國網安徽省電力有限公司蕪湖市繁昌區(qū)供電公司 尹榮俠

目前，我國的發(fā)電企業(yè)正專注于對電網運行穩(wěn)定性進行深入理論分析，并已經進行了大量的實踐研究，取得了顯著的研究成果。然而，電網具有復雜的非線性特性，涉及高維度的問題，因此要精確分析電網情況需要投入相當長的時間和精力。只有通過精確量化的分析，我們才能夠有效地維護電網的安全運行。因此，為了實現這一目標，發(fā)電企業(yè)需要首先了解和分析可能導致電網故障的根本原因，并采取適當的解決措施，以消除潛在因素對電網正常運行的干擾。

1 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性概述

電力系統(tǒng)在正常運行過程中，發(fā)電機所輸出的功率與原動機所輸入的功率應該是平衡的，發(fā)電機處于同步運行的狀態(tài)。若變化著的轉速上下?lián)u擺，在一段時間之后可以恢復至運行的狀態(tài)，此時可以稱系統(tǒng)為穩(wěn)定的狀態(tài)；相反，若轉速在偏離之后無法恢復至同步運行，這時稱系統(tǒng)為非穩(wěn)定狀態(tài)。因此，想要確保電力系統(tǒng)正常運轉，一定要使電力系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，才可以使電能不斷地流向用戶與企業(yè)。同時根據問題的不同需要進行分類，確保電力系統(tǒng)維持在穩(wěn)定的狀態(tài)。電力系統(tǒng)在不穩(wěn)定的狀態(tài)下，根據其物理特性可以分成頻率穩(wěn)定與功率穩(wěn)定等。

1.1 靜態(tài)穩(wěn)定性

靜態(tài)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)工程中的關鍵概念是指電力系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，面對外部擾動或負荷變化，系統(tǒng)能夠在一定時間內自行恢復到一個新的平衡狀態(tài)，而不會導致失穩(wěn)。這個新的平衡狀態(tài)涉及電力系統(tǒng)中發(fā)電機和負載之間的功率平衡，確保了電能的持續(xù)供應。為了評估靜態(tài)穩(wěn)定性，工程師使用多種方法，其中特征值分析法是最常用且廣泛適用的方法之一。這種方法通過分析系統(tǒng)的特征值（eigenvalues）來評估電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當電力系統(tǒng)受到瞬態(tài)影響時，特征值分析可以幫助確定系統(tǒng)是否能夠在影響消失后恢復到之前的運行狀態(tài)。另外，對于長時間的小干擾，特征值分析可以用于判斷系統(tǒng)是否會進入一個新的穩(wěn)定狀態(tài)，這種被稱為靜態(tài)穩(wěn)定。通過這些分析方法，電力系統(tǒng)工程師能夠更好地理解系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保電力系統(tǒng)在各種情況下都能可靠地運行[1]。

1.2 暫態(tài)穩(wěn)定性

當前電力系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定性進行分析主要有兩種手段，一種是直接法，另一種是時域仿真法，直接法就是暫態(tài)能量函數法。這種方法是通過系統(tǒng)能量轉化來對穩(wěn)定性進行分析，所以可以很快分析出系統(tǒng)的狀態(tài)，直接法具有很多優(yōu)勢，主要是計算速度比較快，可以提供穩(wěn)定度指標，然而直接法也具有一定的弱點，比如由于采取的是比較復雜的模型，無法保證直接法的速度，因此模型的適用性比較差。時域仿真法，通過數值積分的方式可以計算出各大系統(tǒng)狀態(tài)的搖擺軌跡，并按照機組的功角來對暫態(tài)穩(wěn)定性進行判斷，是當前對于暫態(tài)穩(wěn)定分析最科學的方法，其具有一定的優(yōu)勢，主要是可以對復雜的模型與開斷操作進行充分的考慮，而且準確性比較高，分析的結果比較穩(wěn)定，可以按照搖擺曲線對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行判斷，計算的周期比較長，會影響計算的速度[2]。

2 提高電力安全穩(wěn)定運行水平的措施

2.1 優(yōu)化電網潮流分布

電網潮流分布的優(yōu)化是電力系統(tǒng)運行中的一個重要課題，特別是隨著我國整體經濟水平的提升和電力需求的不斷增長。這一過程需要更好地管理電力系統(tǒng)中的潮流，以確保供電的質量和可靠性。

