静态安全分析119012任曦骏.docx
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静态安全分析119012任曦骏
静态安全分析大作业
1120319012任曦骏
第8题：
按事故严重程度给出下列预想事故的优先级。
2为平衡节点。
支路开断模拟采用分布系数法：
1）13-14支路故障
2）4-9支路故障
3）发电机3故障
（1）13-14支路故障
支路开断模拟采用分布系数法
主要应用如下公式来计算支路km开断后，各节点电压增量值：
注意式中zkm是km的支路电抗值，Zkm是阻抗矩阵中的元素，两者不同。
这里为了计算简便，通常用电抗阵[X]元素来取代阻抗阵[Z]，从而将向量之间的关系变成标量之间的关系，即
求得各节点电压模值变化值后，在支路km开断情况下，各支路电流模值变化为：
将（1.2）代入（1.3）可得：
定义
为支路开断分布系数，其物理意义就是当支路km在基本情况下有单位电流时，该支路开断后将会在其他支路引起的电流增量。
这里支路13-14开断，即k=13,m=14
题中对IEEE14节点系统做了修改，设2为平衡节点，机组1,3,6,8有功输出分别设为60,30,20,40MW。
可得修改后的数据文件case14.m如下
functionmpc=case14
%CASE14PowerflowdataforIEEE14bustestcase.
%PleaseseeCASEFORMATfordetailsonthecasefileformat.
%ThisdatawasconvertedfromIEEECommonDataFormat
%（ieee14cdf.txt）on20-Sep-2004bycdf2matp,rev.1.11
%Seeendoffileforwarningsgeneratedduringconversion.
%ConvertedfromIEEECDFfilefrom:
%http:
//www.ee.washington.edu/research/pstca/
%MATPOWER
%$Id:
case14.m,v1.112010/03/1018:
08:
15rayExp$
%%MATPOWERCaseFormat:
Version2
mpc.version='2';
%%-----PowerFlowData-----%%
%%systemMVAbase
mpc.baseMVA=100;
%%busdata
%bus_itypePdQdGsBsareaVmVabaseKVzoneVmaxVmin
mpc.bus=[
12000011.06-4.98011.060.94;
2321.712.70011.0450011.060.94;
3294.2190011.01-12.72011.060.94;
4147.8-3.90011.019-10.33011.060.94;
517.61.60011.02-8.78011.060.94;
6211.27.50011.07-14.22011.060.94;
71000011.062-13.37011.060.94;
82000011.09-13.36011.060.94;
9129.516.601911.056-14.94011.060.94;
10195.80011.051-15.1011.060.94;
1113.51.80011.057-14.79011.060.94;
1216.11.60011.055-15.07011.060.94;
13113.55.80011.05-15.16011.060.94;
14114.950011.036-16.04011.060.94;
];
%%generatordata
%busPgQgQmaxQminVgmBasestatusPmaxPminPc1Pc2Qc1minQc1maxQc2minQc2maxramp_agcramp_10ramp_30ramp_qapf
mpc.gen=[
160-16.91001.061001332.4000000000000;
24042.450-401.0451001140000000000000;
33023.44001.011001100000000000000;
62012.224-61.071001100000000000000;
84017.424-61.091001100000000000000;
];
%%branchdata
%fbustbusrxbrateArateBrateCratioanglestatusangminangmax
mpc.branch=[
120.019380.059170.0528990000001-360360;
150.054030.223040.0492990000001-360360;
230.046990.197970.0438990000001-360360;
240.058110.176320.034990000001-360360;
250.056950.173880.0346990000001-360360;
340.067010.171030.0128990000001-360360;
450.013350.042110990000001-360360;
4700.2091209900000.97801-360360;
4900.5561809900000.96901-360360;
5600.2520209900000.93201-360360;
6110.094980.19890990000001-360360;
6120.122910.255810990000001-360360;
6130.066150.130270990000001-360360;
7800.176150990000001-360360;
7900.110010990000001-360360;
9100.031810.08450990000001-360360;
9140.127110.270380990000001-360360;
10110.082050.192070990000001-360360;
12130.220920.199880990000001-360360;
13140.170930.348020990000001-360360;
];
