静态安全距离_概念_模型和意义_陈思捷_陈启鑫_夏清
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关于道路交通行车安全距离预测仿真陈计伟;史志才;刘瑾;陈珊珊【摘要】为了提高道路交通安全,针对行车安全距离的非线性带来的难以准确预测的问题,提出了一种临界行车安全距离的预测方法.以驾驶员驾驶风格类型、前车速度、后车速度、前车减速度为系统输入,以临界行车安全距离为系统的输出,应用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立预测模型.结合仿真软件采集到的样本数据进行训练,得到行车安全距离的预测结果,并与目前普遍采用的BP (Back Propagation)神经网络模型的预测结果进行了对比.实验结果表明,所提出的预测模型能准确地预测临界行车安全距离,且预测准确度明显优于BP神经网络.【期刊名称】《测控技术》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】5页(P45-49)【关键词】道路交通;安全距离预测;最小二乘支持向量机;BP神经网络【作者】陈计伟;史志才;刘瑾;陈珊珊【作者单位】上海工程技术大学电子电气工程学院,上海201620;上海工程技术大学电子电气工程学院,上海201620;上海工程技术大学电子电气工程学院,上海201620;上海工程技术大学电子电气工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TP393交通事故统计数据显示,车辆追尾碰撞所造成的事故占交通事故总数很大比例。
因此,如果能够避免车辆追尾碰撞的发生,就可以大大降低道路交通事故发生率。
德国奔驰公司的一项研究表明,驾驶员如果能在事故碰撞前的0.5 s采取正确操作,将有60%的追尾碰撞事故可以被避免,若能提前1 s钟或更早采取相应措施,则可减少90%的汽车追尾碰撞事故[1-3]。
而造成追尾碰撞最主要的原因就是驾驶员在行车过程中没有保持安全的行车距离,因此行车安全距离的感知研究对预防追尾碰撞事故,改善我国道路交通安全具有十分重要的意义。
目前,国内外学者对汽车制动性能、防撞系统、制动距离等展开了很多研究,但较缺乏对安全距离本身的研究,尤其是安全距离预测方面的研究。
《电力系统安全稳定导则》静态稳定极限一、基本概念1. 静态稳定- 在电力系统正常运行状态下,受到小干扰后,系统能够自动恢复到原来运行状态的能力称为静态稳定。
例如,当系统中的负荷有小幅度的波动,或者发电机输出功率有小的扰动时,如果系统能保持稳定运行,就说明系统具有静态稳定性。
2. 静态稳定极限- 静态稳定极限是指电力系统在某一运行状态下能够保持静态稳定的最大功率传输极限。
当系统的运行状态接近这个极限时,系统受到小干扰后就可能失去静态稳定性。
例如,在简单的单机 - 无穷大系统中,随着发电机向无穷大母线输送功率的增加,存在一个功率极限值,超过这个值系统就会失去静态稳定。
二、影响静态稳定极限的因素1. 发电机参数- 发电机的同步电抗X_d、暂态电抗X_d'等参数对静态稳定极限有影响。
一般来说,同步电抗越大,静态稳定极限越小。
因为同步电抗大意味着发电机与系统之间的电气联系相对较弱,在传输功率时更容易出现不稳定的情况。
2. 系统的网络结构- 网络结构的强弱直接关系到静态稳定极限。
例如,一个具有较多联络线、结构紧密的电网,其静态稳定极限相对较高。
而如果电网结构薄弱,存在长距离、大容量的输电线路,就容易降低静态稳定极限。
因为长距离输电线路的电抗较大,会削弱系统的电气联系。
3. 运行方式- 不同的运行方式下静态稳定极限不同。
例如,在发电机高负荷运行时,系统接近静态稳定极限的可能性更大。
而在低负荷运行时,系统有较大的稳定裕度。
另外,系统的无功功率分布也会影响运行方式下的静态稳定极限。
如果无功功率分布不合理,会导致电压水平下降,从而降低静态稳定极限。
三、静态稳定极限的计算与分析方法1. 小干扰法(特征值分析法)- 小干扰法是分析电力系统静态稳定性的基本方法。
它基于线性化的系统状态方程,通过计算系统状态矩阵的特征值来判断系统的静态稳定性。
当所有特征值的实部均为负时,系统是静态稳定的;当有特征值的实部为零时,系统处于静态稳定极限状态;当有特征值的实部为正时,系统是静态不稳定的。
REI把外部网中的节点注入功率加以归并,移到外部的一个或少数几个节点上、原来的外部网络就变成了无源网络,然后再对外部的无源网络进行等值。
在Ward型等值法中,外部等值的构成只利用了外部系统的拓扑结构数据,而外部系统的运行状态只由边界节点的等值注入来考虑。
