1、第一章能量管理系統.EMS的含義和作用.EMS 是以計算機為基礎的現代電力系統的綜合自動化系統，是預測、計劃、控制和 培訓的工具。.EMS主要針對發電和輸電系統，用于大區級電網和省級電網的調度中心。.EMS涉及計算機硬軟件的各個方面。它最終是通過EMS應用軟件來實現對電力系統 的監視、控制和管理。.EMS的主要內容數據收集級(SCADA),能量管理級(GMS&OPS)包括實時發電控制,系統負荷預測，發 電計劃(火電調度計劃),機組經濟組合,水電計劃(水火電協調計劃),交換功率計 戈U,燃料調度計劃,機組檢修計劃.網絡分析級(NAS)包括實時網絡狀態分析,網絡 結線分析,母線負荷預測,潮流,網絡

2、等值,網絡狀態監視,預想故障分析,安全約束調 度,無功優化,最優潮流,短路電流計算,電壓穩定分析,暫態分析.培訓模擬級。.現有EMS存在的問題.EMSE得到了廣泛的應用，但目前只停留在分布式獨立計算分析階段，多數高級應用 軟件都需要人工調用，然后由調度員進行綜合決策。2).在電網事故狀態下，沒有良好 的事故分析、定位和恢復手段.3)電力改革使得情況更加復雜。.EMS的發展趨勢針對現有的EMS存在的問題，需加入決策系統，增強、擴充了網絡分析功能，未來向著調度 機器人的方向發展。第二章 電力系統潮流計算.潮流計算的定義電力系統潮流計算是研究電力系統穩態運行的 一項基本運算.它根據給定瓢航的同絡造構

3、及通行 條件來確定整個系統的運行狀態;主要是各節點電 壓(幅值和相角的絡中功率分布及功率損耗等.它 既是對電力系統規劃設計和運行方式的合理性、可XeI- TL 金乩 UL. *-U- rt*J b Jkr-L JUL J-Ih?e 曰 d JU d .4潮流算法去種多樣.但一般要滿足四個基本要 求41可靠收斂，5)計算速度快，面使用方便靈 活.仃)內存占用量少.它燈也是對潮流算法迸行彈.各種潮流計算的模型和算法的特點、適用范圍以及相互之間的區別和聯系。電力系統勰流的基本方程式為5螞七產八=九，3(1)1 - UJ其中*分別為首點導納陣和節點阻抗陣的相應覺索通為系統節點數0宜是一組靠線性方程，一

4、般通過迭代求解，對它（一）高斯塞德爾迭腌法世理，就匕成不同帽姨洗.算法-該算法具有存儲量小，程序設計簡單的優點。但收斂速度慢，階梯式逼近時臺階的高度越來越小，以至于迭代次數過多。算法特點:1）在系統病態的情況下（重負荷節點負電抗支路較長輻射型線路長短線路接在同一節 點上，且長短線路的比值很大），收斂困難。計算速度緩慢每次迭代速度很快，但由于結構 松散耦合，節點間相互影響太小，造成迭代次數增加，收斂緩慢。2） 程序編制簡便靈活（二）、牛頓一一拉夫遜迭代法（N_L）算法特點1）平方收斂，開始時收斂比較慢，在幾次迭代后，收斂得非常快，其迭代次數和系統的規 模關系不大，如果程序設計良好，每次迭代的計算

5、量僅與節點數成正比。2） 對初值很敏感，有時需要其他算法為其提供初值。3）對函數的平滑性敏感，所處理的函數越接近線性，收斂性越好，為改善功率方程的非線 性，實用中可以通過限制修正量的幅度來達到目的。但幅度不能太小。4）對以節點導納矩陣為基礎的G_S法呈病態的系統，N_L法一般都能可靠收斂。牛頓迭代法有明顯的幾何解釋：收斂速度：平方收斂收斂性：局部收斂（三）、PQ分解法潮流N_L法的J陣在每次迭代的過程中都要發生變化，需要重新形成和求解，這占據了N_L法的大 部分計算時間，這也是N_L法速度不能提高的原因。可能性：N_L法可以簡化成為定雅可比矩陣法，如果固定的迭代矩陣構造得當，定雅可比矩 陣法可

