如何确保电力系统电压稳定性

靳择民

（中广核风电有限公司西南分公司，云南 昆明 650000）

如何确保电力系统电压稳定性

靳择民

（中广核风电有限公司西南分公司，云南 昆明 650000）

本文将从电力系统稳定性入手,就电力系统稳定性发生的原因,造成的影响以及怎样对电力系统电压稳定性进行控制,并提出了电力系统电压稳定性分析和发展现状．

电力系统；稳定性

近些年来，随着国家经济的发展，用电需求也越来越多，国家在大力上马发电设备的同时,不同区域电力发展部均匀现象日益突出，像内蒙古等省份是发电大省，这些省份发出的电力通过高压输电输送到东部发达省份，但是随着发电设备的增多，电网建设无法跟上发电设备的速度的问题日益突出，从而造成电力系统运行的不安全因素大幅增加，其中，电力系统的电压不稳是影响电力传输主要因素，在世界各地多次发生因为电力系统的电压稳定性问题而造成的大范围停电事故，因此，需要对电力系统电压稳定性进行深入分析，了解其产生的原因并找出应对措施，从而有效防止因电力系统电压的稳定性而造成的损失。下文将就电力系统电压的稳定性研究进行阐述。

1 电力系统电压的稳定性简介

电力系统是指由发电、输电、变电、配电和用电等环节所构成的，它通过电网将发电环节和终端用户紧密的连接起来，电力系统中的发电设备通过使用燃烧煤炭、天然气或者是蓄水发电以及风能等进行发电，而后将这些发出来的电力通过电网的输配送入各个用户家里。电力输送网络所起作用是为电力输送建立通道，发电企业主要负责发电，企业负责用电，中间的电力输送则全部通过电网来进行，电力系统是一个有机的的整体，局部收到影响将会影响整个整体，在这当中，由于企业或个人的用电都具有一定的时间阶段性，因此在这当中会造成用电端负荷的变化，这种变化具有一定的规律性，掌握规律后即可以解决，但是在电力系统的运行过程中，有时电力负荷的变化时没有规律可循的，例如自然界的干扰和其他一些干扰因素都会对电力系统电压的稳定造成影响，在电力系统中形成杂波，这些影响轻则影响电能的质量，重则则会造成电压崩溃或频率崩溃。影响电力系统稳定性的因素主要有：无功电源的无功功率、电压控制极限、负荷特性、电压控制装置的控制方法。在以上这些因素当中，负荷特性是最直接、最关键的因素，随着电力发展步伐的加快，发电设备和用电负荷分离的情况越来越普遍，因此用电端的用电负荷特性对电力系统的电压稳定性影响最为直接和重要。电力系统的电压稳定性是指电力系统在额定运行和收到外界干扰后电力系统中母线都持续地保持可接受电压的能力，电压的不稳定是一种发生在局部的现象，但是这一发生在局部的不稳定可能会引发连锁反应，进而有可能会造成整个系统的电压崩溃。随着近些年来用电负荷日益增大，发电和输电设备经常处于满负荷运行的情况，发电设备和用负荷分离的情况日益广泛，同时由于在电力系统中大量的并联电容器组进行电压的补偿，在对电压进行补偿的同时也将向系统发出的无功功率大幅下降，这些都造成了由于电压稳定性问题而引起的电压崩溃事故多次发生。

2 由于电力系统的电压稳定性造成的不稳定现象

在20世纪70年代以前，由于电力系统的电压稳定性造成的电力系统稳定的主要问题是静态稳定和暂态稳定。但是近些年来，随着用电需求的增加，电力电网规模的扩大，电力电网逐渐演变成了大电网、超高压、大机组和远距离输送的现状，在这当中，电压失稳、频率失稳和振荡失稳变成了主要的问题。

3 对电力系统的电压稳定性的分析

现如今，对电力系统的电压稳定问题主要通过采用有两种方法进行分析：（1）根据潮流方程而建立的静态分析法，（2）根据微分方程而建立的动态分析法。

静态分析法建立的数学模型是建立在潮流方程的基础之上的，其原理是把电力网络的潮流极限作为静态电压稳定极限。静态分析法的另一种方法是潮流多解法，其是以一对相关邻近潮流解之间的距离来判断电压的稳定性。随着科技的进步，对于电压稳定问题研究的加深，人们渐渐意识到建立电力系统的动态模型是解释电压失稳的主要方法，现在广泛采用的动态分析法是小干扰分析法、动态时域仿真法等几种。下面将就动态分析法进行介绍：（1）小干扰分析法是将描述电力系统动态行为的非线性微分代数方程组在运行点处线性化，形成状态方程，通过研究线性化系统来判断系统的稳定性特征的方法，小干扰分析法在电压稳定性研究中已经得到了广泛的应用，主要是用来检验电力系统电压稳定机理解释的合理性，分析动态元件在小扰动下对电压稳定性的影响等。（2）电压稳定性的时域仿真分析，是一种用于分析大扰动作用下的电压稳定性问题的方法，此种方法可以很好的揭示电压稳定性机理特别是深入考察元件动态特性对于电压崩溃过程的影响，为分析电压崩溃的机理提供可靠信息，同时可以体现出防止电压失稳的预防及校正措施的效果。一般电力系统模型可以用微分和代数方程组进行描述，在用电压稳定性的时域仿真分析中，最为关键的仍然是适合于暂态电压稳定性研究的元件特别是综合负荷的动态模型问题，仿真结果的误差是由仿真所用模型的准确性所决定的，时至今日，发电机组和输电网络的模型已经相当成熟，但是电力系统的负荷模型仍然相对简单，因此，能否用适当的负荷模型是制约仿真结果正确性的关键。

4 应对电力系统电压失稳的措施

电力系统稳定问题的物理本质是系统中的功率平衡问题，由于电力系统中的节点无功功率不平衡而造成的节点电压的变化，因此，电力系统在最终能否恢复稳定还是要依赖于电源与负荷的无功功率的变化速率。

结语

随着国家经济的发展,用电需求也越来越多,国家通过将电力富裕省份的电力用高压输电的方式输送到东部用电大省，从而实现了电力的合理调配，但是在用电网进行输送电的过程中，电力系统的电压稳定性逐渐为人们所认知，近些年来，在世界各地多次发生因为电力系统的电压稳定性问题而造成的大范围停电事故,这些事故都造成了巨额的经济损失，因此,我们需要对电力系统电压稳定性进行深入分析,了解其产生的原因并找出应对措施,从而有效防止因电力系统电压的稳定性而造成的损失。

[1]Thierry Van Cutsem ．电力系统电压稳定性[M]．北京：电子工业出版社，2008（02）．

[2]周双喜． 电力系统电压稳定性及其控制[M]．北京：中国电力出版社，2004（01）．

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