这种拓扑结构与运行状态的可分离性,使用Ward型等值在在线应用上十分方便。
当当前的运行状态不同于构成外部等值时的运行状态时,如果外部系统的拓扑结构没有改变,则只需要进行边界匹配来修正等值注入,就能适应当前的运行现状。
但是在REI等值法中,就不是这种情况.因为外部系统的某一特定运行状态已被结合进REI网络的支能导纳之内。
因此,当REI型等值应用于实时条件下时,由于外部系统运行状态的变化,按理不得不重新计算REI网络的导纳参数。
但是这是不现实的。
Ward等值的原理和特点:将电网节点分为三类:I为内部节点集合,B为边界节点集合,E为外部节点集合,用等值的方法取代外部系统(即无需详细计算的部分)。
这种方法的缺陷:1)等值网可能有一个解答,但求解的方法不能使它收敛;2)等值网可能收敛到一个物理上不合理的解答上;3)等值网可能收敛到一个所需的解答上,但迭代次数要多于为简化网;4)等值网解答的准确度可能是难以接受的。
这主要反映在无功潮流方面;Ward等值的改进:1)在等值过程中最好不要考虑外部系统的并联支路。
而这些并联支路的作用可以在边界的等值注人中,与外部系统的运行状态一并考虑。
2)保留外部系统中部分重要PV节点。
静态安全分析是研究元件有无过负荷及母线电压水平是否符合要求,有无越限,以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行的要求。
静态安全分析一般采用N-1开断计算方法,在所研究的潮流方式基础上,逐个无故障断开线路、变压器等单一元件,再进行潮流计算,获得N-1开断后的潮流分布。
静态安全分析的主要判据是N-1开断后设备不过载,系统母线电压不越限。
静态等值的必要1)随着电力建设事业的发展,电网逐步形成巨大的互联系统。
静态安全分析的定义电力系统各种运行状态的定义及其相互转换关系安全性和可靠性的区别和联系电力系统安全分析的内容和流程各种静态等值的原理和特点故障组的定义预想事故分析的步骤从安全角度来看,电力系统运行的五种状态是什么?简述每种状态的特点。
(03A)电力系统的可靠性、安全性和稳定性各有什么含义?简述各自的主要研究内容。
(03A、05A) 什么是电力系统的可靠性?有哪些研究内容?(05B)什么是静态安全分析和动态安全分析?安全分析是指应用潮流计算方法,对运行中的网络或某一研究下的网络,按N—1原则,研究一个个运行元件因故障退出运行后,网络的安全性及安全裕度。
静态安全分析是研究元件有无过负荷及母线电压水平是否符合要求,有无越限,以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行的要求。
动态安全分析是研究线路功率是否超稳定极限。
安全分析从功能上课分为两大模块:一块为故障排序,即按N-1故障严重程度自动排序,另一块为阿娜全评估。
对静态安全分析而言,也就是进行潮流计算,动态安全分析则要进行稳定计算分析。
安全分析(上题)的内容和流程:安全分析的功能就是应用计算机使运行人员及时获得实时数据并对下一时刻中可能出现的事故进行快速而详尽的计算分析,从而得出较完整而准确的结论。
电力系统的可靠性、安全性和稳定性各有什么含义?简述各自的主要研究内容。
(可靠性和安全性的区别与联系)可靠性:(安全性见第一题)为保证供电的持续性,也就是说,要求系统安全、可靠,首先应明确安全性(security)和可靠性(reliability)的定义.在早期的文献中,这两个术语有时混用。
大体上说有两种定义方法,方法一:1)在系统规划设计或历史统计方面,系统保证对负荷持续供电的能力,称为可靠性。
它涉及到较长的时间段,是一个长时期持续供电的平均值概念,为此必须考虑众多可能的运行状态及各种故障;2)在系统运行方面,当系统发生故障时,保证对负荷持续供电的能力,称为安全性。
安全防护空间距离汇报人:日期:•安全防护空间距离概述•安全防护空间距离分类•安全防护空间距离计算方法目录•安全防护空间距离应用场景•安全防护空间距离技术发展与挑战•未来展望与研究方向01安全防护空间距离概述安全防护空间距离是指在特定环境和情境下,为确保个体或群体的安全,保持一定的空间范围。
定义安全防护空间距离在个人和群体生活中具有重要意义,它涉及到人身安全、财产保护以及社会秩序的维护。
意义定义与意义影响因素物理因素包括环境、地形、建筑物布局等,这些因素可能影响安全防护空间距离的设定。
心理因素个体的心理状态、情感以及社会文化背景等,这些因素可能影响人们对安全防护空间距离的理解和接受程度。
安全需求不同情境下,人们对安全的需求程度不同,因此安全防护空间距离的大小也会随之变化。
