電力系統電壓穩定問題分析研究

袁露 高博 石寧

摘要：隨著國際經濟的快速發展，各行各業得到了了前所未有的進步和提高。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。

關鍵詞：電力系統；電壓穩定；問題

引言

隨著大規模交直流混聯電網的發展，電網的電壓穩定特性呈現出復雜形態。為了幫助系統運行人員比較準確地分析和量化電壓崩潰風險，研究和開發了一套具有較高應用水平、符合實際生產運行分析需求的電力系統電壓穩定評估與控制軟件，具有重大的現實意義。

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對電力系統電壓穩定性產生影響的因素分析

2.1電壓自身的調節能力

在日常生活以及工作的過程中，為了能夠對電力電壓的穩定性給予保障，需要清晰地認識電路電壓的調節能力。所以在對電壓穩定性進行保持的基礎上，通常情況下在符合相對來說比較高的地區對備用的無功電能進行設置，這樣做的目的能夠對無功補償量進行保障，保證電壓能夠獲得正常運行，與此同時還能具備相應的調壓能力；另外為了能夠對電力系統電壓的穩定性進行科學合理的控制，應該結合工作過程中的需求，在日常維護時，最大限度避免無功長距離輸送，進一步保證分區以及分層之間的平衡性，因此針對于這個方面的內容而言必須要引起高度的重視，從而去保證電力系統自身可以更加高效穩定的運行，促進我國經濟水平不斷的提高。

2.2電力系統負荷特點

該特點在一定程度上是現階段電力系統電壓穩定性分析的工作中不可忽視的重要問題，在實際運行時，對電壓穩定產生影響的因素比較多，其中比較重要的就是電力系統負荷。通常狀況下，由于電力系統負荷存在相對來說比較大的變數，特別是季節或者區域性變化，極易致使線路電壓存在不穩定現象。所以要加大對電力系統負荷特點進行分析，對于工作人員，要對其給與高度的重視，只有這樣才能對應急預案進行做好，促進電壓的穩定性。

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。

結語

總之對于電壓穩定性的研究長期以來都是作為電力系統運行過程中的重點的研究對象，相關的電壓穩定性則是需要從電壓穩定的靜態以及動態的方法進行分析，其中負荷的特性則是作為電壓穩定性研究的重點問題。對于電壓的失穩情況也是需要從電力系統的失穩各種場景做出相應的分析，通過應用相應的控制措施，可以更好的保證電力系統能夠安全有序的運行，根據其電力系統的穩定性方面的問題，采取相應的控制措施進行應對，保證電力系統的良好運行。

參考文獻

[1]王若松，馬平.基于L指標的含風電場電力系統無功電壓控制[J].青島大學學報（工程技術版），2017，31（01）：73-77.

[2]趙育林，鄧東強.電力負荷的電壓動態穩定性的數值仿真方法[J].電氣開關，2018，54（01）：78-80+103.

[3]史雁峰.改善電力系統局部電壓穩定指標精度的策略探討[J].中國高新技術企業，2017（26）：135-136.

[4]楊悅，李國慶，王振浩.基于可信性理論的含風電電力系統電壓穩定概率評估[J].電力自動化設備，2017，34（12）：6-12.

[5]劉光曄，楊以涵.電力系統電壓穩定與功角穩定的統一分析原理[J].中國電機工程學報，2017（13）：135-149.

（作者單位：河南安陽供電公司）