電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問(wèn)題分析研究

袁露 高博 石寧

摘要：隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)得到了了前所未有的進(jìn)步和提高。電力系統(tǒng)的發(fā)展為人們的生活和生產(chǎn)提供了很大的支持。電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行需要充分滿足穩(wěn)定性的發(fā)展需求，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括電壓的穩(wěn)定性、頻率的穩(wěn)定性和功角的穩(wěn)定性，其中電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性一直受到社會(huì)的廣泛關(guān)注，也是當(dāng)前電力方面研究的主要領(lǐng)域。以前對(duì)于電力系統(tǒng)的研究，更多的是針對(duì)靜態(tài)電壓進(jìn)行研究，當(dāng)前社會(huì)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們開始意識(shí)到電壓穩(wěn)定的重要性，開始進(jìn)行對(duì)電壓穩(wěn)定的研究。目前，我國(guó)對(duì)于電力的需求越來(lái)越大，電力系統(tǒng)承受著超高壓和重負(fù)荷的現(xiàn)象，需要通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的完善，改善這種現(xiàn)狀。在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代，電能的需求量也是越來(lái)越大，電壓的穩(wěn)定問(wèn)題也逐漸突出，需要采取有效的措施進(jìn)行改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電壓穩(wěn)定；問(wèn)題

引言

隨著大規(guī)模交直流混聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定特性呈現(xiàn)出復(fù)雜形態(tài)。為了幫助系統(tǒng)運(yùn)行人員比較準(zhǔn)確地分析和量化電壓崩潰風(fēng)險(xiǎn)，研究和開發(fā)了一套具有較高應(yīng)用水平、符合實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行分析需求的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定評(píng)估與控制軟件，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1有關(guān)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的內(nèi)容闡述

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定是一個(gè)統(tǒng)一的整體，對(duì)于其穩(wěn)定性的研究也是針對(duì)一個(gè)整體進(jìn)行研究。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面包括穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩種狀態(tài)，但是電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定性表現(xiàn)為多種不同的形式，不穩(wěn)定性也是根據(jù)系統(tǒng)的失穩(wěn)特性、擾動(dòng)大小和時(shí)間的不同進(jìn)行分類。只有從中分析出電力系統(tǒng)失穩(wěn)的主要因素，才能夠針對(duì)特定的問(wèn)題采取恰當(dāng)?shù)挠?jì)算分析方法，從而采取有效的措施進(jìn)行控制，提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平，不斷優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要是指在給定的初始運(yùn)行方式下，系統(tǒng)在受到擾動(dòng)之后，還能夠找到相應(yīng)的平衡點(diǎn)，保證大部分的系統(tǒng)處于未越限的狀態(tài)，保證系統(tǒng)整體的完整性。當(dāng)處于一種初始運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電力系統(tǒng)中的母線能夠保證電壓的穩(wěn)定，是在基于負(fù)荷需求平衡的一種條件下保持電壓穩(wěn)定。在該種運(yùn)行狀態(tài)下，電壓失穩(wěn)的原因主要是母線上的電壓突然升高或者是下降，當(dāng)電壓不能保持穩(wěn)定時(shí)，電力系統(tǒng)中的負(fù)荷就會(huì)失去平衡，就會(huì)出現(xiàn)跳閘的情況。電壓的穩(wěn)定存在三種狀態(tài)：動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定、靜態(tài)電壓穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定。（1）通常分析電壓動(dòng)態(tài)穩(wěn)定情況時(shí)，主要應(yīng)用線性微分方程來(lái)描述，了解電壓中各個(gè)元件運(yùn)行的一種動(dòng)態(tài)情況，當(dāng)系統(tǒng)處于一種小擾動(dòng)情況下，分析電壓的穩(wěn)定性；（2）靜態(tài)穩(wěn)定是在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)一步簡(jiǎn)化，在平衡點(diǎn)處電壓的穩(wěn)定狀況；（3）暫態(tài)穩(wěn)定是當(dāng)處于一種大擾動(dòng)狀態(tài)下，電力系統(tǒng)中電壓的穩(wěn)定狀況。

2對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的因素分析

2.1電壓自身的調(diào)節(jié)能力

在日常生活以及工作的過(guò)程中，為了能夠?qū)﹄娏﹄妷旱姆€(wěn)定性給予保障，需要清晰地認(rèn)識(shí)電路電壓的調(diào)節(jié)能力。所以在對(duì)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行保持的基礎(chǔ)上，通常情況下在符合相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的地區(qū)對(duì)備用的無(wú)功電能進(jìn)行設(shè)置，這樣做的目的能夠?qū)o(wú)功補(bǔ)償量進(jìn)行保障，保證電壓能夠獲得正常運(yùn)行，與此同時(shí)還能具備相應(yīng)的調(diào)壓能力；另外為了能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)電壓的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)合理的控制，應(yīng)該結(jié)合工作過(guò)程中的需求，在日常維護(hù)時(shí)，最大限度避免無(wú)功長(zhǎng)距離輸送，進(jìn)一步保證分區(qū)以及分層之間的平衡性，因此針對(duì)于這個(gè)方面的內(nèi)容而言必須要引起高度的重視，從而去保證電力系統(tǒng)自身可以更加高效穩(wěn)定的運(yùn)行，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷的提高。

2.2電力系統(tǒng)負(fù)荷特點(diǎn)

