電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析

王鑫

摘 要：電網(wǎng)作為一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大系統(tǒng)，其穩(wěn)定性對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的安全運(yùn)營(yíng)而言有著至關(guān)重要的影響。也正因如此，如何做好電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析，則早已成為現(xiàn)代電力企業(yè)工作的重中之重。該文結(jié)合個(gè)人專業(yè)所學(xué)與國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)，從電網(wǎng)穩(wěn)定性的基本概念及其重要性入手，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性進(jìn)行簡(jiǎn)要地闡述與分析，并根據(jù)不同的電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題及其特點(diǎn)情況，提出相應(yīng)的研究方法與對(duì)策。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng) 穩(wěn)定性 重要性

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（b）-0197-01

近年來(lái)，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題也受到了越來(lái)越多人們的關(guān)注。不僅僅因?yàn)殡娋W(wǎng)的穩(wěn)定性影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的安全運(yùn)營(yíng)，還直接關(guān)系到人們生產(chǎn)、生活能否順利進(jìn)行。所以，如何確保電網(wǎng)穩(wěn)定性則已成為現(xiàn)代電力企業(yè)工作的重中之重。

1 電網(wǎng)穩(wěn)定性的基本概念及其重要意義

1.1 電網(wǎng)穩(wěn)定性的基本概念

電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)就是指在電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)在同步運(yùn)行狀態(tài)之下，其輸送出的電功率是定值，與此同時(shí)電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓及支路功率潮流也是定值。反之，如若不能保證同步，電網(wǎng)則會(huì)失去穩(wěn)定狀態(tài)。如若對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析則可以看到，電網(wǎng)穩(wěn)定性主要包括以下三種：第一，電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定；第二，電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定；第三，電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定，是指電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行下受到微小干擾的穩(wěn)定性問(wèn)題。也就是說(shuō)電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，如若有一瞬時(shí)受到了微小干擾，且干擾在消失以后，電網(wǎng)還能夠恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)?；蛘唠娋W(wǎng)在永久性的微小干擾下，電網(wǎng)系統(tǒng)在經(jīng)歷一個(gè)暫態(tài)過(guò)程后達(dá)到一個(gè)全新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。而上述狀態(tài)，都稱之為靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。

電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定，是指電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中受到大干擾后，經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程，重新恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)或直接達(dá)到一個(gè)全新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式，此時(shí)可以認(rèn)定電網(wǎng)在這一運(yùn)行方式下是暫態(tài)穩(wěn)定的。

電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，是指在大規(guī)模互聯(lián)電網(wǎng)中，往往一個(gè)干擾所產(chǎn)生的影響是要在它發(fā)生幾秒鐘、幾分鐘、幾小時(shí)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間之后才能體現(xiàn)出來(lái)，而這所造成的穩(wěn)定性影響可以說(shuō)是事前無(wú)法預(yù)測(cè)的，也正因如此需要電網(wǎng)擁有動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

1.2 電網(wǎng)穩(wěn)定性的重要意義

電力建設(shè)作為我國(guó)國(guó)民基礎(chǔ)建設(shè)的重中之重，其不僅關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平，還有各個(gè)行業(yè)發(fā)展的命脈。而通過(guò)有關(guān)數(shù)據(jù)分析可以清楚地看到，近些年來(lái)，我國(guó)對(duì)電量的需求正以每年10%左右的增幅而遞增，大量電網(wǎng)被搭建與擴(kuò)建，尤其是聯(lián)合電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行方式更是越發(fā)復(fù)雜，遠(yuǎn)距離大功率輸電線路加大了電網(wǎng)系統(tǒng)性事故的發(fā)生概率，嚴(yán)重影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，給工業(yè)生產(chǎn)用電，人們的生活用電都帶來(lái)了巨大的影響，造成了巨大的損失。因此，如何提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，做好電網(wǎng)穩(wěn)定性工作儼然已經(jīng)成為當(dāng)今電力企業(yè)工作的重中之重，對(duì)構(gòu)建和諧社會(huì)主義社會(huì)有著巨大的影響。

2 對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的研究方法與對(duì)策

通過(guò)以上對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的分析，可以看到電網(wǎng)穩(wěn)定性主要包括三種，而要想確保電網(wǎng)穩(wěn)定性則必須要根據(jù)不同穩(wěn)定性問(wèn)題的實(shí)際特點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的研究，提出相應(yīng)的解決對(duì)策，具體如下。

2.1 小干擾下的電網(wǎng)穩(wěn)定性研究

針對(duì)小干擾下的電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題，可以采取數(shù)學(xué)模型對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行線性化處理，目前我國(guó)普遍采用頻域法對(duì)電網(wǎng)參數(shù)矩陣的特征值和特征向量進(jìn)行計(jì)算，以此來(lái)確定電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，用以解決小干擾下的電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題。

2.2 大干擾下的電網(wǎng)穩(wěn)定性研究

對(duì)于大干擾下的電網(wǎng)穩(wěn)定性研究，無(wú)一例外采用的都是時(shí)域法，進(jìn)行非線性方程組求解，即各種數(shù)值積分方法。而運(yùn)用時(shí)域法的最大優(yōu)點(diǎn)則在于不管是多么復(fù)雜的電網(wǎng)，其都能夠準(zhǔn)確地給出各變量的時(shí)間解。

而從能量角度可以看出，一個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的總能量隨著時(shí)間的變化率是負(fù)數(shù)時(shí)，是一個(gè)能耗系統(tǒng)，它最后總是會(huì)回到它的最小儲(chǔ)能位置上。而最小儲(chǔ)能位置則是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的量度。如若用微分方程組對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行表述，則具體如下：

式中：A表示一個(gè)常數(shù)矩陣。

而通過(guò)方程組也可以看出，如若A為非奇異矩陣，則系統(tǒng)中只會(huì)有一個(gè)平衡狀態(tài)，也就是穩(wěn)定性狀態(tài)。而如若F為非線性函數(shù)，則整個(gè)方程組會(huì)有多個(gè)解，也就會(huì)有多個(gè)平衡狀態(tài)。因此，在研究大干擾下電網(wǎng)穩(wěn)定性時(shí)，可以將電網(wǎng)穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化為非線性穩(wěn)定系統(tǒng)，從而能夠充分利用數(shù)學(xué)方法對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性求解，解決穩(wěn)定性問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)結(jié)合個(gè)人所學(xué)與國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)，提出了確保電網(wǎng)穩(wěn)定性的重要意義，并對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。同時(shí)也希望通過(guò)相關(guān)的闡述，能夠加大電力后備軍對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性研究的重視，理解保障電網(wǎng)穩(wěn)定性的重要意義，進(jìn)而將加強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性的研究與分析放在電力企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的首要位置，盡可能地避免因電力系統(tǒng)故障而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長(zhǎng)。

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