6、以收斂，但只有線性收斂速度。算法特點用兩個階數幾乎減半的方程組代替原方程組，顯著減少了內存量和計算量迭代矩陣為常數陣，只需形成求解一次，大大縮短每次迭代所需時間迭代矩陣對稱，可上（下）三角存儲，減少內存量和計算量4）基于以上原因，該算法內存需要量為N_L法的60%，每次迭代所需時間為N_L法的1/5。5）線性收斂，收斂次數多于N_L法，但總的計算速度任能大幅度提高。6）對R/X過大的病態條件以及線路特別重載的情況下，可能不收斂，一般適用于110kv及以 上的電網。7）由于算法的精確程度取決于，P-Q分解法的近似處理只影響計算過程，并不影響結果 的精度。3.影響潮流收斂性的因素以及如何改善潮流計

7、算的收斂性。（如果計算潮流不收斂，應該采用何種方法改進）云杰的答案：主要是看潮流方程組本身是否有解，當方程組有解或者無實數解，或者方程組 有解但是算法不夠完善時，潮流計算將不收斂。采用的方法是用數學規劃來求解潮流方程的解即非線性規劃潮流計算。這樣：1從原理上保證計算過程不發散。2有解目標函數趨近于03無解目標函數停留在不為0的正值上。電力系統潮流計算是求解密元非線性方程 組問題迭代的收斂性是實用者關心的技術焦 點。不收斂有兩種情況：-是潮流有解，由于算 法不完善而計算不出來二是給定條件不合理， j 改進潮流收斂性的措施是：m 將緩沖母線和p-v母線虛擬設到高區網母線.多機組聯合承擔緩沖功率和p

8、 v母踐 的無功功率：(2)對初始潮流條件進行功率平衡檢掂T不平衡量過大時進行頊調整：臼】診斷環網丹斷，必要時利用武敏度最低限度調整發電功率和負荷，使潮流達到收斂n經過改進的潮流軟件在華北、華中、山東(如果計算潮流不收斂，應該采用何種方辭嗎y收一:京和8”的不同用合形式會直接影響PQ分解 法的收斂特性不論是理論推導還是實際算例都 證明，在形成朋時，回最好將線路并聯電納和打點 并聯電納2倍處理口一般情況下在形成B，時，忽 略線路并聯電納和節點并聯電納,不考慮理想變壓 器變比;在形成E”時,將線路并聯電納和節點并聯第三章 電力系統狀態估計狀態估計的定義環境噪聲使理想的運動方程無法精確求解。測量系統

9、的隨機誤差，使測量向量不能直接 通過理想的測量方程求出狀態真值。只有通過統計學的方法加以處理以求出對狀態向量的估 計值。這種方法，稱為狀態估計。.狀態估計的作用和步驟作用：降低量測系統投資，少裝測點；計算出未測量的電氣量；利 用量測系統的冗余信息，提高量測數據的精度（獨立測量量的數目與狀態量數目之比，成為冗余度）。 狀態估計的流程 3、狀態估計與潮流計算的關系潮流計算是狀態估計的一個特例狀態估計用于處理實時數據，或者有冗余的矛盾方程的場合潮流計算用于無冗余矛盾方程的場合兩者的求解算法不同在線應用中，潮流計算在狀態估計的基礎上進行，也就是說，由狀態估計提供經過加工 處理過的熟數據，作為潮流計算的

10、原始數據。4各種狀態估計模型和算法的特點1）基本加權最小二乘法的估計質量和收斂性最好，是狀態估計的經典解法和理論基礎，適 合各種類型的量測系統。缺點是使用內存多，計算量大，計算時間長，不適用于大型電力系 統的實時狀態估計。2）快速解耦法估計質量和收斂性能在實用精度范圍內與基本加權最小二乘法相近，而在計 算速度和內存耗量方面優于基本加權最小二乘法，很實用，缺點是使用內存較多，程序也比 較復雜。3）僅用支路量測量的唯支路法計算速度快，內存省，對于純支路量測系統可以得到滿意的 估計結果，且運行經驗豐富，缺點是不能處理注入型量測量。4）遞推狀態估計使用內存最少，對注入型量測量具有一定的適應能力，程序簡

