判定電力系統安全性的一種準則。又稱單一故障安全準則。按照這一準則,電力系統的N個元件中的任一獨立元件（發電機、輸電線路、變壓器等）發生故障而被切除後，應不造成因其他線路過負荷跳閘而導致用戶停電；不破壞系統的穩定性，不出現電壓崩潰等事故。
基本介紹
- 中文名：n-1原則
- 又稱：單一故障安全準則
- 目的：保證電網的穩定
- 性質：判定電力系統安全性的一種準則
檢驗原則,含義,套用,比較,國家規定,
檢驗原則
又稱為單一故障安全檢驗法則，它是從電網安全運行的角度提出的一項技術要求。
電力系統設計規程規定，網路設計必須滿足一定的安全運行要求。目前比較常見的網路安全運行要求就是滿足 檢驗，即在全部 條線路中任意開斷一條後，系統的各項運行指標仍能滿足給定的要求。
在網路規劃形成網路結構的初期，最重要的原則就是網路上不出現過負荷，即網路能夠滿足安全輸送電力的要求，為此我們應進行逐條線路開斷後的過負荷校驗。當任意一條線路斷開後能夠引起系統其它線路出現過負荷或系統解列時，說明網路沒有滿足 N-1 檢驗。在這種情況下，必須套用某種電網規劃方法進行網路擴展，直到滿足 N-1 檢驗為止。
實際上，在電網規劃中， N-1 檢驗原則既是對各種規劃方法形成的規劃方案進行評估的一個技術判據，同時它也是一個簡單的規劃方法。 檢驗原則常常與啟發式方法聯合使用，如果不考慮經濟因素影響，任何規劃方案能夠通過 N-1 檢驗，即可以證明它在技術上具有一定的可行性。
當對全部線路進行檢驗 N-1 時，網路要進行多次斷線分析，計算工作量很大。
實際上，網路中往往有一些線路開斷後並不引起過負荷。因此我們可根據各線路開斷後引起系統過負荷的可能性進行故障排序，然後按照排序序列依次對可能性大的線路進行校驗。當校驗到某條線路開斷後不引起過負荷時，則排在其後面的線路就可以不再進行計算，從而可以顯著地減少計算量。這個過程也稱為故障選擇。目前國內外以及出現了不少故障排序方法，這些方法評判系統事故的標準各不相同。
如何描述線路過負荷程度,這裡僅介紹一種以是否引起系統過負荷為標準的故障排序方法。
為了綜合反映系統的過負荷情況，定義標量函式 PI(Performance Index) 作為系統行為指標，即
(5-47)
式中 Pl —線路 l 的有功潮流；
—線路 l 的傳輸容量的上限；
al —支路 L 中的並聯線路數；
wl —線路 l 的權係數，如主幹線,聯絡線等,該係數可用來反映故障的影響；
L —網路支路數。
由式（5-47）可以看出，當系統中沒有過負荷時， 之比小於1，PI 指標較小。當系統中有過負荷時，過負荷線路的 之比大於1，正的指數項將使指標變大。
因此 PI這個指標可以概括地反映系統安全性。為了突出地反映過負荷的情況，甚至可以用高次指數項代替式中的平方項。
通過分析PI 指標對各線路導納變化的靈敏度就可以反映出相應線路故障對系統安全性的影響。當線路k 故障時，PI 指標的變化量可用下式表示為:
(5-48)
其中， 為線路 k 的導納。 的值越大,PI 值增加越多，說明線路k 故障引起過負荷的可能性越大。
此外，還有最大供電能力指標、最大線路流指標等,詳細內容可參見有關文獻介紹。
電力系統設計規程規定，網路設計必須滿足一定的安全運行要求。目前比較常見的網路安全運行要求就是滿足 檢驗，即在全部 條線路中任意開斷一條後，系統的各項運行指標仍能滿足給定的要求。
在網路規劃形成網路結構的初期，最重要的原則就是網路上不出現過負荷，即網路能夠滿足安全輸送電力的要求，為此我們應進行逐條線路開斷後的過負荷校驗。當任意一條線路斷開後能夠引起系統其它線路出現過負荷或系統解列時，說明網路沒有滿足 N-1 檢驗。在這種情況下，必須套用某種電網規劃方法進行網路擴展，直到滿足 N-1 檢驗為止。
