電力系統電壓穩定問題分析研究

胡德江 馮婧

摘 要：近年來，隨著社會經濟的不斷發展、電力需求的不斷增長和電力網絡系統的連接，受到各種因素的影響，電力系統的運行已經接近極限狀態，電壓的穩定問題日益凸顯。電壓的穩定一般是在靜態和動態的情況下發生。本文將從電力系統電壓穩定方面進行分析，針對具體的運行情況提出相應的措施。

關鍵詞：電力系統 電壓穩定 措施

中圖分類號：TM712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（c）-0037-02

當前社會的發展與電能的使用是息息相關的，電力系統的發展為人們的生活和生產提供了很大的支持。電力系統的良好運行需要充分滿足穩定性的發展需求，電力系統的穩定性包括電壓的穩定性、頻率的穩定性和功角的穩定性，其中電力系統電壓的穩定性一直受到社會的廣泛關注，也是當前電力方面研究的主要領域。以前對于電力系統的研究，更多的是針對靜態電壓進行研究，當前社會電力系統的不斷發展，人們開始意識到電壓穩定的重要性，開始進行對電壓穩定的研究。目前，我國對于電力的需求越來越大，電力系統承受著超高壓和重負荷的現象，需要通過對電力系統的完善，改善這種現狀。在我國社會經濟快速發展的時代，電能的需求量也是越來越大，電壓的穩定問題也逐漸突出，需要采取有效的措施進行改進。

1 有關電力系統電壓穩定的內容闡述

電力系統的穩定是一個統一的整體，對于其穩定性的研究也是針對一個整體進行研究。電力系統的穩定性方面包括穩定和不穩定兩種狀態，但是電力系統的不穩定性表現為多種不同的形式，不穩定性也是根據系統的失穩特性、擾動大小和時間的不同進行分類。只有從中分析出電力系統失穩的主要因素，才能夠針對特定的問題采取恰當的計算分析方法，從而采取有效的措施進行控制，提高系統的安全運行水平，不斷優化電網的運行結構。

電力系統的穩定性主要是指在給定的初始運行方式下，系統在受到擾動之后，還能夠找到相應的平衡點，保證大部分的系統處于未越限的狀態，保證系統整體的完整性。當處于一種初始運行狀態時，電力系統中的母線能夠保證電壓的穩定，是在基于負荷需求平衡的一種條件下保持電壓穩定。在該種運行狀態下，電壓失穩的原因主要是母線上的電壓突然升高或者是下降，當電壓不能保持穩定時，電力系統中的負荷就會失去平衡，就會出現跳閘的情況。

電壓的穩定存在三種狀態：動態電壓穩定、靜態電壓穩定和暫態穩定。（1）通常分析電壓動態穩定情況時，主要應用線性微分方程來描述，了解電壓中各個元件運行的一種動態情況，當系統處于一種小擾動情況下，分析電壓的穩定性；（2）靜態穩定是在動態穩定的基礎上進一步簡化，在平衡點處電壓的穩定狀況；（3）暫態穩定是當處于一種大擾動狀態下，電力系統中電壓的穩定狀況。

2 電力系統電壓穩定的研究方法分析

電力系統中有關電壓穩定的情況主要有：電力系統的運行點與電壓失穩的距離；電力系統中會引發電壓失穩的薄弱環節；對于干擾電壓穩定的故障區域分析和選擇。

2.1 靜態電壓穩定的分析方法

2.1.1 靈敏度分析方法

靈敏度分析方法主要是利用潮流方程進行計算，分析變量之間的各種關系，當系統處于某種擾動狀態時，通過對各種變量之間的靈敏度判斷系統的穩定性，當靈敏度的系數不斷增大時，系統就會存在不穩定性，當趨于無窮大時，系統發生崩潰。在實際使用該方法時，需要將電壓的崩潰點定義為負荷的極限點，然后判斷電壓的穩定性情況。

