常数
(3)系数矩阵式对称矩阵
(1)输入数据,各序支路参数;(2)潮流计算;(3)形成正负零节点阻抗矩阵;(4)选择故障类型故障点;(5)计算各母线各序电压,各支路各序电流合成向量;
(第一种)电力系统能够运行于正常运行条件下的平衡状态,在受到干扰后能够恢复到允许的平衡状态。传统上稳定是一个维持同步运行的问题。电压不稳定时,系统可能仍然维持同步。
:转子角(功角)稳定/电压不稳定和电压崩溃/中期和长期稳定.
(第二种)广义的电力系统稳定性实际上指的就是电力系统的供电可靠性,如果系统能够满足对负荷不间断的、高质量的供电要求,系统就是稳定的,否则系统不稳定。通常所说的电力系统稳定性实际上专指系统的功角稳定。
是指电力系统中各发电机之间相对功角失去稳定的现象;
是指电力系统维持负荷电压于某一规定的运行极限之内的能力,它与系统的电源配置,网络结构,运行方式以及负荷特性等因素有关,带自动负荷调节分接头的变压器也对系统的电压稳定性有重要影响。
(第一种)电力系统潮流计算求解非线性代数方程、故障计算求解线性代数方程和微分方程、稳定性计算求解非线性代数方程和微分方程。
(第二种)潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件,确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角,以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
指电源,其稳定性主要是系统的各台发电机维持同步运行的能力,即功角稳定;稳定一般指负荷节点的电压稳定和频率稳定,电动机负荷是一个以微分方程描述的动态元件,其无功功率与电压的平方成正比,电压下降时,其吸收的无功功率会显著下降;当电压低于系统的临界电压时可能出现电压奔溃。
(1).高压电力系统中有功功率潮流主要与各节点电压向量的角度有关,无功功率主要与各节点电压幅值有关,所以第一步简化是将有功功率和无功功率分开进行迭代,认为△P=H△θ,△Q=L△V/V,认为△P与△θ强相关,而与△V/V无关,△Q与△V/V强相关,而与△θ无关。(2).一般线路两端电压的相角差|θi—θj|不会太大,近似认cosθij=1,sinθij=0.
(3)系统中各元件电抗远远大于电阻,即X》R,R可忽略只考虑电抗X。
第一道防线:继电保护速断/第二道防线:切机、快关、电气制动、快速励磁调节等/第三道防线:低频减载甩负荷、解列。
采用自动励磁调节装置;/采用分裂导线;/提高线路的额定电压等级;/改善系统结构、减小电气距离;/采用串联补偿设备;/采用并联补偿设备。
故障的快速切除和自动重合闸装置的应用;/发电机采用快速强行励磁装置;采用电气制动;/变压器中性点经小电阻接地;/通过快关和切机减小原动机出力;/高压直流(HVDC)输电联络线的控制。
概念:系统受小扰动后维持原来运行状态的能力。
这时的非线性系统可以直接线性化,然后应用线性系统的方式判断稳定。/对线性系统的稳定,可以通过特征根的特性来判断,有了特征根也 就有了线性系统的解。/小扰动下的系统主要是振荡稳定问题,要么是衰减振荡稳定,要么是增幅振荡不稳定。/主要和系统的阻尼有关。
缺乏互联系统机械振荡模式的阻尼不足/发电机的电磁惯性引起低频振荡现象/过于灵敏的励磁调节/电力系统的非线性奇异现象/不适当的控制方式
没有稳定问题,可以提高互联系统的稳定水平;/可以作为大系统互联的分割点;/能实现多目标控制,如定电压控制、定功率控制、定电流控制等,而且相应速度快;/输电线电压分布平稳,没有无功问题,没有充电功率,不需要电抗器补偿;/可以联系两个不同频率的系统;/输送相同功率时,线路造价低;/线路有功损耗小;/适合长距离输电;/适宜海底电缆输电;/能限制系统的短路电流;/调节速度快,运行可靠;/两端输电方式易于扩建。
换流站造价较高;/换流器运行时消耗无功较多;/可控硅元件过载能力差;整流设备是谐波源;/无直流断路器;/对大地和海水回路中的金属物体有腐蚀作用;/只能实现两端直流,无多端直流;/接地技术复杂;/在绝缘方面比交流要求高。
远距离大功率送电;/海底电缆送电;/交流系统间的非同步联络;/互联大系统限制短路电流的措施;/向大城市高密度负荷中心供电;/提高互联系统的稳定水平;/适合一些新能源发电。
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①缺乏互联系统低频震荡模式的阻尼不足②发电机的电磁引起低频震荡现象③过于灵敏的励磁调节④电力系统的非线性奇异现象⑤不适当的空置现象
目前PSS仍是消除互联网欠阻尼低频震荡的最经济有效手段,在主机组加装PSS可有效地抑制震荡 Ⅰ.高压直流输电 Ⅱ.SVC整定提供阻尼 Ⅲ.其他FACTS装置,如TCSC Ⅳ.减负荷 Ⅴ.CPSS调速侧PSS