提高電力系統穩定性技術分析

晁陽

摘 要：我國的電網系統隨著經濟的發展了較大的進步，有利于保障電力系統的穩定性，但是隨著客觀條件的改變，影響電力系統正常運行的因素逐漸增加，管理人員應當針對現如今的新情況進行對電力系統的穩定性的改進，加強其穩定性的程度，本文根據維護電力系統的穩定性的相關經驗，對能夠有效地保證電力運行系統的穩定性的相關技術進行分析。

關鍵詞：電力系統；穩定性技術；分析

由于我國的科學技術在不斷地進步，使我國的電力相關的工業得到了發展的空間，我國用于運行電力系統的相關設備，如變壓器以及發電機的單機容量在不斷擴大，電力系統中的機組規模逐漸擴大、電壓逐漸升高、電網的規模也在逐漸擴大，電網能否保證運行質量，對于我國的各個行業的順利運行起著關鍵性的作用，本文對幾種能夠保證電力系統的穩定性的技術進行研究。

1 電力系統的穩定性及其分類

電力系統與一般的運行系統之間存在差異，具有極其復雜的非線性特點，在進行動態性質的行為時，會出現一些不良現象，如電壓發生崩潰、頻率發生崩潰以及混沌震蕩的事故。電力系統保持較好的穩定性，就能幫助減少以上三種不良現象發生的可能性。我們可以將電力系統的穩定性能看成一個動態性的過程，一旦這個系統在日常工作中受到了客觀因素的干擾，使同步運行的電機以及電壓相角發生了重新調整，形成的新運行系統就可以被稱為電力運行系統的穩定性，電力系統的穩定性狀態可以被分為：動態穩定、靜態穩定以及暫態穩定。

動態穩定是穩定狀態的一種特殊情況，在電力系統被干擾之后，尤其是受到了較大的干擾的情況時，如果震蕩過程超過了三個運行周期，系統中的每一個同步電機都具有保持一致的性能，在這個過程中，除了常規性指令，還要考慮調壓器以及調試器的動作，負荷動的特性影響因素也不可被忽略。

靜態穩定一般是電力系統受到的干擾程度比較小的時候發生的，一般不會發生自震蕩以及失步周期性，系統能夠迅速回歸到原本正常狀態下的運行能力。

暫態穩定是指：當系統遭受較大干擾后，系統中的各同步電機還能保持同步運行到一個新的穩定狀態或者恢復到未受干擾前的穩定狀態的能力，小于三個蕩振的周期，約三秒以內。

2 確保電力系統穩定性的措施

目前，我國電力系統已步入大電網、大機組、超高壓、遠距離輸電時代，隨著電力系統的發展及其互聯，電力系統穩定問題也將越來越突出。有關電力系統穩定問題的研究已成為國內外電力界的熱門課題之一。因此，在當前，研究電力系統穩定問題的機理、以及提高電力系統穩定性的控制措施，具有重要的意義。

2.1 對送電系統的控制

改善發電機勵磁調節系統的特性：由電力系統功率極限的簡單表達式可知，減小發電機的電抗，可以提高電力系統功率極限和輸送能力。

改善原動機的調節特性：我們根據發電機功角變化對于再熱式輪機可以采用快速調節輪機汽門與帶有微機控制和帶有功角檢測儀的高速系統來消除故障后發電機輸入以及輸出功率之間的不平衡，交替關、開快速汽門，以縮短振蕩時間，提高暫態穩定。

快速操作汽閥（快關）：當系統受到較大干擾時，輸出的電磁功率突變，這時，如果原動機的調節裝置非常的準確、靈敏和快速，使得原動機自身的功率能跟上相應的變化的電磁功率，則能極大讓系統穩定性得以提高[2]。

