《现代电力系统分析》讲义汇总(2011-8-30).doc

《现代电力系统分析》 Advanced Analysis of Power System 课程介绍： 本课程是在本科阶段学习《电力系统稳态分析》的基础上，针对现代电力系统特点，结合现代电力系统分析研究成果，为硕士研究生今后从事电力系统相关课题研究打下必要的基础而设置的一门《电力系统分析》延伸性质的课程。 本课程是从事电力系统经济运行、控制和稳定性分析研究的基础，也是现代电力系统规划、电能管理系统等应用项目的基础。 课程由若干专题讲座构成，讲授和讨论相结合。 课程主要内容： 现代电力系统分析基本功能、方法 大规模电力系统分析的等值处理 大规模电力系统分析的分块处理 电力系统状态估计的基本功能、方法 加权最小二乘状态估计 快速分解状态估计、等值变换状态估计 动态电力系统状态估计（*，以分块算法研究代替） 不良数据检测和辨识方法 广义状态估计方法（*） 配电网络状态估计方法（*） 考核方式：报告+考试。 先修课程：电力系统分析、数值计算方法。 参考书籍： 诸骏伟. 电力系统分析上册. 中国电力出版社，1998年 或 诸骏伟. 电力系统分析上册. 水利电力出版社，1995年 张伯明，陈寿孙 著. 高等电力网络分析. 清华大学出版社，1996年 H．H．Happ著科学出版社，1987的电力网络，可以根据KCL列出电流方程为： 式中，为节点电流列向量，为节点电压列向量，为网络的节点导纳矩阵。 考虑到在电力系统分析中，电流的使用极少，因此，把电流用功率代替，对于某一节点，有，因此有： 注意上式的电压、功率均为列向量，因此可看成列向量对应元素进行的除运算。 展开上式，有： 这就是电力系统运行中的功率平衡方程式。所谓的潮流计算就是解上述方程式。由于上式的非线性，解上述方程组也就有了各种各样的算法，这些算法的获得主要遵循以下原则： 应用数值计算方法； 考虑电力系统特点； 考虑计算结果的用途而进行适当的简化。 衡量算法的指标：计算收敛性，计算速度，计算稳定性，计算复杂性等。 以上例子仅仅是建立电力系统分析数学模型的其中一部分。 电力系统分析基本功能： 电力系统分析通常指的是电力系统稳态运行分析。 传统意义上的电力系统分析指的是潮流计算。因此，潮流计算是现代电力系统分析的基础。 为什么要进行潮流计算？ 潮流计算的结果就是电力系统进行控制的目标； 潮流计算的结果就是系统可能出现的运行状态； 潮流计算的结果就是系统不希望出现的运行状态； 潮流计算的结果就是进行系统经济性调度、安全性评估的基础。 控制变量和状态变量： 将变量划分为两组：一组为控制变量，它包括除平衡节点外其它发电机的有功功率、各发电机节点的电压幅值及各调压变压器的变比，并将这些变量用向量表示；另外一组为状态变量，它包括除平衡节点外其它节点的电压相位以及除发电机节点外其它节点的电压幅值，并将这些变量用向量表示。 现代电力系统分析与传统电力系统潮流计算 传统的电力系统潮流计算的重要特点是离线计算，哪么类似于潮流计算的功能能否在线实现呢？如果在线实现，由存在那些特点？又需要进行什么样的拓宽和深入？ 现代电力系统分析和传统电力系统潮流计算的差别是什么？ 1）计算模型方面的差别 对一个特定的网络，在给定了一组输入量（控制变量）后，通过网络方程解出另外一组（状态变量）量，该组变量能唯一地确定系统的潮流分布，这就是传统电力系统潮流计算问题。这种计算问题，贯穿了一个很重要的特点：网络是确定的，控制变量是确定的，从而获得的计算结果也是确定的，即潮流计算是确定性问题的解的过程，这是一个观测问题。 现代电力系统分析中所取得的输入量，是来自SCADA系统的数据，这些数据是通过各种仪表测量得到，也就是说，这些数据是包含有误差的（也称为噪声），即这些数据是不确定的，包含了随机信号，由此可以肯定，计算得出的结果也只能是不确定的，其解是一种统计意义上的解，因此，这是一个估计问题。 从原理上来讲，现代电力系统分析的目标与传统电力系统潮流计算的目标是一致的，都是希望获得电力网络中各节点的电压和相位，从而可以进一步确定系统运行的经济性、安全性。 因此，潮流计算是现代电力系统分析的基础，两者有着天然联系。 计算模型的差别可以归纳为： 数据来源不同导致的优化目标函数的差别； 计算方法的差别； 2）应用差别 传统的电力系统调度的第一步是潮流计算，由于计算工具和计算技术的原因，采取的是离线计算方式，计算结果就是调度控制的结果，称为计算和控制的一致性。缺点是这种控制的实时性较差。 传统的电力系统规划的第一步也是潮流计算，同样地采取离线计算方式，计算结果作为规划基础，依然是计算和规划的一致性。缺点是这种计算方式对于电力系统实时经济运行控制是不适用的。 由于传统电力系统规模以及技术发展的原因，经济性分析、安全性分析