對電壓穩定情況的分析

雷鵬

摘 要：電壓穩定對于保障電力系統的安全運行至關重要，電壓崩潰造成的事故屢見不鮮。基于此，文章根據目前的電力系統運行方式，根據負荷的有功裕度以及無功裕度，對電壓穩定性進行了深入研究。

關鍵詞：電力系統；電壓穩定；有功裕度；無功裕度

引言

隨著電力系統的不斷發展以及改造升級，電壓穩定性的重要性越來越突出，電壓崩潰將會造成巨大的經濟損失。因此需要對電壓穩定性進行研究，以保證經濟和社會的正常運轉。目前世界上關于電壓穩定的研究方法中，比較受關注的是負荷裕度研究方法，通過不斷的增加負荷以及輸送功率來研究電壓的崩潰點。

本文正是基于負荷裕度方法對電壓的穩定性能進行了測試研究，研究結果為電壓對于電壓穩定的判別和在線控制都具有借鑒意義。

1 電壓崩潰點的計算

1.1 直接法。直接對方程組的解進行求解，獲得臨界點的特征值。用非線性方程將臨界點的值進行表述，在將靜態電壓臨界點用非零左或者右的形式進行表述。這種方法對于初始值較為敏感，當初始值較為合理時，計算速度較快，否則求得的值可能是錯誤的。同時，隨著方程的維數不斷增高，計算的精度以及速度可能會不太理想。此種方法，仍然需要更多的研究。

1.2 非線性規劃法。能夠用于求取靜態電壓的臨界點，將臨界點問題轉換為負荷的優化問題，通過非線性規劃方法求解指定的最大負荷裕度。其中較為重要的是對約束條件的確定。

2 基于π型電路的參數辨識

建立簡單的電路模型，有助于分析電壓的穩定性問題，所以由局部負荷等效的簡單電路如圖1所示。

通過對實際問題進行分析表明，支路的充電功率在35kv以下的電網中比較小，可以看作是無功負荷。但是在110kv以上的電網中，無功功率在電容中產生的有可能大于在電抗中產生的，這時的支路可以等同于一個無功電源。無功功率的改變也極大的受到了無功補償裝置的影響。所以簡單的支路模型不能夠反映支路的特性，采用下面的模型進行研究。

3 負荷功率極限計算

根據上圖，可以得到受端功率的表達式為：

研究3圖可以發現，在電路受端的無功功率越大，對于傳輸的有功功率來說則會越小，而受端電壓的大小對功率傳輸影響也較大。故本文的研究思路是，分別考慮有功負荷以及無功負荷對傳輸的功率極限的影響。

3.1 有功功率的極大值

3.2 無功功率極大值

下圖分別給出了在不同的有功功率下的P-Q曲線，和在不同有功負荷下無功對應的臨界電壓曲線。

在Pr=0時，Vr能夠，在0-VS之間變化，無功功率最大，臨界電壓則為最小；當Pr>0隨著Pr的增大，無功功率隨之減小，臨界電壓隨之升高。從上面的結論可以得到，求取無功的極大值時，為了保障結果準確性，一定要考慮有功影響。

4 結束語

根據無功功率以及有功功率極限的方法，運用代數運算求取負荷功率極限，運算速度較快。在考慮當前有以及無功負荷傳輸極限，使得計算的結果更加準確。