切機：提高系統暫態穩定的基本措施包括減小原發電機大軸不平衡功率。方法有兩個一個是減少原發動機的輸入功率，第二個是增大發電機發出的電磁功率，當系統有充足的備用電機時，我們同時切除故障線，同時切除部門聯鎖發電機，這樣就能有效的增大系統穩定性。

2.2 采用附加裝置提高電力系統的穩定性

在輸電線路串聯電容：利用電容器容抗和輸電線路感抗性質相反的特點，在輸電線路中串聯電容補償線路中的電感來提高超高壓遠距離輸電的功率極限，從而起到提高系統穩定的作用。

在輸電線路中并聯電抗：改善遠距離輸電系統穩定性的重要措施之一就是將電抗并聯到輸電線路中。因為隨著輸電線路長度的增加，產生的電抗就會越大，隨之容抗也會變大，而增加的電容則會給線路帶來大量的無功，當線路負荷較輕情況下，線路中大量的無功會造成線路末端電壓過高。為改善這種情況，我們將電抗器并聯到輸電線路上來吸收由長距離線路所產生的大電容造成的無功功率，這樣，可以減小發電機的運行功角，提高發電機的電勢從而提高長距離輸電系統的穩定性。

將變壓器中性點改為小阻抗接地：電力系統發生接地短路情況時產生的暫態穩定和變壓器中性點接地情況有著重要的聯系。為了提高中性點直接接地系統的穩定性，我們利用電流流過阻抗會消耗有功功率原理將系統中變壓器的中性點改為經小阻抗接地，這樣系統短路時產生的零序電流經過變壓器中性點小阻抗后消耗有功這就增加了發電機的輸出電磁功率，減小了發電機轉軸上存在的不平衡功率，進而提高了系統的暫態穩定[3]。

2.3 非線性控制技術在暫態穩定控制中的應用

為提高電力系統運行的穩定性，除應對電網進行合理的規劃、建設、采取緊急措施之外，最主要的就是對相關部件采取有效的控制手段。根據電力系統采用模型的不同可選取不同的方法。通常對非線性系統進行控制的方法有：

Lyapunov直接法：在假設非線性控制系統的原點為平衡點，尋找一個正定Lyapunov函數，，且，在此基礎上求出反饋控制規律，使得，這就是正定函數的思想，當時閉環系統才會逐漸的趨向穩定。由此可見，要想使受干擾后的系統動態過程以較快的速度趨向平衡點則需要V越負越大。自適應、滑膜等控制設計都可以用Lyapunov直接法。

變結構控制方法：20世紀70年代中期科學研究者們開始研究變結構控制方法，該方法不但能有很好的全局漸進穩定性，而且它有很強的魯棒性，能抗外部干擾和參數的攝動。該方法的基本思想是：預先選定一個超平面，利用切換函數和高速開關將電力系統的相軌跡按照一定的規律驅動到超平面上，我們將該運動定義為滑動模態，其基本思想是，利用高速開關和切換函數將系統的相軌跡按一定的趨近律驅動到一個預先選定的超平面S（X）=0（稱滑行面或切換面）上，超平面上的系統運動稱為滑動模態（Slidingmode），且系統的滑動模態是逐漸趨向穩定的。

結束語

我國對于保持電力系統的穩定性已經做出了新的探索，除了本文中提到的幾項能夠有效保證電力系統穩定性的技術，還有許多新型的技術還處于實驗階段，能夠有效地解決電力系統中的一些突出性的問題，無論是我國還是外國對于其穩定性的研究都在持續進行中，我國的技術人員必須堅定信心，針對我國的電力系統當前的發展狀況，開發出更多能夠適用于我國的電力系統的穩定性的技術，使電力系統的供電質量可以滿足供電需求。

參考文獻

[1]與永源，楊綺雯.電力系統分析[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]陳衍.電力系統穩態分析[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3]李光琦.電力系統暫態分析[M].北京：中國電力出版社，2007.

[4]張振川，盛四清.如何提高電力系統運行穩定性[J].科技資訊，2011（19）