安全防护空间距离可以防止直接伤害,如身体接触、物品投掷等。
防止直接伤害它也可以避免由于空间不足而导致的间接伤害,比如拥挤导致的踩踏、密闭空间中的窒息等。
避免间接伤害在公共场所保持一定的安全防护空间距离,可以预防犯罪行为的发生,增强人们的安全感。
预防犯罪行为安全防护空间距离的设定有助于维护社会秩序,保持公共生活的正常进行。
社会秩序维护重要性02安全防护空间距离分类固定安全防护空间距离是指在一个固定区域或设施周围保持一定的安全距离,以防止潜在的危险或干扰。
定义固定安全防护空间距离常用于工厂、仓库、核设施等固定场所的周边区域。
应用场景确定固定安全防护空间距离时需要考虑场所的特性、潜在风险、法规要求等因素。
关键因素应用场景移动安全防护空间距离常用于交通工具、机械设备等移动设备的周围。
定义移动安全防护空间距离是指跟随移动设备或人员保持一定的安全距离,以确保其正常工作和人身安全。
关键因素确定移动安全防护空间距离时需要考虑设备的速度、工作范围、操作人员等因素。
定义动态安全防护空间距离是指根据实时监测数据和预测信息动态调整安全距离,以适应不断变化的环境和条件。
静态安全分析1 实验原理在电力系统中,为了避免过负荷和电压越界引起的设备损坏,或由于过负荷设备在系统保护作用下退出运行而导致的大面积的连锁故障停电,常利用静态安全分析对系统进行事故预想,校验系统的承受能力,检验典型事故下,如发点机组和输变电设备强迫停运时的系统的安全性。
由于电力系统静态安全分析不涉及元件的动态特性和电力系统的动态过程,其本质上是系统运行的稳态分析问题,即潮流问题。
也就是说,可以根据预想的事故,设想各种可能的设备开断情况,完成相应的潮流计算,得出系统的静态安全性。
但是由于静态安全分析要求检验的预想事故数量非常大,而在线分析或实时分析又要在短时间内完成,因此开发研究了许多专门用于静态安全分析的方法。
如交流潮流法和直流潮流法。
本实验对交流潮流法的实验过程进行介绍。
PSS/E交流潮流法根据用户设定的故障列表对系统进行潮流计算,计算结果如监控电压、负荷情况等存储在二进制文件中。
PSS/E会将结果较为严重的故障单独列出,以便于用户进一步的研究。
2 实验步骤2.1 创建分布因子数据文件选择Power Flow->Linear Network->Build distribution factor data file(DFAX)…菜单,如图1所示,得到如图2所示的【创建分布因子数据文件】对话框。
在如图2所示的对话框中,指定子系统描述文件、监控数据和指定故障集,并指定分布因子数据文件,其默认的文件扩展名是.dfx。
图1 选择【创建分布因子数据文件】菜单图2 【创建分布因子数据文件】对话框单击图2所示的OK按钮之后,q会在PSS/E的progress栏中出现如图3所示的处理信息,并得到ac_contingency.dfx数据文件。
图3 创建分布因子数据文件时的处理信息2.2 交流潮流计算在得到DFAX数据文件之后,既可以进行交流潮流计算。
选择Power Flow->Solution->AC contingency solution(ACCC)…菜单,如图4所示,得到如图5所示的【交流故障求解】对话框。
安全距离的重要性在当今快节奏的社会中,人们常常忽视了安全距离的重要性。
然而,安全距离是保障人身安全、预防交通事故以及促进社会安全的基础。
本文将探讨安全距离的重要性,并阐述如何正确地维护和利用安全距离。
一、安全距离的定义与意义安全距离是指在车辆、人群或者其他物体之间保持的一段适当的距离。
这个距离是为了防止意外事故和减轻事故损害而设置的,具有重要的保护作用。
首先,安全距离能够有效地预防交通事故的发生。
无论是行车过程中还是人潮拥挤的地方,保持适当的安全距离可以给驾驶员或行人留出足够的反应时间和距离,避免因突发状况而造成的碰撞。
其次,安全距离有助于减少事故造成的伤害和损失。
在交通事故中,如果车辆之间保持较大的安全距离,发生碰撞时的冲撞力将会减小,从而减少受伤的可能性。
此外,对于行人而言,保持与周围人群的安全距离也能够减少跌倒和踩踏事故的发生。
最后,安全距离能够提高社会安全水平。
在公共场所,例如地铁站、火车站和商业区,保持与他人的安全距离可以有效避免抢劫、扒窃等犯罪行为的发生。
这种维护安全距离的行为,不仅是对个人安全的关注,也是对整个社会安全的贡献。
二、正确维护安全距离的技巧在日常生活中,如何正确地维护安全距离至关重要。
以下是一些针对不同场景的维护安全距离的技巧:1. 交通驾驶中维护安全距离:- 在车辆行驶中,保持至少3秒的车距是维护安全距离的一般建议。
根据不同的道路和天气条件,需要适当调整车距。
