電力系統的穩定性控制探討

石耀飛 李鵬飛

(中國平煤神馬集團藍天化工股份有限公司 中原甲醇廠，河南 平頂山 467000)

一 受端系統的增強

受端系統是以電力系統中負荷集中地區為中心，接受遠方電源輸入的有功功率，并包括鄰近的大、中、小型發電廠，用較緊密的電力網將負荷和這些電源連接在一起。

受端系統的加強，不單純是網絡聯系的加強，還要使受端系統內有一定容量的地區發電容量，其主力發電廠應直接接入相應的高壓主干電網，它們在正常運行方式下，是全系統的共同電源，并通過主干電網對地區負荷供電;事故情況下，不僅能用以保證對地區重要負荷的供電需要，同時還是受端系統的堅強電壓支持點，在故障存在和切除后維持電力系統的電壓水平，并使遠方電源的穩定水平大大提高，減少電力系統事故擴大的可能性。

在實際工作中，往往由于發電廠的最終容量不定，或者高壓電網的出現較遲，或者過多地考慮直接供應地區負荷，因而使大容量的發電廠接于較低電壓的電網。這不利于加強受端系統的電壓支持，對電力系統穩定性是不利的。同時往往會由于缺乏足夠的向電力系統輸電的能力，而出現有電送不出去的現象。

受端系統同時應有足夠的無功功率事故補償能力。事故后無功功率不足的原因還可能由于發電機失磁時要從電力系統中吸收相當于發電機容量的無功功率;輸電線路斷開而失去線路的充電無功功率，并因為將負荷轉移到其他線路而使線路的無功功率損耗增大。在沒有足夠的無功功率事故緊急補償能力時，可以采取切除受端系統中部分負荷的措施，或者在必要時切除失磁機組等。

二 電源接入

一定規模的發電廠(或機組)應該根據發電廠的規劃容量、單機容量、送電距離和送電容量，以及其在電力系統中的地位和作用，直接接入相應一極的電網。一般可按分層分區的原則將電源接入主電力系統。分層是指按電壓等級分層，不同單機容量的發電廠，應根據送電需要和電力系統情況直接接入相應電壓等級的電網。分區是指在分層下按負荷及電源的地理分布特點來劃分供電區。一個電壓層可劃分為一個供電區，也可劃分為幾個供電區。根據我國的經驗，在負荷中心建設的主力發電廠，單機容量在500MW 以上的機組，或規劃容量為1200MW 以上的發電廠，一般宜直接接入50kV 電壓的電網;200—300MW 左右的機組，或500—1200MW 的發電廠，應結合發電廠的規劃容量，經技術經濟論證后，確定接入220—500kV 中某一級電壓的電網。在一些發達的工業國家中，接入最高一級電壓的電網的發電廠容量占全系統發電總容量的比重已達40%以上。

在考慮電網結構時，要注意分散外接蟲源，以避免在嚴重事故情況下因負荷轉移而使事故連鎖擴大。每個外接電源的輸送容量一方面應保證能送出該電源的全部容量，如水電廠送電線路的傳輸能力應能適應大發水電和調峰的需要;另一方面又不能因為在事故情況下失去這個電源，或者這個電源與系統失步，而影響受端系統供電，或影響受端系統與其他外部電源所組成的電力系統同步運行。因此，輸送到受端系統的電源支路的傳輸功率占系統總功率的比重不能過大。每一送電回路的允許輸送功率又與受端系統的運行條件有關，如受端系統的旋轉備用容量大小、受端系統與相鄰電力系統間的聯絡線功率支援、按頻率下降自動減負荷的能力和條件等。

三 電力系統的結構

為了簡化電力系統的結構，提高電力系統穩定水平，節約投資，一個單元的輸電容量不應超過全系統總容量的一定比例，一般不應大于受端系統的備用功率。因為在切除故障單元后，電力系統將失去一個發電機單元的功率。如果受端系統備用不足的話，將使電力系統頻率降低，以致要切除負荷，并危及電力系統穩定性。

應該避免幾組電線路在電源側互聯，因為任一組送電回路故障，都會使該回路的功率轉移到相鄰的其他回路，有可能導致相鄰回路的負荷突然增大。如果負荷超過該回路的輸送容量時，將使線路過負荷自動斷開，剩下的健全回路的負荷將進一步增大，有可能再斷開另一回線路。相繼斷開線路的結果，有可能擴大事故，使電力系統互解。如果從正常狀態時的經濟運行出發，有必要將幾回送電線路在送端或中途連在一起時，應考慮在事故時能快速解列或切機，以防止由于負荷轉移而擴大事故。

在多回平行輸電線路間有橫向聯系的接線方式(當然也包括送端電源的互聯)叫并聯接線方式。這種接線方式的缺點是:當一回線路發生故障時除了上述負荷轉移的問題外，將使電力系統的轉移阻抗增大很大，影響事故后的電力系統穩定性。與沒有中間開關站的接線方式比較，這種方式的暫態穩定性和故障后的靜態穩定性均比較高。顯然，中間開關站的數目較多，其對提高穩定性的作用越大。

在高低壓環網中，因為一般低壓電網的輸送容量比高壓電網要小得多，所以當高壓線路故障時，將使大量功率轉移到低壓電網上去，導致低壓電網的過載或失去穩定等連鎖性故障，因此是不安全的。高低壓環網一般是在電源和電網建設的發展過程中的過渡狀態。例如，由于電源的增大，相應的高壓輸電線出現較遲，就不得已在開始階段應用多回低壓線路送電，然后再新建高壓線路形成高低壓環網。

應避免長距離單回輸電線。其線路阻抗較大，很難確保其輸電容量較大，一旦出現故障將會失去全部輸電能力。在電力系統發展初期，單回輸電線較為普遍。如果屬于重要干線，即輸送容量占受端系統總容量的比重較大者，應考慮盡快建設第二回線路;或者相應改善受端系統的結構，增加保持受端系統電壓和頻率的措施;或者應用單相自動重合閘等技術措施，以提高穩定水平。對于由幾級電壓線路串聯的單回線路，則應及時使較低電壓線路升壓或改建，形成統一電壓的輸電線路。

四 結語

端系統、電源的接入、輸電線路的結構等方面在很大程度上決定電力系統穩定的水平。所以，應在國家經濟發展規劃和資源合理開發利用的指導思想下，一定要綜合全面考慮，統籌好配套設施的建設，確保電力系統的協調發展。

［1］洪佩孫.關于電力系統穩定(Ⅱ)［J］.江蘇電機工程.2002(01).

［2］彭雪峰，向蝶.電力系統的穩定性分析［J］.信息系統工程.2009(11).