城市电网安全预警与保障决策支持系统

摘要

近几十年来，国内外电力系统多次发生大面积停电事故，暴露出EMS系统存在一定的缺陷，调度中心需要一个更加智能化的调度自动化系统，即安全预警系统。安全预警系统不仅要能实时跟踪电网的运行状态，获得电网的实时信息，还要能对电网及设备进行安全评估，发现电网存在的安全隐患或事故，向调度中心报警并给出辅助处理方案，将安全隐患解决在萌芽状态。 本文简要介绍了城市电网安全预警与保障决策支持系统的整体结构，针对城市电网功角稳定问题不明显、热稳定问题相对突出的特点，从多个专业角度阐述了城市电网在线综合安全预警和辅助决策的主要功能。 城市电网普遍采用环网设计，辐射状运行模式。当系统故障或检修时，通过合环操作实现负荷转移，避免用户停电，提高供电的可靠性。由于合环后的电网运行状况对调度员是不透明的，很难判断合环操作的可行性，可能导致合环潮流过大，线路或设备过载甚至保护跳闸，造成用户停电。我国220kV电网分层分区后，不同供电区域间的合环操作一直困扰着实际生产，各地市电力局曾多次出现因合环潮流过大导致开关跳闸的现象。因此迫切需要一种在线合环潮流计算方法，能预先计算出不同供电区间合环潮流的数值，从而有效指导调度人员选择合环操作的最佳时间，确保设备安全，提高供电可靠性。 本文在对合环操作与合环潮流计算问题深入研究的基础上，设计实现了城市电网安全预警与保障决策支持系统的在线合环潮流预测（有功状态估计）及合环预警辅助功能模块。有功状态估计充分利用城市电网中有功功率量测精度相对无功功率量测精度较高、有功功率与电压相角关系密切而与电压幅值关系较弱的特点，仅用有功功率和相角量测量对电网母线相角进行状态估计，提高了状态估计的速度和精度，减小了对基础数据的依赖性。在线合环潮流预测与预警辅助决策功能模块以有功状态估计为基础，实现了对城市电网合环潮流的快速预测，并根据合环潮流计算结果，对拟合环后存在的安全隐患进行检测和预警，并能给出合环操作辅助决策，方便调度员掌握最佳的合环点或合环操作时间。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1安全预警系统研究背景

1.2国内外安全预警系统研究现状

1.3城市电网安全预警与保障决策支持系统主要研究内容

1.4本文的主要工作

第2章城市电网安全预警与保障决策支持系统整体框架

2.1城市电网安全预警与保障决策支持系统体系结构

2.1.1硬件体系

2.1.2软件体系

2.2城市电网安全预警与保障决策支持系统的支撑软件平台

2.2.1分布式并行处理平台

2.2.2综合信息平台

2.2.3与SCADA/EMS系统等信息系统的接口方式

2.3城市电网安全预警与保障决策支持系统的总体流程

2.3.1实时态安全预警与辅助决策服务

2.3.2预测态安全预警与辅助决策服务

2.3.3研究态安全预警与辅助决策服务

2.4小结

第3章城市电网安全预警与保障决策支持系统主要功能

3.1状态估计与不良数据辨识

3.2潮流计算

3.3静态安全校核(预想故障分析)

3.4无功/电压调节能力充裕度校核

3.5短路电流计算与保护定值校核

3.6超短期负荷预测

3.7母线负荷预测

3.8网络重构

3.8.1支路交换法的基本原理

3.8.2单一假想环内最优解环点的确定

3.8.3搜索最优生成树

3.9小结

第4章城市电网合环潮流预测模块

4.1合环潮流预测的目的与意义

4.2合环潮流预测模型的建立

4.2.1典型的城市电网结构

4.2.2合环潮流计算方法综述

4.2.3合环潮流预测简化模型的建立

4.3合环潮流预测模块程序结构

4.3.1 设计思想

4.3.2总体框架

4.3.3各子功能模块说明

4.4算例分析

4.4.1电压幅值差对合环潮流的影响

4.4.2电压相角差对合环潮流的影响

4.4.3合环支路阻抗对合环潮流的影响

4.4.4结论分析

4.5小结

第5章 结语与展望

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文