- 在行驶过程中,遇到紧急情况时,不要急踩刹车,而是通过提前减速和变道来保持安全距离。
2. 行人和人潮中维护安全距离:- 在人群中行走时,保持与前方人群的距离。
避免过于贴近他人,以防发生意外状况。
- 在拥挤的地铁站或购物中心排队时,保持与前后人的安全距离,以防止被他人踩踏或发生推挤事故。
3. 公共场所中维护安全距离:- 在不熟悉的环境中,尽量避免过于靠近陌生人,特别是在夜晚或人流密集的场所。
- 注意保管个人财物,避免将贵重物品暴露于他人附近。
电力系统静态安全分析基本理论陆 未 11110112060年代以来,由于欧美各国的一些电力系统多次发生大面积停电事故,在经济上造成了巨大损失,各国对于电力系统的安全性分析,开始给予足够的重视。
1 概述随着电力系统总容量的不断增加、网络结构不断扩大,致使系统出现故障的可能性也日趋增加。
在互联系统中,机组或线路故障,往往会导致各种不同严重的后果,最终导致用户供电中断。
对安全的广义解释是保持不间断的供电,亦即不失去负荷。
进行系统的安全分析,其主要目的在于提高系统的安全性,而提高系统的安全性,则必须从系统规划、系统调度操作以及系统维修计划等方面作统一而全面的考虑,并最终将集中体现在系统的运行条件上。
一般来说,电力系统如果在数量上和质量上,都满足了用户的要求,就可以认为系统处于正常的运行状态。
具体来说,处于正常运行的电力系统,必须同时满足两类条件:①等式约束条件。
系统中各节点的有功、无功功率的供需必须平衡,即i Gi Lii Gi Li P P P Q Q Q =-=- (1)式中,i P 、i Q 分别为节点i 的有功、无功注入功率;下角标G 和L 分别表示发电机和负荷。
也可以写成:()0g x = (2)式中,x 为系统运行的状态变量。
②不等式约束条件在具有合格电能质量的条件下,有关设备的运行状态应处于其运行限值以内,即没有过负荷。
即min maxmin max min maxi i i k k k k k k U U U P P P Q Q Q ≤≤≤≤≤≤(3)式中,i U 为节点i 的电压模值;k P 为支路k 的有功潮流;k Q 为支路k 的无功潮流。
也可以写成:()0h x (4)在考虑预想事故集的情况下,根据系统对以上两类约束条件的满足情况,可将电力系统分为四种运行状态:①安全正常状态;②不安全正常状态;③紧急状态;④恢复状态。
从电力系统运行角度看,处于正常状态的系统当发生故障后,系统可能仍然处于安全状态。
矣全202丨年第18期工作研讨安全距离的概念、应用及探讨汪宇清神华工程技术有限公司安徽分公司安徽合肥230009摘要:“安全距离”在风险管控以及安全生产监管中的重要性日益凸显,在规划、工程项目设 计、安全风险评价中应用广泛,是化工园区选址、危化品装置(设施)布局的重要安全生产条件之一。
通 过阐述安全距离的概念、现有法规标准中的安全距离规定和要求,以及应用现状,提出几点看法供参考,关键词:风险基准;定量风险评价计算;安全距离1安全距离概念“安全距离”概念应用比较宽泛,目前还没 有明确的定义,简单理解就是对空间距离的要求或规定,其概念的延伸扩展可包括防火间距、安全防护距离、外部安全防护距离、外部距离等,如在《建筑设计防火规范》(GB50016—2014, 2018年版)、《石油化工企业设计防火标准》(GB 50160—2008, 2018年版)等标准里,称为“防火 间距”等,安全距离相关概念一览表见表1。
表1安全距离相关概念一览表相关概念来源防火间距《建筑设计防火规范》(GB50016—2014, 2018年版)《石油化工企业设计防火标准〉>(GB 50160—2008, 2018 年版)《精细化工企业工程设计防火标准》(GB 5 1283—2020)等外部距离《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB50089—2018)《烟花爆竹工程设计安全规范》(GB50161—2009)说明防火间距规定了建(构)筑物间的最小间距要求。