%%-----OPFData-----%%
%%generatorcostdata
%1startupshutdownnx1y1...xnyn
%2startupshutdownnc（n-1）...c0
mpc.gencost=[
20030.0430293200;
20030.25200;
20030.01400;
20030.01400;
20030.01400;
];
利用matpower计算出修改后的系统初始潮流结果如下（牛顿法）：
编写程序main1.m运用分布系数法计算，下面详细叙述程序
function[V,I,P]=main1
%%调用matpower计算线路初始潮流，同时得到各节点线路潮流信息
[MVAbase,bus,gen,branch,success,et]=runpf（'case14'）;
%%得到导纳阵进而计算出阻抗矩阵和电抗矩阵
load（'Ybus.mat'）;
Ybus=full（Ybus）;
Zbus=inv（Ybus）;
Xbus=imag（Zbus）;
k=13;m=14;
xkm=branch（20,4）;
%%计算km线路的初始电流和幅值
Ikm=（bus（k,8）*cos（bus（k,9）*pi/180）+bus（k,8）*sin（bus（k,9）*pi/180）*j-bus（m,8）*cos（bus（m,9）*pi/180）-bus（m,8）*sin（bus（m,9）*pi/180）*j）*（-Ybus（k,m））;
Ikm=abs（Ikm）;
%%根据分布系数法，即公式（1.2）计算出电压增量进而计算出各节点开断后的电压幅值
fori=1:
14
ifi~=2detV（i）=（Xbus（i,k）-Xbus（i,m））*（xkm/（xkm-Xbus（k,k）-Xbus（m,m）+2*Xbus（k,m）））*Ikm;
V（i）=bus（i,8）+detV（i）;
end
%%平衡节点不需要计算
V
（2）=bus（2,8）;
end
V=V’;
%%由于已经计算了detV，故根据（1.3）直接计算出电流幅值增量，进而得到现在的电流，进一步算出各支路单相功率，方向均是从i节点到j节点
forp=1:
20
i=branch（p,1）;o=branch（p,2）;xij=branch（p,4）;
if~（i==k&&o==m）
detI（p）=（detV（i）-detV（o））/xij;I（p）=（bus（i,8）*cos（bus（i,9）*pi/180）+bus（i,8）*sin（bus（i,9）*pi/180）*j-bus（o,8）*cos（bus（o,9）*pi/180）-bus（o,8）*sin（bus（o,9）*pi/180）*j）*（-Ybus（i,o））;
Im（p）=abs（I（p））+detI（p）;Ia（p）=angle（I（p））;
P（p）=V（i）*Im（p）*cos（bus（i,9）*pi/180-Ia（p））*MVAbase;
end
%%开断线路电流，功率均为0
if（i==k&&o==m）
I（p）=0;detI（p）=0;P（p）=0;
end
end
I=I’;P=P';
End
导纳阵Ybus如下
阻抗矩阵Xbus如下
计算可得：
（V,I,P）均为线路开断后运用分布系数法所得结果
与支路数据的容量限额比较可以看出只有7-9支路的40.9203MW越限
（2）4-9支路故障
同样采用
（1）中的方法，这时只需要对程序做如下修改得到main2.m：
k=4,m=9;
xkm=branch（9,4）;（4-9支路在branch数据中的第九行）
运行后可得计算结果为：
可见只有7-9支路的46.1681MW越限
（3）发电机3故障
对发电机故障采用发电量转移分布系数法GSDF分析，GSDF定义为：
即发电机k出现1个单位的有功功率变化时，在支路ij中导致的有功功率变化。
取所有节点电压近似1p.u.时
于是
在进行预想事故分析时，只需要将开断发电机k的功率乘以相应的
再加上基本情况下相应支路的潮流就能得到发电机k开断后，各支路ij中的新电流潮流值。
由于各节点电压近似取1.0p.u.故程序编写相比于
（1）
（2）更简单
function[I,P]=main3
[MVAbase,bus,gen,branch,success,et]=runpf（'case14'）;
load（'Ybus.mat'）;
Ybus=full（Ybus）;
Zbus=inv（Ybus）;
Xbus=imag（Zbus）;
%%此处是发电机3发生故障
k=3;
%%开断发电机3的功率为30MW
detGk=30/MVAbase;
forp=1:
20
i=branch（p,1）;o=branch（p,2）;xij=branch（p,4）;
%%计算发电量转移分布系数
Aijk=（Xbus（i,k）-Xbus（o,k））/xij;
%%计算电流幅值增量
detI（p）=Aijk*detGk;I（p）=（bus（i,8）*cos（bus（i,9）*pi/180）+bus（i,8）*sin（bus（i,9）*pi/180）*j-bus（o,8）*cos（bus（o,9）*pi/180）-bus（o,8）*sin（bus（o,9）*pi/180）*j）*（-Ybus（i,o））;
%%计算故障后电流幅值，电流相角不变
Im（p）=abs（I（p））+detI（p）;Ia（p）=angle（I（p））;
%%由于电压均取1.0p.u.故功率可直接表示成下式
P（p）=Im（p）*cos（Ia（p））*MVAbase;
end
I=I';P=P';
end
计算可得
可见只有7-9支路的46.4156MW越限
下面选取性能指标对预想事故的严重性程度进行排序：
1.基本性能指标
定义
题中给了容量限额的只有4条支路，分别是2-3,2-4,4-5,7-9，权数均取1。
（1）13-14支路故障
（2）4-9支路故障
（3）发电机3故障
故根据基本性能指标给出预想事故优先级为
（1）>（3）>
（2）
2.只包含越限支路的性能指标
定义
（1）13-14支路故障
（2）4-9支路故障
（3）发电机3故障
故根据只包含越限支路的性能指标给出预想事故优先级为
（3）>
（2）>
（1）
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