浅谈电力系统的电压稳定性与控制

浅谈电力系统的电压稳

杨平

(江苏梅兰化工集团，江苏泰州

睛要】本文通过分析电网电压稳定性的瓤理和指标。

睁搠】电压稳定；电力系统；控制

着重分析了电网电压的动态稳起巨以及控制韶匕

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1电压失稳的机理

电力系统经受非正常运行工况，接近负荷中心的大发电机组退出运行，结果某些高压传输线路负荷加重，网络损耗增加，使无功备用资源处于最小。继电保护动作，跳开重负荷线路，负荷转移到其余邻近的

线路，在该线路中的无功损耗急速增大，电压俐氏，引起线路级联跳

闸。在失去高压传输线路之后，特别大的无功需求引起邻近负荷中心电压的很大的降低，这将引起负荷的减少，然而，发电机将i恿过增加励磁快速恢复其端电压，综合结果引起无功潮流在变压器和线路这些元件两端的电压降；酞在负荷中，b超高压和高压网电压的降低将反过来影响配

电系统，使其二次侧电压降低。变电所的变压器将力图恢复配电电压，

从而在几分钟内使负荷达到故障前的水平。变压器分接头每一次动作，都使得高压侧线路七的负荷增加同时增加线路损耗，它反过来又引起高

压侧线路E电压进—步下降。如果高压线路负荷超过波阻抗负荷，随着

每一次分接头动作，整个系统中发电机的无功输出将增加。慢慢地发电机就一台接一台地达到它的无功容量极限。

2电压稳定性指标

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按照分析方法的不同，常用的电压稳定指标分为状态指标和裕度

指柢状态指标只取用当前运行状态的信息，计算比较简单，但—般来

说存在非蚓‰裕度指标韵计算涉及到过漉过程的模拟和临界点的求取问题，蕴含的信息量较大，能够考虑到各种的发生，但是计算速度较侵，而目事先要设定过渡过程。两类指标都能给出系统当前运行点离电压崩溃点距离的某种量度。电压稳定通常都是从局部开始，逐渐扩散到系统其他地区，与此相应，也可分为局部指标和全局指标。电压稳定指标的构造可以选用物理量，也可选用非物理量。目前广泛应用的电压静态稳定分析指标主要有灵敏度指标，阻抗模指标，网损灵敏度及其二阶指标，裕度指标等。灵敏度方法属于静态电压稳定研究的范畴，它以潮流方程为基础，利用系统中某些物理量的变化关系，即它们之间的微分关系来研究系统的稳定性。

灵敏度方法是最早应用的静态稳定分析的指标之一，它利用系统中某些量的变化关系来分析静态电压稳定问题，这类方法往往从简单系统出发，然后直接推广到复杂系统，原理及实现都比较简单。它不仅给出了电压崩溃的指标，而目从其提供的有用信息中可以方便峰也识别系统中各节点的强弱，以及所需耍采取的相应对策。

’3电力系统扰动下的动态电压稳定性分析

目前，我国正在进行大区域电网互联，电网建设在向大电网、超

高压、远显睛输电方向发展。同时，现有的电力系统正在承担茗德睐越

重的负荷需要，发、输电设施使用的强度日益接近其极限值。随着电力系统联网容量的增大和输电电压的普遍提高，输电功率变化和高压线路投切都将引起很大的无功功率变化，系统对无功功率和电网电压的调节、控制能力要求越来越高。我国电网也在近几十年内发生过类似的事故，如1972年7月27日的湖北电网，1973年7月大连电网，1987年6月张家口电网等。目前国内电压稳定问题之所以不突出，原因之一可能是由于大多数有载调压变压器分接头(OLTC)未投入自动和电力部门采用甩负荷的措施，而后一措施应该是防止电压不稳定问题的最后

—道防线，不应过早和过分使用。将来电力市场化之后，甩负荷的使用

将受到更大的。

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系统大扰动情况下的动态电压稳定性分析

大扰动电压稳定性是系统发生大的故障以后(如短路，断线，切除发电机等)，系统控制电压的能力。系统大扰动后保持电压稳定的能

力与系统和负荷的特性、连续和离散的保护与控制之间的相互作用有关。为了确定大扰动后系统是否保持电压稳定，需要检验扰动后—段时间内一些设备(如电动机、发电机励磁器等)的响应特性及相互问的作用情况。本文利用PSASP软件的时域仿真功能和暂态计算功能，以WSCC3机9节点系统为例，分析在不同负荷模型、感应电动机所

占比例、短路切除时间与短璐点位置及线路参数等不同条件下系绩|在故

障过程中及在故障切除后的动态电压稳定情况及恢复过程。

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wscc3机9节点算例

32系统小扳动情况下的动态电压稳是№分析

小扰动电压稳定是指遭受诸如负荷逐渐增加变化的小扰动后，系统保持电压稳定的能力。此时，在适当的假设条件下，可以首先把系统

的方程线性化，然后基于线性化的系统方襁十算得到一些重要的灵敏度

信息，从而识别出影响系统稳定的因素。小扰动分析是电力系统稳定性分析的一般方法，也适用于电压稳定性分析。它将描述屯力系统的微分一代数方程在当前运行点处线性化，消去代数约束后形成系统矩阵，通过该矩阵的特征值和特征向量来分析系统的稳定性和各元件的作用。由

于电匿j隐定问题涉及到得时间框架很广，从几程卜直到几十分钟，几乎

牵涉到全部电力系统机电和机蒯鳓态元件，这给完全意义上的小扰动分析造成了困难。实际使用时，总是根据所研究的时间范围采取一些简化。小扰动分析的分析对象是系统在某一个平衡点处的稳定性。由于电压稳定涉及的时间框架很长，所以就相应地出现了中长期小扰动分析和暂态小扰动分析，以及他们对应的准稳态平衡点和暂态平衡点。准稳态平衡点就是通常的电力系统稳态运行点，但它会随系统运行状态的变化而缓慢变化：准稳态平衡点的小扰动分析是中长期电压稳定问题分析方法的—部分，它要求系统的暂态稳定，且已平息。暂态平衡点和准稳态平衡点不同，它对应于电力系统中长期过程中的某一时间点，在该时间

点上，系统的暂态已经平息，分析暂态平衡点稳定性的小扰动分析方法是暂态电压稳定分析的—部分。处于暂态平衡点的系统可能并不在准稳

态平衡点上，也即系统中动作较慢的控制设备有可能仍处于动作之中，从而导致暂态平衡点不断迁移。

【参考文献】

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