确定防火间距主要考虑飞火、热对流、热辐射等的作用影响危险性建(构)筑物与外部各类目标之间,在规定的破坏标准下所允许的最小距离《光气及光气化产品生产安全规程》(GB19041—2003)安全防护距离《铁路安全管理条例》(2013年,国务院令第639 号)从光气及光气化产品生产装置的边界开始汁算,至人员相对密集区域边界之间的最小允I午距离在铁路线路两侧建造、设立生产、加工、储存 或者销售易燃、易爆或者放射性物品等危险物品的场所、仓库等,其安全防护距离应满足国家标准、行业标准的规定安全距离《石油库设计规范》(GB 50074—2014)《石油储备库设计规范》(GB 50737—20丨1 )《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156—2012, 2014 年版)规定了库内设施与库外居住区、公共建筑物、工矿企业、交通线、通讯设施、架空电力线以及爆破作业场地等的安全距离《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准(试行)》(原国家安监总局公告2014年第13号)外部安全防护距离《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方》(GB/T 37243—2019 )指危险化学品生产、储存装置危险源在发生火灾、爆炸、有毒气体泄漏时,为避免事故造成防护目标处人员伤亡而设定的安全防护距离为了预防和减缓危险化学品生产装置和储存设施潜在事故(火灾、爆炸和中毒等)对厂外防护目标的影响,在装置和设施与防护f l标之间 设置的距离或风险控制线作莕简介:汪宇清,男,大学本科,高级T程师,研宄方向为化工安全、风险评估等。
距离保护课课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握距离保护的基本原理、算法及其在电力系统中的应用。
通过本课程的学习,学生将能够:1.描述距离保护的基本概念、原理和分类。
2.解释距离保护算法的工作原理和特点。
3.分析电力系统中距离保护的动作行为和性能指标。
4.设计简单的距离保护装置并进行参数调整。
5.评估距离保护在电力系统中的作用和意义。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.距离保护的基本原理:介绍距离保护的定义、分类和基本原理,分析不同类型距离保护的特点和应用场景。
2.距离保护算法:详细讲解距离保护算法的数学模型、计算方法和动作逻辑,比较各种算法的优缺点。
3.距离保护装置的设计与调试:介绍距离保护装置的构成、设计方法和调试技巧,引导学生掌握实际操作技能。
4.距离保护在电力系统中的应用:分析距离保护在电力系统中的作用,探讨其在系统稳定性和可靠性方面的意义。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行授课:1.讲授法:教师通过讲解距离保护的基本原理、算法和应用,引导学生掌握相关知识。
2.讨论法:学生针对 distance protection 相关问题进行课堂讨论,培养学生的思考和表达能力。
3.案例分析法:分析实际电力系统中的距离保护案例,让学生了解distance protection 在实际工程中的应用。
4.实验法:安排实验室实践活动,让学生亲自设计、调试距离保护装置,提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的 distance protection 教材,为学生提供系统的理论知识。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作课件、视频等多媒体资料,增强课堂教学的趣味性和生动性。
4.实验设备:准备 distance protection 实验装置,为学生提供实践操作的机会。
第35卷第3期中国电机工程学报V ol.35 No.3 Feb.5, 2015600 2015年2月5日Proceedings of the CSEE ©2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.03.012 文章编号:0258-8013 (2015) 03-0600-09 中图分类号:TM 711静态安全距离:概念,模型和意义陈思捷,陈启鑫,夏清(电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系),北京市海淀区 100084)Steady-state Security Distance: Concept, Model and MeaningCHEN Sijie, CHEN Qixin, XIA Qing(State Key Lab of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipments (Department of Electrical Engineering,Tsinghua University), Haidian District, Beijing 100084, China)ABSTRACT: