靳擇民

（中廣核風(fēng)電有限公司西南分公司，云南 昆明 650000）

如何確保電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性

靳擇民

（中廣核風(fēng)電有限公司西南分公司，云南 昆明 650000）

本文將從電力系統(tǒng)穩(wěn)定性入手,就電力系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)生的原因,造成的影響以及怎樣對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行控制,并提出了電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析和發(fā)展現(xiàn)狀．

電力系統(tǒng)；穩(wěn)定性

近些年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電需求也越來(lái)越多，國(guó)家在大力上馬發(fā)電設(shè)備的同時(shí),不同區(qū)域電力發(fā)展部均勻現(xiàn)象日益突出，像內(nèi)蒙古等省份是發(fā)電大省，這些省份發(fā)出的電力通過(guò)高壓輸電輸送到東部發(fā)達(dá)省份，但是隨著發(fā)電設(shè)備的增多，電網(wǎng)建設(shè)無(wú)法跟上發(fā)電設(shè)備的速度的問(wèn)題日益突出，從而造成電力系統(tǒng)運(yùn)行的不安全因素大幅增加，其中，電力系統(tǒng)的電壓不穩(wěn)是影響電力傳輸主要因素，在世界各地多次發(fā)生因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的電壓穩(wěn)定性問(wèn)題而造成的大范圍停電事故，因此，需要對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析，了解其產(chǎn)生的原因并找出應(yīng)對(duì)措施，從而有效防止因電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性而造成的損失。下文將就電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性研究進(jìn)行闡述。

1 電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性簡(jiǎn)介

電力系統(tǒng)是指由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)所構(gòu)成的，它通過(guò)電網(wǎng)將發(fā)電環(huán)節(jié)和終端用戶緊密的連接起來(lái)，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備通過(guò)使用燃燒煤炭、天然氣或者是蓄水發(fā)電以及風(fēng)能等進(jìn)行發(fā)電，而后將這些發(fā)出來(lái)的電力通過(guò)電網(wǎng)的輸配送入各個(gè)用戶家里。電力輸送網(wǎng)絡(luò)所起作用是為電力輸送建立通道，發(fā)電企業(yè)主要負(fù)責(zé)發(fā)電，企業(yè)負(fù)責(zé)用電，中間的電力輸送則全部通過(guò)電網(wǎng)來(lái)進(jìn)行，電力系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的的整體，局部收到影響將會(huì)影響整個(gè)整體，在這當(dāng)中，由于企業(yè)或個(gè)人的用電都具有一定的時(shí)間階段性，因此在這當(dāng)中會(huì)造成用電端負(fù)荷的變化，這種變化具有一定的規(guī)律性，掌握規(guī)律后即可以解決，但是在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)電力負(fù)荷的變化時(shí)沒(méi)有規(guī)律可循的，例如自然界的干擾和其他一些干擾因素都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定造成影響，在電力系統(tǒng)中形成雜波，這些影響輕則影響電能的質(zhì)量，重則則會(huì)造成電壓崩潰或頻率崩潰。影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素主要有：無(wú)功電源的無(wú)功功率、電壓控制極限、負(fù)荷特性、電壓控制裝置的控制方法。在以上這些因素當(dāng)中，負(fù)荷特性是最直接、最關(guān)鍵的因素，隨著電力發(fā)展步伐的加快，發(fā)電設(shè)備和用電負(fù)荷分離的情況越來(lái)越普遍，因此用電端的用電負(fù)荷特性對(duì)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性影響最為直接和重要。電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在額定運(yùn)行和收到外界干擾后電力系統(tǒng)中母線都持續(xù)地保持可接受電壓的能力，電壓的不穩(wěn)定是一種發(fā)生在局部的現(xiàn)象，但是這一發(fā)生在局部的不穩(wěn)定可能會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)，進(jìn)而有可能會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的電壓崩潰。隨著近些年來(lái)用電負(fù)荷日益增大，發(fā)電和輸電設(shè)備經(jīng)常處于滿負(fù)荷運(yùn)行的情況，發(fā)電設(shè)備和用負(fù)荷分離的情況日益廣泛，同時(shí)由于在電力系統(tǒng)中大量的并聯(lián)電容器組進(jìn)行電壓的補(bǔ)償，在對(duì)電壓進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)也將向系統(tǒng)發(fā)出的無(wú)功功率大幅下降，這些都造成了由于電壓穩(wěn)定性問(wèn)題而引起的電壓崩潰事故多次發(fā)生。