11、單。缺點是 收斂速度慢，計算時間長，估計質量差。5）數學規劃法的計算速度慢,但其受不良數據的影響較小。正交變換的特點：變換后矩陣 的范數不變。判斷增加哪些測量點，可以取得最佳的估計效果；提高狀態估計的數值穩定性。 5 相關的概念和定義1）通常測量錯誤數據分為兩類：一類是穩定的錯數（屬設備和維修問題）；另一類是在一次 采樣周期中隨機出現的錯誤數據（即下一次采樣不一定還是那幾個錯誤數據）。狀態估計現場 安裝后一段時間主要是消除第一類錯數，或者是設備損壞，或者是符號相反。隨著狀態估計 使用時間加長和維護工作的完善，第一類錯數逐步減少，正常運行中往往開關狀態錯誤（測 量錯或無測量）是引起這一類錯數的主

12、要原因。第二類錯數是由測量與傳送系統質量以及受 到干擾而產生的。2）幾個概念不良數據檢測：判斷某次量測采樣中是否存在不良數據。不良數據辨識：通過檢測確知量測采樣中存在不良數據后，確定不良數據具體側點位置。不良數據估計：不僅能確定不良數據具體側點位置，還能給出不良數據估計值。不良數 據辨識定量化。狀態估計修正：根據不良數據估計值，對原來受不良數據影響的狀態估計進行修正，從 而排除不良數據的影響，獲得可靠狀態估計。3）不同水平的檢測與辨識量測量的極限檢查：超出正常運行條件下的可能范圍，而系統又沒有事故或異常。量測量的突變檢查：在平穩負荷條件下，某一量測量超過正常變化速率或發生突變，隨 后下一采樣時

13、刻又恢復了。量測量的相關檢查：一個量測量變化后，檢查與其緊密相關的數據是否也相應變化。狀態估計中的檢測與辨識。4）不良數據辨識不良數據的估計辨識法應該說量測系統辨識不良數據的最大能力不會超過冗余圖，而且由于不良數據分布 的不均勻性先破壞了局部可觀測性，實際上辨識能力遠遠低于這一數量。假設在一次 測量中包含p個不良數據，而且由一可靠的檢測系統檢測出S個可疑數據，這里不妨用 p和S分別表示不良數據和可疑數據的集合與數量，檢測功能可表示為：p g S , p S K ；前一式表示不良數據已包含在可疑數據中，后一式表示這些不良數據可辨識。第四章電力系統靜態安全分析1.靜態安全分析的定義凡用來判斷在發生

14、預想事故后系統是否會發生過負荷或電壓越限的功能稱為靜態安全分析。 2.電力系統各種運行狀態的定義及其相互轉換關系安全正常狀態（secure normal state）、不安全正常狀態（insecure normal state）、緊急 狀態（emergency state）和恢復狀態（restorative state）。正常狀態時負荷約束與運行 約束均被滿足的狀態。不安全正常狀態指系統存在安全隱患的狀態。而緊急狀態指對運行約 束有重大破壞的狀態。恢復狀態是指負荷約束被破壞的狀態。關系：3.方法一：1）在系統規劃設計或歷史統計方面，系統保證對負荷持續供電的能力，稱為可靠性。它涉及到較長的時間段

15、，是一個長時期持續供電的平均值概念，為此必須考慮 眾多可能的運行狀態及各種鼐;2）.統運行方面，:當系統發生故障時，保證對負荷持續供電的能力，稱為安全性。 它涉及到系統的當前現狀和突然發生的故障，因此是一個時變的或瞬時性的問題。電力系統的運行狀態和由于倜然事方法二：把兩方面來評價所謂的可靠性事糊靠髀續用證程的狀為疑就性。認為應從下列充裕性（或充裕度adequacy）：指在規定的（一般指列于檢修計劃之內的）或未被規定的發電、輸電元件開斷情況下，系統保證充分滿足所有用戶總電能需量的能力；這時不 應出現主要設備違反容量定額與電壓限值的越限現象。安全性（或安全度security）：指 在突發性故障引起

16、的擾動下系統保證避免發生不可控連鎖跳閘，或保證避免引起廣泛波及性 供電中斷的能力。充裕性和安全性雖然都涉及系統供電持續性的中斷，但是充裕性是指一個或少量輸、配 電點因供電能力不夠充裕而引起的供電中斷；安全性則是指眾多的輸、配電點因受到廣泛波 及性的跳閘而引起的大面積供電中斷。在安全性的這一概念下，偶爾或個別的負荷供電中 斷，有時是可以接受的，這主要取決于負荷本身的重要程度。4.電力系統安全分析的內容和流程5.各種靜態等值的原理和特點（1）Ward 等值：或F必采取預防措施 假想緊急狀態待恢復預吸寸策 顯不超短時負荷預測校正對策分析顯示校正對策正常狀態預想事故評定校正控制緊急控制不安全預防控制S