該特點(diǎn)在一定程度上是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析的工作中不可忽視的重要問(wèn)題，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，對(duì)電壓穩(wěn)定產(chǎn)生影響的因素比較多，其中比較重要的就是電力系統(tǒng)負(fù)荷。通常狀況下，由于電力系統(tǒng)負(fù)荷存在相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大的變數(shù)，特別是季節(jié)或者區(qū)域性變化，極易致使線路電壓存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。所以要加大對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)于工作人員，要對(duì)其給與高度的重視，只有這樣才能對(duì)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行做好，促進(jìn)電壓的穩(wěn)定性。

3電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的有效控制

當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，為了保證電壓的穩(wěn)定性，就需要針對(duì)發(fā)電機(jī)的額定功率、負(fù)荷等進(jìn)行分析，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)中電壓的穩(wěn)定性，如果電力系統(tǒng)發(fā)生故障，電壓就不能保持正常的穩(wěn)定性，就需要采取措施控制。

3.1無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒☉?yīng)用

對(duì)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析，采用的無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ胁⒙?lián)電容器組法和SVC等。電力系統(tǒng)中，電容器的過(guò)度使用會(huì)發(fā)生損壞，也就相應(yīng)地影響到電壓的穩(wěn)定性和功率的不平衡性。有時(shí)過(guò)度的擾動(dòng)會(huì)造成電容器的損壞，電壓也不容易恢復(fù)，通過(guò)電容器之間的并聯(lián)，可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。SVC和STATCOM是目前電壓穩(wěn)定中采用最多的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，設(shè)備的應(yīng)用能夠有效提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，SVC可以通過(guò)對(duì)稱或者是不對(duì)稱的方式運(yùn)行，而STATCOM始終保持對(duì)稱的方式運(yùn)行。

3.2變壓器分接頭的緊急控制

OLTC的應(yīng)用主要是對(duì)母線中存在的電壓負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，能夠?qū)⑦\(yùn)行控制在一定的范圍內(nèi)，一般電力系統(tǒng)中存在的接頭地方，不利于電壓的穩(wěn)定。如果電力系統(tǒng)發(fā)生緊急狀態(tài)，OLTC就會(huì)起到一定的作用，防止電壓系統(tǒng)的崩潰，電力系統(tǒng)中的分接頭動(dòng)作有利于增強(qiáng)電壓的穩(wěn)定性，當(dāng)負(fù)荷處于一種恒定狀態(tài)時(shí)，電壓的變動(dòng)會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)中功率的損耗。分接頭緊急控制措施包括分接頭調(diào)節(jié)閉鎖和分接頭的逆調(diào)節(jié)，在發(fā)生緊急的情況下，通過(guò)暫時(shí)停止或者是延緩電壓的方式防止電壓的崩潰。

3.3發(fā)電計(jì)劃的重新分配

在控制電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，對(duì)于短期內(nèi)發(fā)電計(jì)劃的重新安排，需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行控制，無(wú)需增加新設(shè)備，對(duì)于電壓的調(diào)度，會(huì)首先對(duì)功角的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，考慮到電壓的穩(wěn)定性，在保證電力系統(tǒng)安全和平衡的基礎(chǔ)上，也要考慮到一定的經(jīng)濟(jì)性原則。

3.4切除負(fù)荷

當(dāng)電力系統(tǒng)的電壓出現(xiàn)失穩(wěn)的情況時(shí)，可以通過(guò)切除負(fù)荷的方法制止電壓發(fā)生崩潰，能夠保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在電力系統(tǒng)中需要安裝阻止電壓崩潰的自動(dòng)裝置，低電壓自動(dòng)減載裝置能夠針對(duì)專門的電壓穩(wěn)定問(wèn)題，通過(guò)估計(jì)動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型參數(shù)，研究負(fù)荷最小切除量的計(jì)算，利用切除負(fù)荷和電容補(bǔ)償?shù)鹊姆绞娇刂齐妷旱姆€(wěn)定性。

結(jié)語(yǔ)

總之對(duì)于電壓穩(wěn)定性的研究長(zhǎng)期以來(lái)都是作為電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的重點(diǎn)的研究對(duì)象，相關(guān)的電壓穩(wěn)定性則是需要從電壓穩(wěn)定的靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)的方法進(jìn)行分析，其中負(fù)荷的特性則是作為電壓穩(wěn)定性研究的重點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于電壓的失穩(wěn)情況也是需要從電力系統(tǒng)的失穩(wěn)各種場(chǎng)景做出相應(yīng)的分析，通過(guò)應(yīng)用相應(yīng)的控制措施，可以更好的保證電力系統(tǒng)能夠安全有序的運(yùn)行，根據(jù)其電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面的問(wèn)題，采取相應(yīng)的控制措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，保證電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王若松，馬平.基于L指標(biāo)的含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)無(wú)功電壓控制[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2017，31（01）：73-77.

[2]趙育林，鄧東強(qiáng).電力負(fù)荷的電壓動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的數(shù)值仿真方法[J].電氣開關(guān)，2018，54（01）：78-80+103.

[3]史雁峰.改善電力系統(tǒng)局部電壓穩(wěn)定指標(biāo)精度的策略探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2017（26）：135-136.

[4]楊悅，李國(guó)慶，王振浩.基于可信性理論的含風(fēng)電電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定概率評(píng)估[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2017，34（12）：6-12.

[5]劉光曄，楊以涵.電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定與功角穩(wěn)定的統(tǒng)一分析原理[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2017（13）：135-149.

（作者單位：河南安陽(yáng)供電公司）