實際上，在電網規劃中， N-1 檢驗原則既是對各種規劃方法形成的規劃方案進行評估的一個技術判據，同時它也是一個簡單的規劃方法。 檢驗原則常常與啟發式方法聯合使用，如果不考慮經濟因素影響，任何規劃方案能夠通過 N-1 檢驗，即可以證明它在技術上具有一定的可行性。
當對全部線路進行檢驗 N-1 時，網路要進行多次斷線分析，計算工作量很大。
實際上，網路中往往有一些線路開斷後並不引起過負荷。因此我們可根據各線路開斷後引起系統過負荷的可能性進行故障排序，然後按照排序序列依次對可能性大的線路進行校驗。當校驗到某條線路開斷後不引起過負荷時，則排在其後面的線路就可以不再進行計算，從而可以顯著地減少計算量。這個過程也稱為故障選擇。目前國內外以及出現了不少故障排序方法，這些方法評判系統事故的標準各不相同。
如何描述線路過負荷程度,這裡僅介紹一種以是否引起系統過負荷為標準的故障排序方法。
為了綜合反映系統的過負荷情況，定義標量函式 PI(Performance Index) 作為系統行為指標，即
(5-47)
式中 Pl —線路 l 的有功潮流；
—線路 l 的傳輸容量的上限；
al —支路 L 中的並聯線路數；
wl —線路 l 的權係數，如主幹線,聯絡線等,該係數可用來反映故障的影響；
L —網路支路數。
由式（5-47）可以看出，當系統中沒有過負荷時， 之比小於1，PI 指標較小。當系統中有過負荷時，過負荷線路的 之比大於1，正的指數項將使指標變大。
因此 PI這個指標可以概括地反映系統安全性。為了突出地反映過負荷的情況，甚至可以用高次指數項代替式中的平方項。
通過分析PI 指標對各線路導納變化的靈敏度就可以反映出相應線路故障對系統安全性的影響。當線路k 故障時，PI 指標的變化量可用下式表示為:
(5-48)
其中， 為線路 k 的導納。 的值越大,PI 值增加越多，說明線路k 故障引起過負荷的可能性越大。
此外，還有最大供電能力指標、最大線路流指標等,詳細內容可參見有關文獻介紹。
含義
N-1準則包含兩層含義：一是保證電網的穩定；二是保證用戶得到符合質量要求的連續供電。從目前情況看，保證電網的穩定由於涉及整個電網安全，無論在資金投入、運行方式還是技術措施上均得到足夠的重視，但在保證用戶特別是邊遠地區用戶連續供電方面仍存在認識上的不足，造成局部電網生產運行長期處於被動局面。
套用
N-1準則用於單一元件無故障斷開條件下電力系統靜態安全分析，或單一元件故障斷開後的電力系統穩定性分析即動態安全分析。當發電廠僅有一回送出線路時，送出線路故障可能導致失去一台以上發電機組，此種情況也按N-1原則考慮。當這一準則不能滿足時，則要考慮採用增加發電機或輸電線路等措施。
比較
N-1原則與可靠性分析相比較,它的計算簡便,不需蒐集元件停運率等大量原始數據，是一種極為簡便的安全檢查準則，在歐美一些電力公司得到了廣泛套用。但對“獨立元件”的定義不盡相同，如有的公司規定為一輸電元件（線路或變壓器）和一發電機組，或者兩台發電機組。中國某些電力部門在電網規劃中也採用了N－1原則，一般規定一個獨立元件為一台發電機組，或一條輸電線路，或一台變壓器。判斷線路是否過負荷，通常使用線路發熱條件的載流量極限值。
國家規定
1993年能源部、住建部頒布的《城市電力網規劃設計導則》中規定，城市配電網必須滿足供電安全“N-1”準則要求。具體內容是：
（1）高壓變電所中市區任一迴路進線或一組降壓變壓器時，必須保證向下一級配電網供電。
（2）高壓配電網中一條架空線或一條電纜或變電所中一組降壓變壓器發生故障停運時：①在正常情況下，除故障段外不能停電，並不得發生電壓過低和設備不允許的過負荷；②在計畫停運情況下，又發生故障停運時，允許部分停電，但應在規定的時間內恢復供電。
（3）低壓電網中當一台變壓器或電網發生故障時，允許部分停電，但應儘量將完好的區段在規定時間內切換至鄰近電網恢復供電。
