《现代电力系统分析》讲义汇总详解.docx

《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： 一、 现代电力系统分析基本功能、方法二、 大规模电力系统分析的等值处理 三、 大规模电力系统分析的分块处理 四、 电力系统状态估计的基本功能、方法 五、 加权最小二乘状态估计 六、 快速分解状态估计、等值变换状态估计 七、 动态电力系统状态估计（*，以分块算法研究代替） 八、 不良数据检测和辨识方法 九、 广义状态估计方法（*） 十、 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，丘昌涛译. 分块法及其在电力系统中的应用. 科学出版社，1987 年 于尔铿 主编. 水利电力出版社，1985 年 宋文南，李树鸿，张尧. 电力系统潮流计算. 天津大学出版社，1990 年 第 1 讲 现代电力系统分析基本功能、方法 现代电力系统的特点 规模庞大：1）系统网络节点数量多；2）系统覆盖地域广。 结构复杂：1）拓扑结构复杂；2）系统参数变化点多；3）交直流混合系统。 影响面宽：由影响一个地区、一个省、一个大区、一个国家到多个国家。 课程学习方法：复习《电力系统稳态运行分析》部分，多思考，多阅读文献，必要时编写程序对一些问题进行验证计算。 预备知识 电力系统分析：是电路知识 +数学知识+电机学知识+电力系统特点的结合体。 电力网络构成，元件以及元件之间的连接。电力网络运行性能受到两个约束： ●元件特性的约束和连接关系的约束（拓扑约束） 元件特性的约束确定了施加在元件上的变量之间的关系，这也是元件的数学模型，如电阻元件，其电流和电压之间满足欧姆定律。元件之间连接存在的约束关系确保了元件相互连接后变量满足的数学模型，如串联支路的电流相等、并联元件之间的电压相等。 元件特性的约束和元件连接的约束是建立电力网络数学模型的基础。 ●外部变量的约束 电力网络可以根据其元件特性和连接的约束建立数学模型，从而把系统的求解问题转换为数学方程的求解问题，但求解电力系统问题时，还要针对电力系统运行的特点，这些特点也就形成了电力系统的另外一类约束，如：功率平衡的约束、对某些变量变化范围的约束、发电机出力的约束、安全要求的某些约束、经济性运行要求的某些约束。 因此，可以认为：电力系统运行是各种约束作用下的结果。 电力系统分析的目的 为什么要进行电力系统分析？电力系统分析结果的用途是什么？ ★ 控制：运行中的电力系统中，存在许多需要进行控制的变量，通过控制这些变量，可以达到优化潮流、满足技术指标、使系统运行更为安全和具有更高的效益，由于系统规模庞大及其复杂性，这种控制必须是全局性的，而控制方案的制定只能通过电力系统分析的结果来制定。 ★ 规划：电力系统需要什么样的网架结构？在什么地方增设输电线路？在什么地方增加补偿装置？在什么地方增设电压调节装置？这些都需要通过电力系统潮流计算，对各种不同的潮流计算分析结果的分析得到。 此外，电力系统分析结果还有许多其他的用途。 ●如何建立电力系统分析的数学模型并进行分析计算? ★建立各个元件的数学模型 建立各个元件的数学模型，实际上就是把电力系统中的各个元件用其等值电路代替，把等值电路中的元件（电阻、电感和电容）用其特性约束来描述。 由于电力系统分析的目的不同，所采用元件的等值表示会存在一定的差 别，如：发电机，在进行稳态分析的时候，有可能采用恒功率模型表示，而在进行暂态分析的时候，就采用等值电路表示等。 ★建立系统的数学模型 建立系统数学模型的方法有多种，最常用的就是通过建立电力网络等值电路（这是最适合电气工程专业的方法），然后利用 KCL 或 KVL 建立网络的方程组。 进行不同目的的电力系统分析时，需要对所建立的电力网络数学模型进行一定的调整，如：进行故障分析时，可直接求解通过 KCL 或 KVL 建立的方程（线性系统），而在进行电力系统稳态分析时，则需要把其中的电流变量依电力系统分析的习惯转化为功率进行处理（非线性系统）。 同时还要注意：不同的分析目的，所采用的方程表达形式也存在一定的差别