The load factor or available transfer capability are common indices evaluating power grid security margins. However, with the integration of large-scale renewable energy sources, the security of a branch is determined not only by its load factor, but also by the impact of fluctuating renewable energy sources on it. Hence the load-factor-based index is unable to precisely reflect the security margin of branches under the uncertainties of renewable energy generation. Steady-state security distance (SSD) is a novel index to assess the security margin of power grids and branches. Based on the analytic expression of SSD, this paper elaborated its physical meaning: SSD integrates the load factor and the topological location of each branch within a power grid, and revealed the ability to withstand renewable energy fluctuations of a branch.A case study shows that, compared to the load factor, SSD can better reflect the ability of power grid to accommodate uncertainties arising from renewable sources, and identify fragile components within power systems. At last, this paper discussed the implementation of SSD towards making generation schedules.KEY WORDS: security margin; steady-state security region; steady-state security distance (SSD); load factor; renewable energy fluctuation摘要:线路的负载率或可用传输容量是电网常用的安全裕度指标。
然而随着新能源广泛接入电网,一条支路的安全性将不仅决定于其负载程度,还决定于新能源发电波动对其潮流的影响程度,单纯的负载率指标将难以准确反映各支路在新能源波动下的安全裕度。
静态安全距离是刻画电网以及电网中各支路安全裕度的一种新方法。
该文通过静态安全距离模基金项目:国家科技支撑计划资助项目(2013BAA01B02);国家电网公司科技项目(DZB17201200076)。
National Key Technology Research and Development Program (2013BAA01B02); State Grid Technology Research Program (DZB17201200076). 型的解析化表达式,揭示了静态安全距离的物理意义:静态安全距离能结合一条线路的负载程度与其拓扑位置,刻画电网中每条支路对新能源波动的抵御能力。
计算结果表明:相对于支路负载率,静态安全距离能更科学地反映电网对新能源发电波动的承载能力,精准辨识电网的薄弱环节。
最后,探讨了静态安全距离在制定发电计划中的应用。
关键词:安全裕度;静态安全域;静态安全距离;负载率;新能源波动0 引言电网的安全裕度是电网运行中的一个重要物理量,充裕的安全裕度是电网在各种不确定因素作用下安全运行的重要保障。
过去,线路安全裕度通常以其负载率或可用传输容量衡量,这对以常规机组为主的电力系统而言,是直观、有效的裕度指标。
