靳擇民

（中廣核風電有限公司西南分公司，云南 昆明 650000）

如何確保電力系統電壓穩定性

靳擇民

（中廣核風電有限公司西南分公司，云南 昆明 650000）

本文將從電力系統穩定性入手,就電力系統穩定性發生的原因,造成的影響以及怎樣對電力系統電壓穩定性進行控制,并提出了電力系統電壓穩定性分析和發展現狀．

電力系統；穩定性

近些年來，隨著國家經濟的發展，用電需求也越來越多，國家在大力上馬發電設備的同時,不同區域電力發展部均勻現象日益突出，像內蒙古等省份是發電大省，這些省份發出的電力通過高壓輸電輸送到東部發達省份，但是隨著發電設備的增多，電網建設無法跟上發電設備的速度的問題日益突出，從而造成電力系統運行的不安全因素大幅增加，其中，電力系統的電壓不穩是影響電力傳輸主要因素，在世界各地多次發生因為電力系統的電壓穩定性問題而造成的大范圍停電事故，因此，需要對電力系統電壓穩定性進行深入分析，了解其產生的原因并找出應對措施，從而有效防止因電力系統電壓的穩定性而造成的損失。下文將就電力系統電壓的穩定性研究進行闡述。

1 電力系統電壓的穩定性簡介

電力系統是指由發電、輸電、變電、配電和用電等環節所構成的，它通過電網將發電環節和終端用戶緊密的連接起來，電力系統中的發電設備通過使用燃燒煤炭、天然氣或者是蓄水發電以及風能等進行發電，而后將這些發出來的電力通過電網的輸配送入各個用戶家里。電力輸送網絡所起作用是為電力輸送建立通道，發電企業主要負責發電，企業負責用電，中間的電力輸送則全部通過電網來進行，電力系統是一個有機的的整體，局部收到影響將會影響整個整體，在這當中，由于企業或個人的用電都具有一定的時間階段性，因此在這當中會造成用電端負荷的變化，這種變化具有一定的規律性，掌握規律后即可以解決，但是在電力系統的運行過程中，有時電力負荷的變化時沒有規律可循的，例如自然界的干擾和其他一些干擾因素都會對電力系統電壓的穩定造成影響，在電力系統中形成雜波，這些影響輕則影響電能的質量，重則則會造成電壓崩潰或頻率崩潰。影響電力系統穩定性的因素主要有：無功電源的無功功率、電壓控制極限、負荷特性、電壓控制裝置的控制方法。在以上這些因素當中，負荷特性是最直接、最關鍵的因素，隨著電力發展步伐的加快，發電設備和用電負荷分離的情況越來越普遍，因此用電端的用電負荷特性對電力系統的電壓穩定性影響最為直接和重要。電力系統的電壓穩定性是指電力系統在額定運行和收到外界干擾后電力系統中母線都持續地保持可接受電壓的能力，電壓的不穩定是一種發生在局部的現象，但是這一發生在局部的不穩定可能會引發連鎖反應，進而有可能會造成整個系統的電壓崩潰。隨著近些年來用電負荷日益增大，發電和輸電設備經常處于滿負荷運行的情況，發電設備和用負荷分離的情況日益廣泛，同時由于在電力系統中大量的并聯電容器組進行電壓的補償，在對電壓進行補償的同時也將向系統發出的無功功率大幅下降，這些都造成了由于電壓穩定性問題而引起的電壓崩潰事故多次發生。

2 由于電力系統的電壓穩定性造成的不穩定現象

在20世紀70年代以前，由于電力系統的電壓穩定性造成的電力系統穩定的主要問題是靜態穩定和暫態穩定。但是近些年來，隨著用電需求的增加，電力電網規模的擴大，電力電網逐漸演變成了大電網、超高壓、大機組和遠距離輸送的現狀，在這當中，電壓失穩、頻率失穩和振蕩失穩變成了主要的問題。

3 對電力系統的電壓穩定性的分析

現如今，對電力系統的電壓穩定問題主要通過采用有兩種方法進行分析：（1）根據潮流方程而建立的靜態分析法，（2）根據微分方程而建立的動態分析法。

靜態分析法建立的數學模型是建立在潮流方程的基礎之上的，其原理是把電力網絡的潮流極限作為靜態電壓穩定極限。靜態分析法的另一種方法是潮流多解法，其是以一對相關鄰近潮流解之間的距離來判斷電壓的穩定性。隨著科技的進步，對于電壓穩定問題研究的加深，人們漸漸意識到建立電力系統的動態模型是解釋電壓失穩的主要方法，現在廣泛采用的動態分析法是小干擾分析法、動態時域仿真法等幾種。下面將就動態分析法進行介紹：（1）小干擾分析法是將描述電力系統動態行為的非線性微分代數方程組在運行點處線性化，形成狀態方程，通過研究線性化系統來判斷系統的穩定性特征的方法，小干擾分析法在電壓穩定性研究中已經得到了廣泛的應用，主要是用來檢驗電力系統電壓穩定機理解釋的合理性，分析動態元件在小擾動下對電壓穩定性的影響等。（2）電壓穩定性的時域仿真分析，是一種用于分析大擾動作用下的電壓穩定性問題的方法，此種方法可以很好的揭示電壓穩定性機理特別是深入考察元件動態特性對于電壓崩潰過程的影響，為分析電壓崩潰的機理提供可靠信息，同時可以體現出防止電壓失穩的預防及校正措施的效果。一般電力系統模型可以用微分和代數方程組進行描述，在用電壓穩定性的時域仿真分析中，最為關鍵的仍然是適合于暫態電壓穩定性研究的元件特別是綜合負荷的動態模型問題，仿真結果的誤差是由仿真所用模型的準確性所決定的，時至今日，發電機組和輸電網絡的模型已經相當成熟，但是電力系統的負荷模型仍然相對簡單，因此，能否用適當的負荷模型是制約仿真結果正確性的關鍵。

4 應對電力系統電壓失穩的措施

電力系統穩定問題的物理本質是系統中的功率平衡問題，由于電力系統中的節點無功功率不平衡而造成的節點電壓的變化，因此，電力系統在最終能否恢復穩定還是要依賴于電源與負荷的無功功率的變化速率。

結語

隨著國家經濟的發展,用電需求也越來越多,國家通過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，從而實現了電力的合理調配，但是在用電網進行輸送電的過程中，電力系統的電壓穩定性逐漸為人們所認知，近些年來，在世界各地多次發生因為電力系統的電壓穩定性問題而造成的大范圍停電事故,這些事故都造成了巨額的經濟損失，因此,我們需要對電力系統電壓穩定性進行深入分析,了解其產生的原因并找出應對措施,從而有效防止因電力系統電壓的穩定性而造成的損失。

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

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

TM71

A