2.1.1 背景和需求

隨著社會的發(fā)展和電力需求的不斷增加，電力系統(tǒng)扮演著至關重要的角色。然而，電力系統(tǒng)的承載能力是有限的，而且在某些地區(qū)電網建設滯后，導致了負荷過大和電流分布不均勻的問題。這些問題對電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性構成了挑戰(zhàn)。第一，電力需求的逐年增長導致了負荷過大的現象，特別是在經濟發(fā)展較快的地區(qū)。電力系統(tǒng)原本設計用于滿足一定范圍內的負荷，但負荷的急劇增加可能導致電網過載，影響電力供應的質量和穩(wěn)定性。這需要采取措施來平衡負荷分布，確保各地區(qū)都能獲得足夠的電力供應。第二，一些地區(qū)采用了高低壓電磁環(huán)網，這種運行方式可能導致220kV 聯(lián)絡線受電源穿越功率的影響超過了正常標準。這會影響電網的穩(wěn)定性，甚至可能引發(fā)電力系統(tǒng)的故障。因此，需要對電網的運行方式進行優(yōu)化，以減輕電源穿越功率對電網的不利影響，提高電力系統(tǒng)的可靠性。

2.1.2 環(huán)網運行方式

環(huán)網運行方式是一種電力系統(tǒng)的操作策略，特別適用于處理電網潮流不均勻分布的情況。這種方式的關鍵目標是平衡不同變電站之間的負荷，以確保潮流在電網中更加均勻地分布，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在采用環(huán)網運行方式時，首要考慮的是確保220kV 變電站母線電流在正常范圍內。如果電流處于正常范圍內，可以有效地將不同變電站連接在一起，形成一個環(huán)狀結構，使電流可以在環(huán)內流動。這有助于分擔負荷，減輕某些區(qū)域的電流負荷，同時確保其他區(qū)域的供電質量。通過環(huán)網運行方式，電力系統(tǒng)可以更好地適應負荷的變化，提高電網的供電水平和穩(wěn)定性。需要注意的是，環(huán)網運行方式需要仔細地規(guī)劃和管理，以確保各個變電站之間的電流分布得以控制和調整。此外，系統(tǒng)運行員需要實時監(jiān)測電網的狀態(tài)，以便在需要時采取適當的措施來維持環(huán)網的運行[3]。

2.1.3 調節(jié)聯(lián)系阻抗

調節(jié)聯(lián)系阻抗是電力系統(tǒng)中關鍵的優(yōu)化策略，旨在改善電流的分布和供電水平。這一方法通過調整電阻性連接的參數，如電阻值或電感值，來控制電流的流向。通過增加或減少阻抗，可以引導電流流向負荷較重的地區(qū)，以減輕過載問題，同時確保其他地區(qū)也能得到足夠的電力供應。這有助于提高電網的穩(wěn)定性和可靠性，確保電力系統(tǒng)能夠滿足不斷增長的電力需求。調節(jié)聯(lián)系阻抗需要密切結合電力系統(tǒng)規(guī)劃和電氣設備調整，以實現最佳效果，從而確保電網能夠在各種情況下保持安全運行。

2.1.4 適時解環(huán)

在電力系統(tǒng)中，環(huán)網連接是一種電路結構，可以在一些情況下提供額外的電抗。然而，當電網短路電流超出規(guī)定的限制時，這些額外的電抗可能會導致系統(tǒng)的失穩(wěn)和運行問題。適時解環(huán)的核心思想是在關鍵時刻解開環(huán)網連接，從而減小電路中的電抗，降低系統(tǒng)的阻抗，使電流能夠更自由地流動。這有助于避免電網短路電流超出安全范圍，減輕電路的負荷，提高電網的安全性和可靠性。然而，適時解環(huán)需要精確的計劃和執(zhí)行，因為在某些情況下，解環(huán)可能會影響電網的穩(wěn)定性。因此，這一決策需要在電力系統(tǒng)工程師充分考慮各種因素的基礎上進行，以確保在必要時采取行動，使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行[4]。

總之，電網潮流分布的優(yōu)化對于確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關重要。采用合適的運行方式、調節(jié)聯(lián)系阻抗等方法可以幫助平衡電網中的潮流，提高供電水平，確保電力系統(tǒng)能夠滿足日益增長的電力需求，同時維持電網的安全和穩(wěn)定。這些措施需要與電力系統(tǒng)規(guī)劃和管理緊密結合，以實現最佳效果。