2 由于電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性造成的不穩(wěn)定現(xiàn)象

在20世紀(jì)70年代以前，由于電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性造成的電力系統(tǒng)穩(wěn)定的主要問(wèn)題是靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定。但是近些年來(lái)，隨著用電需求的增加，電力電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電力電網(wǎng)逐漸演變成了大電網(wǎng)、超高壓、大機(jī)組和遠(yuǎn)距離輸送的現(xiàn)狀，在這當(dāng)中，電壓失穩(wěn)、頻率失穩(wěn)和振蕩失穩(wěn)變成了主要的問(wèn)題。

3 對(duì)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性的分析

現(xiàn)如今，對(duì)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定問(wèn)題主要通過(guò)采用有兩種方法進(jìn)行分析：（1）根據(jù)潮流方程而建立的靜態(tài)分析法，（2）根據(jù)微分方程而建立的動(dòng)態(tài)分析法。

靜態(tài)分析法建立的數(shù)學(xué)模型是建立在潮流方程的基礎(chǔ)之上的，其原理是把電力網(wǎng)絡(luò)的潮流極限作為靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限。靜態(tài)分析法的另一種方法是潮流多解法，其是以一對(duì)相關(guān)鄰近潮流解之間的距離來(lái)判斷電壓的穩(wěn)定性。隨著科技的進(jìn)步，對(duì)于電壓穩(wěn)定問(wèn)題研究的加深，人們漸漸意識(shí)到建立電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型是解釋電壓失穩(wěn)的主要方法，現(xiàn)在廣泛采用的動(dòng)態(tài)分析法是小干擾分析法、動(dòng)態(tài)時(shí)域仿真法等幾種。下面將就動(dòng)態(tài)分析法進(jìn)行介紹：（1）小干擾分析法是將描述電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的非線性微分代數(shù)方程組在運(yùn)行點(diǎn)處線性化，形成狀態(tài)方程，通過(guò)研究線性化系統(tǒng)來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征的方法，小干擾分析法在電壓穩(wěn)定性研究中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，主要是用來(lái)檢驗(yàn)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定機(jī)理解釋的合理性，分析動(dòng)態(tài)元件在小擾動(dòng)下對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響等。（2）電壓穩(wěn)定性的時(shí)域仿真分析，是一種用于分析大擾動(dòng)作用下的電壓穩(wěn)定性問(wèn)題的方法，此種方法可以很好的揭示電壓穩(wěn)定性機(jī)理特別是深入考察元件動(dòng)態(tài)特性對(duì)于電壓崩潰過(guò)程的影響，為分析電壓崩潰的機(jī)理提供可靠信息，同時(shí)可以體現(xiàn)出防止電壓失穩(wěn)的預(yù)防及校正措施的效果。一般電力系統(tǒng)模型可以用微分和代數(shù)方程組進(jìn)行描述，在用電壓穩(wěn)定性的時(shí)域仿真分析中，最為關(guān)鍵的仍然是適合于暫態(tài)電壓穩(wěn)定性研究的元件特別是綜合負(fù)荷的動(dòng)態(tài)模型問(wèn)題，仿真結(jié)果的誤差是由仿真所用模型的準(zhǔn)確性所決定的，時(shí)至今日，發(fā)電機(jī)組和輸電網(wǎng)絡(luò)的模型已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是電力系統(tǒng)的負(fù)荷模型仍然相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，能否用適當(dāng)?shù)呢?fù)荷模型是制約仿真結(jié)果正確性的關(guān)鍵。

4 應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的措施

電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的物理本質(zhì)是系統(tǒng)中的功率平衡問(wèn)題，由于電力系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率不平衡而造成的節(jié)點(diǎn)電壓的變化，因此，電力系統(tǒng)在最終能否恢復(fù)穩(wěn)定還是要依賴于電源與負(fù)荷的無(wú)功功率的變化速率。

結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用電需求也越來(lái)越多,國(guó)家通過(guò)將電力富裕省份的電力用高壓輸電的方式輸送到東部用電大省，從而實(shí)現(xiàn)了電力的合理調(diào)配，但是在用電網(wǎng)進(jìn)行輸送電的過(guò)程中，電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性逐漸為人們所認(rèn)知，近些年來(lái)，在世界各地多次發(fā)生因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的電壓穩(wěn)定性問(wèn)題而造成的大范圍停電事故,這些事故都造成了巨額的經(jīng)濟(jì)損失，因此,我們需要對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析,了解其產(chǎn)生的原因并找出應(yīng)對(duì)措施,從而有效防止因電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性而造成的損失。

[1]Thierry Van Cutsem ．電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2008（02）．

[2]周雙喜． 電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性及其控制[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2004（01）．

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