基于区域平衡的电力系统无功电压管理

胡晓

摘 要：长久以来，因为电压不稳而导致电力系统瓦解的事故时有发生，这给国家和人民的生活带来了巨大的损失。电力系统电压的崩溃多数是因为某个区域的电压不稳进而扩散到整个电力系统导致的。如何防止电压的不稳而造成的电力系统崩溃，已经成为了主要的问题，也引起了相关工作人员的重视。电力系统运行的稳定主要是从角度功角稳定、电压的稳定以及频率稳定三个方面来评定的。文章提出了一个无功/电压管理的方法，而对区域进行划分是进行电力系统的无功/电压管理的重要方法。

关键词：区域划分；区域平衡；电力系统；无功电压管理

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0105-01

伴随着科技的进步，我国经济的快速发展，人们的生活用电、工作用电等的需求都在不断增长，为了能够满足人们对电力的需求，我国的电力系统也在不断的进行改进。但是由于环境以及资金等多种因素的限制，并且我国的电网结构较为薄弱，使用的设备不够先进，现如今，电网的运行状态与最初的设计相比，改变很大，这些问题的存在不利于电力系统的正常运行，也带来了一定的负面的影响，留下了安全隐患，同时，由于高压直流输电系统是并网运行的，如何维持电压的稳定变得特别重要。这些安全隐患的存在，威胁着整个电网系统的安全正常运行，同时，这些隐患的存在也很容易导致电压崩溃现象的产生。通常，某一个区域的电压不稳定，若得不到及时解决，就会产生整个电力系统电压崩溃的现象。

1 无功功率的平衡与电力系统稳定运行的关系

无功功率的平衡对整个电力系统的正常运行有着至关重要的作用，想要确保电力系统的正常运行就必须使无功功率保持平衡。无功功率指的是电网运行的过程中，所有无功产生的无功功率要与电力系统中各个环节上的无功功率损耗的和相等。电力系统的无功功率的损耗主要由线路和变压器的无功损耗两部分组成。在电力系统中，大多数情况下，用电设备所吸收的无功功率，与所加的电压有着密不可分的关系。在额定电压的附近，无功功率与电压的变化是成正比的，电压上升则无功功率增加，反之亦然。如果是电力系统中出现了无功功率缺额的现象，系统中所负荷的电压下降，才能减少对无功功率的吸收，从而保证无功功率的平衡。电力系统中，系统无功的不稳定性是引起电压崩溃现象产生的主要原因。在电力系统的电压崩溃之前，系统往往是处于一种重负荷的状态，系统的无功紧张，传输线路工作几乎达到了极限。当电力系统的无功储备充足时，电力系统的电压能够达到稳定的状态，若无功储备出现缺额的情况，将会引起电力系统的崩溃，从而导致部分或者整个系统停电。

2 区域的划分以及区域平衡

电力系统的电压不稳定以及电压崩溃等事故的发生主要是因为电力系统局部区域存在无功储备不足的情况。区域的无功储备不充足主要有两种情况，第一种是整个电力系统的无功储备缺额，第二种则是电力系统的其他区域占用了较多的无功储备却不能够传递给该区域。对于第一种情况，增加整个系统的无功储备的方法可以使问题得以解决。对于第二种情况，通过对整个电力系统的无功流动进行相应的调配，可以将电力系统划分成一些小的区域，进行无功的分别管理。区域的划分应该遵循以下原则：

第一，各个分区域之间要确保相互独立性，各区域之间的相互影响要尽可能的小。

第二，每个区域内都不能将其他区域的节点包含在内，同时，区域的节点之间的耦合度要尽可能的大。每个区域都要尽量确保有足够的无功储备。第三，进行整个电力系统的区域划分，所划分的区域数量要恰当，如若区域数量太多则会降低对系统进行整体管理的工作效率。数量太少就会使得工作变得繁琐，不利于系统的管理。第四，所划分的各个区域大小要合适，太大会导致管理不便，不利于工作的开展。

现如今，国内外都对区域划分有一定的研究，得出的划分方法也有很多，比如，按电网所属的电力公司进行划分，按照图论的理论知识进行划分，短路电流法，向上合并归类法等。在实际的电力系统中，这些方法都有运用。

区域划分的结果直接影响了电压弱节点的选择，因此，验证区域划分的结果是必不可少的。对于区域划分结果的验证主要有以下几种方法。

第一种，判断所划分区域的数量和区域的大小。根据电网运行的实际情况来判断所划分区域的大小。区域内节点的数量多少要合适，同时，也应该确保鼓励的节点不能划分成为区域。第二种，分析所划分区域的无功储备。为了验证划分的各个区域的无功储备是否充足，就必须对划分的区域进行无功储备的分析。如若存在某一区域的无功储备不足的情况，就需要从相邻区域接入无功电源，或者是将该区域与相邻的区域进行合并形成一个新的区域。第三种，对整个系统的区域划分结果进行总体衡量。这个方法主要是为了可以对区域内的节点耦合度以及区域间的耦合度大小进行检验。通过对区域内的节点以及先导节点的电气距离按照一定的规则进行计算，将结果进行对比，则能够对系统的区域划分结果有整体的衡量。第四种，使用Sugeno-Yasukaw准则对区域划分的合理性进行判定。

3 基于区域平衡的无功/电压管理

无功/电压管理方法的基本原理是利用电压稳定与电力系统的无功储备存在密切关系的思想，通过增加无功的方法来提高电力系统的电压稳定裕度。

通过一系列的研究，如今，无功/电压的管理往往侧重于无功的管理和电压的管理这两个方面。

侧重无功的管理的方法有以下几种，一种是可以采用通过对电力系统中有功和无功的分布进行调整使得电压得以稳定，这种方法将直接影响着系统的运行方式。还有一种方法是通过对无功电源的调整安排改善整个电力系统的电压稳定性。但是这种方法忽略了有功损耗对整个系统的影响。另外一种方法是，将无功储备的管理类似于一个优化问题来处理，这种方法是通过对发电机的无功注入进行重新合理的安排，使发电机的无功储备得到增长，进而提高电力系统整体的电压稳定性，同时，这种方法也能够使得有功分布不做改变。该方法的最终目的是将发电机的无功储备提升到最大，而将有功损耗降到最小。

侧重于电压的管理的方法是通过对区域划分的了解，对区域内节点情况的掌握，选出区域内的电压中枢节点，并将节点的电压保持在所规定的范围内，通常用到的方法是无功储备以及无功补偿。

在实际的电力系统的无功/电压管理中，需要将无功管理与电压管理的方法相结合。通过对所划分区域的无功/电压管理，保障每个区域的电压稳定性，从而才能够确保整个电力系统的电压稳定性，避免电压崩溃等事故的发生。不管是侧重于无功的管理还是侧重于电压的管理，最终的目的都是为了能够提高电力系统的电压稳定性，防止电压崩溃现象的产生。

4 结 语

由于某个薄弱区域的电压不稳定得不到及时的处理会造成大规模甚至是整个电力系统的电压崩溃。所以，根据特定的标准将电力系统划分为不同的区域，对区域中容易产生电压崩溃的节点进行重点监视，及时解决出现的问题，可以有效的防止电压崩溃等事故的发生。本文提出了无功/电压管理的方案，可以有效的解决区域电压的问题，从而确保整个电力系统的正常运行。

参考文献：

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