2.1.2 最大功率法

該種分析方法主要是將電力網絡向負荷母線輸送運行作為一種極限運行狀態，當負荷需求超過電力網絡的極限傳輸功率時，系統中的電壓將會失去穩定性。這種電壓穩定的分析方法是基于PV和QV曲線的電壓穩定方法，將電網中的某一個節點作為母線進行研究，確定所需的無功功率。

2.2 動態電壓穩定分析方法

當系統受到小擾動時，可以利用動態電壓穩定分析方法進行電壓穩定性分析，該種分析方法主要是研究與有關元件的動態性分析，對于影響電壓穩定性的因素，考慮到發電機、無功無常設備以及負荷存在的狀態，其中還有OLTC技術對網絡輸送功率的影響，通過提高網絡的最大輸送功率，來保證電壓的穩定性。電壓穩定是一個動態問題，系統中的發電機和負荷的動態特性都對電壓的穩定有一定的影響，小擾動分析方法的研究，建立動態化的分析模型，方便各元件的有效使用。

3 電力系統電壓穩定的有效控制

當電力系統處于正常運行狀態時，為了保證電壓的穩定性，就需要針對發電機的額定功率、負荷等進行分析，對存在的問題進行調節，保證系統中電壓的穩定性，如果電力系統發生故障，電壓就不能保持正常的穩定性，就需要采取措施控制。

3.1 無功補償的方法應用

對于電力系統穩定性的分析，采用的無功補償的方法有并聯電容器組法和SVC等。電力系統中，電容器的過度使用會發生損壞，也就相應地影響到電壓的穩定性和功率的不平衡性。有時過度的擾動會造成電容器的損壞，電壓也不容易恢復，通過電容器之間的并聯，可以進行無功補償。SVC和STATCOM是目前電壓穩定中采用最多的動態無功補償設備，設備的應用能夠有效提高系統電壓穩定性，SVC可以通過對稱或者是不對稱的方式運行，而STATCOM始終保持對稱的方式運行。

3.2 變壓器分接頭的緊急控制

OLTC的應用主要是對母線中存在的電壓負荷進行調節，保證系統的正常運行，能夠將運行控制在一定的范圍內，一般電力系統中存在的接頭地方，不利于電壓的穩定。如果電力系統發生緊急狀態，OLTC就會起到一定的作用，防止電壓系統的崩潰，電力系統中的分接頭動作有利于增強電壓的穩定性，當負荷處于一種恒定狀態時，電壓的變動會降低網絡中功率的損耗。

分接頭緊急控制措施包括分接頭調節閉鎖和分接頭的逆調節，在發生緊急的情況下，通過暫時停止或者是延緩電壓的方式防止電壓的崩潰。

3.3 發電計劃的重新分配

在控制電壓穩定的基礎上，對于短期內發電計劃的重新安排，需要對現有設備進行控制，無需增加新設備，對于電壓的調度，會首先對功角的穩定性進行分析，考慮到電壓的穩定性，在保證電力系統安全和平衡的基礎上，也要考慮到一定的經濟性原則。

3.4 切除負荷

當電力系統的電壓出現失穩的情況時，可以通過切除負荷的方法制止電壓發生崩潰，能夠保證電力系統的安全運行。在電力系統中需要安裝阻止電壓崩潰的自動裝置，低電壓自動減載裝置能夠針對專門的電壓穩定問題，通過估計動態負荷模型參數，研究負荷最小切除量的計算，利用切除負荷和電容補償等的方式控制電壓的穩定性。

4 結語

綜上所述，對于電壓穩定性的研究，一直是電力系統安全運行過程中的研究重點，有關的電壓的穩定性主要是從電壓穩定的靜態和動態方面進行分析，其中負荷的特性是電壓穩定性研究中的重點。對于電壓失穩的情況需要從電力系統失穩的各種場景方面進行分析，采用相應的控制措施，保證電力系統的安全有序運行，根據電力系統穩定方面存在的問題，采取相對應的方式。

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