近年来,随着新能源,尤其是分布式电源的快速发展[1],新能源发电出力的波动(以下简称新能源波动)已成为电网运行中不确定性的一个重要来源,它们将给安全裕度的概念带来深刻变革:负载率的高低不再是支路安全裕度的唯一决定因素;有些支路负载率可能很高,但新能源波动并不会导致其潮流明显偏移,这些支路在运行中其实很安全;有些支路虽然负载率不高,但由于特殊的拓扑位置,反而易受新能源波动影响而潮流剧烈偏移,乃至越限。
传统的线路负载率等指标由于不能体现新能源波动对电网中不同支路传输裕度的差异化影响,将难以准确反映各支路的安全裕度。
为此,迫切需要研究新能源波动对支路潮流的影响机理,以新指标描述电网运行的安全裕度,反映不同支路对新能源波动差异化的承载能力,揭示新能源广泛并网时电网的薄弱环节。
静态安全距离是定量刻画电网安全裕度的一第3期陈思捷等:静态安全距离:概念,模型和意义 601种新方法,它建立在静态安全域基础上。
所谓静态安全域(steady-state security region,SSR)是指一组满足潮流方程和元件、状态变量运行限制约束的节点功率注入集合[2-9]。
在安全域的基础上,许多学者设计了反映电力系统安全裕度的定量指标[10-19]。
静态安全距离(steady-state security distance,SSD),即电网当前运行点到SSR各个边界的“距离”,就是有代表性的一种安全裕度指标[11]。
然而,以往的研究对SSD的解释相对表面、简单,没有指出SSD与传统安全裕度指标之间的联系和区别,也没有讨论其应用前景。
本文在文献[11]对SSD含义宏观解释的基础上,从微观上深入剖析SSD的物理意义;比较了SSD与支路负载率2个安全裕度指标,说明SSD在新能源广泛并网时作为安全评估指标的优越性;并探讨了SSD在制定发电计划中的应用。
本文最突出的贡献是从理论上揭示了SSD的物理内涵:SSD结合各支路的可用传输容量和其网络拓扑位置,刻画了各个支路对新能源波动的抵御能力。
考虑到我国目前大量新建电厂和新增负荷使电网潮流方式改变、关键断面转移的状况,基于SSD的支路安全裕度指标可以精准辨识任一运行点下电网的关键断面,发现新能源波动时存在安全隐患的薄弱环节。
1 静态安全距离模型1.1 静态安全域SSD建立在SSR的基础上。
SSR是指一组满足潮流方程和电网运行约束的运行点集合。
文献[11]将SSR定义在发电机有功出力多维空间;考虑直流潮流方程,支路潮流约束,发电机有功出力约束和负荷平衡约束。
基于直流潮流模型的有功静态安全域Ωss可表述为SSG min G G maxG L max D g G L max DT TG DΩ=≤≤−+≤≤+⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩=11P P PP GP G P P GPPPP(1)式中:P G为所有发电机的有功出力向量,即电网当前运行点;P Gmin和P Gmax分别为发电机的最小、最大出力限制向量:P Lmax为支路传输容量向量;G为节点–支路转移分布因子矩阵;G g为G中与发电机节点对应的列;P D为节点负荷向量;1=[1,1,…,1]T;式中3个不等式约束分别代表发电机有功出力约束、支路潮流约束和负荷平衡约束。
1.2 SSR的边界SSR的每一个边界对应于式(1)中的1个不等式约束,它由使某一不等式取“=”,同时满足其他不等式约束的运行点构成。
例如,对应于支路i潮流约束的边界B i模型为Gmin G GminLmin D g G Lmax DT TGG DT Tg G Lm.i Dii iBP≤≤−+≤≤+⎧⎪⎪=⎨⎩+⎪=⎪P P PP GP G P P GPP Pe G P=e GPP11(2)式中:P Lm,i为支路i的正向或反向传输极限;e i为单位向量T[0,...,0,1,0, 0thi;式中前3行约束定义了1个满足发电机出力限制、支路潮流约束、负荷平衡约束的运行点集合,也即SSR;满足第4行约束的运行点正好使支路i的潮流达到运行极限;因此,B i是正好导致支路i潮流达到运行极限、同时又在SSR内的运行点集合。
并非SSR模型中的每个不等式约束都会形成1个“有效”边界。
只有当式(2)不为空集时,边界B i才是1个“有效”边界。
图1为1个二维SSR示意图。
粗实线围成的区域是SSR,边界1—4是无效边界,而其余边界是有效边界。
发电机出力约束SSR的边界图1 静态安全域示意图Fig. 1 Schematic diagram of SSR1.3 静态安全距离SSD定义为运行点到SSR不同边界的欧氏距离。
以P G0表示某个运行点,则P G0到边界B i的SSD,记为λi,为P G0与边界B i上任意一点之间的最小距离。