电力系统电压稳定性及其研究现状

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1、电力系统电压稳定性及其研究现状沙文志阳江市凯源电力设计有限公司529500摘要:近年来随着电力系统从发电、输电的一体化体制演变到开放和竞争的环境，电力系统规划和运行的不确定性和不安全因索增加，电压不安全己经成为限制电力传输的主要因索之一。世界上许多国家相继发牛由电压稳定问题导致的大面积停电事件，使世界各国电力工业界和学术界都极为重视，并进行了大量的研究工作。因此，进行电压稳定方面的研究意义重大。1电压稳定性的定义1.1定义电力系统的电压稳定性是指在给定的初始运行条件下，遭受扰动后电力系统在所有母线上保持稳定电压的能力。它依赖于电力系统中保持或恢复负荷需求和

2、负荷供给平衡的能力。在发生电压失稳时，可能引起电网中某些母线上的电压下降或升高,从而导致系统中负荷丧失、传输线路跳闸、级联停电及发电机失去同步等。1.2关于电压崩溃电力系统中，人们把扰动，负荷增大或系统参数变更后造成大面积、大幅度电压持续下降，运行人员和自动控制系统也无法阻止这种电压衰减的情况称为电压崩溃。这种电压下降的持续时间可能只需几秒，也可能需要数十分钊甚至更长时间。电压崩溃是电压失稳的最明显的特征，它会导致系统瓦解。由于早期故障现场记录的电压崩溃都发牛在初期故障以后较晚的时刻,因此人们普遍认为这是静态问题。随着研究的深入人们逐渐认识到电压稳定问题木

3、质上是一动态问题。它与发电机及其调节系统、负荷、无功补偿系统、有载变压器的抽头调节、直流输电等元件的动态特性有很大关系。发电机的无功限制，有载变压器抽头的离散调节及限制。并联电容器或电抗器的投切容量限制，输电线路开断等离散爭件对电压稳定性有着重要影响，有些离散事件可能会引起系统发生电压失稳。因此，人们开始重视电压稳定问题的动态机理分析和仿真模型的研究，但到目前为止，仍然没有很好地解决这个问题。2电压不稳定的原因研究认为，使电压不稳定性日趋严重的主要原因有以下几点：1：由于经济上及其他方面的考虑，发、输电设备使用的强度日益接近其极限值。2：并联电容无功补偿大

4、量增加，当电压降低吋，向电网提供的无功功率按电压的平方下降。3：线路或设备的投切，引起电压失稳的可能性往往比功角稳定研究中所考虑的三相短路情况要大得多，然而人们长期以来只注意功角稳定的研究。3电压稳定性分类目前，电压稳定主要分为静态电压稳定、暂态电压稳定、动态电压稳定、中长期电压稳定等，对它们的含义和解释，至今还没有一个统一的定义。下面给岀了电压稳定性的参考分类方法，将电压稳定问题分为如下4类：动态稳定是指系统用线性微分方程描述，计及元件动态及调节器的动态作用，判别系统在小扰动下的电压稳定性。静态稳定是指对动态系统作进一步简化，负荷用静态电压特性表示，系统

5、用代数方程描述，判断系统在平衡点处的电压稳定性。暂态稳定是指系统用非线性微分方程描述，计及元件动态特性及调节器的动态作用，判别系统在大扰动下的电压稳定性。电压崩溃是指受扰动后,系统内无功功率平衡状态遭到破坏，依靠调节器和控制器的作用，仍不能使电压恢复，致使局部或整个系统电压急剧下降的物理过程。GIGRE研究委员会和IEEE电力系统动态行为委员会联合组成的工作组在2004年5月份完成了一份报告，其主要内容就是处理电力系统稳定的定义及其分类问题。根据扰动的性质，该报告把电压稳定分为两类：1：大扰动电压稳定：指系统在遭受较大的扰动，如系统短路、切机、线路故障后，

6、保持电压稳定的能力。它由系统和负荷特性以及两者间连续和不连续控制及保护的相互作用所决定。判断大扰动电压稳定性，要在一段时间内考虑电力系统的非线性响应特性，研究的吋间从几秒至几十分钟。2：小干扰电压稳定指系统在遭受小的扰动如系统负荷增加后保持电压稳定的能力。它受负荷特性以及给定吋间内的连续和不连续控制作用的影响。分析这类电压稳定时，可以进行适当的假设，系统方程能被线性化，因而可以通过灵敏度计算确定影响电压稳定的因素。但是，线性化无法计及诸如OLTC（死区、不连续性、延吋）的非线性影响，所以，应当使用线性和非线性相结合的分析方法进行补充。根据研究的吋间范围进行

7、的分类有2种情况：1：短期电压稳定包含快速动作元件如感应电动机、电子控制负荷、HVDC变流器的动态过程。所关心的时间只有几秒，通过求解相应的微分方程进行研究，此吋负荷的动态模型通常很重要。与功角稳定不同，靠近负荷的短路对系统的电压稳定性影响大。2：长期电压稳定涉及慢动作设备如变压器分接头、温控负荷、发电机电流限制器。所需的研究吋间从几分钟到更长的吋间。4.电压稳定性分析方法所有基于静态的研究方法本质上都是利用潮流及其改进形式作为研究工具，未涉及系统动态，因而所得“极限”通常只是“功率极限”而非“电压稳定极限”，其合理性需要接受基于动态的研究方法的检验。但静

8、态方法在获得系统极限运行状态、指导调度方面起到重要作用，也是动态分