17、CADA系統甌絡模型狀態估計才安全監視寧在線潮流遠動信息外部等值恢復控制這種配合方法特別適用于在線應用。缺陷：1）等值網可能有一個解答，但求解的方法不能使它收斂；2）等值網可能收斂到一個物理上不合理的解答上；3） 等直網可能收斂到一個所需的解答上，但迭代次數要多于為簡化網；4）等值網解答的準確度可能是難以接受的。Ward等值改進:.并聯支路的處理（在等值過程中最好不要考慮外部系統的并聯支路。而這些并聯支路的 作用可以在邊界的等值注人中，與外部系統的運行狀態一并考慮）。.保留外部系統中的部分PV節點（當內部系統出現事故后，就從這些電壓不變的PV節點 向內部系統提供適當的無功功率支援）。（3）RE

18、I等值：把外部網中的節點注入功率加以歸 并，移到外部的一個或少數幾個節點上、原來的外部網絡就變成了無源網絡，然后再對外部 的無源網絡進行等值。.故障組的定義故障組由若干具有某種共同特征的故障組成，一個故障可以定義到多個故障 組中。使用故障組的優點在于，使用者可以按需要研究其最關心或對當前系統運行威脅最大 的故障，從而提高預想故障分析的效率，省去大量無實際意義的計算。.預想事故分析的步驟預想故障分析的關鍵在于減少分析的故障數和加快分析速度。目前的通用算法一般分為 兩步：故障快速掃描（或故障篩選）和故障的詳細分析。故障掃描是對故障集合中的故障進 行預處理，將其分為兩大類，一類是無需潮流計算即可確定

19、為不會產生越限的“無害”故障， 一類是需要通過潮流計算才判斷其危險程度的“有害”故障。故障的詳細分析是指對故障掃 描篩選后的“有害”故障進行潮流分析，以準確判別故障后的系統潮流分布及其危害程度。 采用的算法為交流潮流分析。為提高潮流計算的速度，預想故障分析的潮流中大量利用稀疏 向量技術、部分因子表修正技術以及子網潮流法，以加快計算過程，提高計算效率，同時對 潮流算法進行了實用化改進，以提高收斂性。第五章 電力系統復雜故障分析.相分量法和序分量法各自的特點，以及相互的區別和聯系相分量是客觀存在的。相分量法能夠準確地反映電力網絡的所有實際問題，故障處理方 法直觀實用。由于相坐標空間里元件參數存在耦

20、合的問題，相分量計算方法的計算量比較大， 同時復雜的耦合關系也使得相分量法在網絡處理上不同于單相的情況，比采用單相網絡的分 析計算技術要困難得多。方便的系統運行描述和準確地系統參數仿真是相分量法最大的優 勢。序分量是相分量經過數學變換得到的。序分量法通過坐標變換使在相坐標空間存在三相 耦合關系的對稱元件在序分量坐標空間得到解耦，在完全由對稱元件組成的系統中，耦合的 三相網絡可以等效成三個獨立的序分量對稱網絡，在網絡分析方面與三個單相網絡相同，可 以使用單相網絡分析的方法進行處理，并且能夠大幅度簡化計算。序分量法因為模型簡單、 算法組織性強和計算速度快而得到了更廣泛的認同，在更多的實用化的電力系統分析計算軟 件包中得到了應用。序分量法中，最為經典的就是對稱分量法。對稱分量法可以十分方便地通過序網連接方 式的改變來仿真單一不對稱簡單故障，但是對于任意復雜故障，序網的邊界條件不易實現， 同時序網的連接方式隨故障的不同而變化，不利于程序的實現。相分量法能夠輕松地處理任 意的復雜故障，程序實現也極其方便。對于一些不對稱的情況和不對稱元件，都會使元件在 序分量坐標空間的解耦失效，從而不能實現序網的分離。序分量法的應用因此遭到嚴重影響， 即使簡單故障的分析也不能采用序分量