2.2 提高電網相關自動化裝置的投運率

我國在科技領域取得了重大突破，為發(fā)電企業(yè)的電網建設提供了強大的技術支持。先進的自動化技術已經被廣泛應用，這些技術有助于優(yōu)化電網的運行方式。自動化裝置包括自動電壓控制系統(tǒng)、自動發(fā)電量控制系統(tǒng)，如圖1所示、一次調頻系統(tǒng)、智能故障指示器，以及監(jiān)測系統(tǒng)等，這些裝置有效地確保了電網的安全運行。然而，一些發(fā)電廠未完全投入自動化裝置，導致這些裝置無法充分發(fā)揮作用。為了解決這一問題，相關供電單位需要及時制定完善的監(jiān)督和管理機制，以確保先進的自動化裝置能夠正常投入運行。

圖1 自動發(fā)電量控制系統(tǒng)

2.3 加快智能電網的建設

智能電網的建設在電力系統(tǒng)領域具有重要意義，其匯聚了先進的通信技術、信息化技術、計算機技術、傳感測量技術和控制技術，為電力系統(tǒng)帶來了革命性的變革。第一，智能電網能夠實現多種技術的融合，使電力系統(tǒng)更加智能化和高效化。通過實時監(jiān)測和數據分析，電力系統(tǒng)可以動態(tài)調整，根據用戶需求進行供電，從而提高供電的可靠性和質量。第二，智能電網還有助于合理配置電力資源，減少能源浪費，提高資源的利用效率。這意味著電力可以從不同來源分配到需要的地方，使能源分配更加靈活和高效。

智能電網的另一個關鍵優(yōu)勢是提高電力系統(tǒng)的安全性。通過智能監(jiān)測和響應，電力系統(tǒng)可以快速檢測和應對故障，自動切換和恢復操作，以確保電力供應的連續(xù)性。這對于應對突發(fā)情況至關重要，如自然災害或設備故障。同時，智能電網也有助于滿足環(huán)保要求和提高電能品質。通過更好的管理和控制，電力系統(tǒng)可以減少能源浪費，減少對環(huán)境的不利影響，并提供更穩(wěn)定的電能品質，以滿足現代社會對可持續(xù)性和環(huán)保的需求。

然而，智能電網的建設還需要伴隨著相關制度體系的完善。這包括政策、法規(guī)和標準的制定，以確保智能電網的可持續(xù)發(fā)展和合規(guī)運行。此外，安全性也是智能電網建設的重要考慮因素。必須采取措施來保護智能電網免受網絡攻擊和惡意干擾的影響，以確保電力系統(tǒng)的安全運行。

2.4 減小電抗，提升電力系統(tǒng)的輸送能力

在電力系統(tǒng)中變壓器的電抗起著非常重要的作用。特別是對于電機電抗很小的輸電系統(tǒng)?？梢詫ψ儔浩鞯碾娍惯M行減少，從而使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定。當前，超高壓的輸電系統(tǒng)，在遠距離輸送時已經采用了自耦變壓器。其不僅可以節(jié)約原材料，成本比較低，而且電抗非常小，所以非常有利于提升電力系統(tǒng)的可靠性。不過在自耦變壓器時還需要注意一些問題，如高壓困難、短路電流增大等方面的問題。對輸電線路進行不斷完善，可以有效地減少電抗。在電力系統(tǒng)中總電抗中的輸電線路電抗占有很大的比重，所以要想使輸電線路的電抗得到減少，可以使電力系統(tǒng)的安全性與可靠性得到穩(wěn)定增長。使線路中的電抗得到有效減少，需要從兩個方面著手：一方面是升高輸電線路里的電壓值；另一方面是對輸電線路結構進行有效的調整與改變，可以通過分裂導線，來減小電路中的電抗，還可以有效地減少電路中的損耗。雖然在電力系統(tǒng)中，變壓器電抗在總電抗中所占的比例不大，然而通過減小電抗的方法，應用于超高壓的輸電線路中，有利于變壓器電抗的減少，具有一定的成效。在超高壓與遠距離的輸電線路中，應用自耦變壓器，有利于電力系統(tǒng)安全性與可靠性的提升[5]。

3 結語

通過對加強電力系統(tǒng)安全與穩(wěn)定性措施的研究，可以提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，在面臨各種挑戰(zhàn)和風險時能夠及時作出相應措施，保障電力供應的安全和持續(xù)性。然而，電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定性仍面臨一系列工程實踐和技術創(chuàng)新的問題，未來的研究方向應當集中于智能化、自適應、可控制的新能源與傳輸技術，以應對不斷發(fā)展的電力系統(tǒng)需求。