電力系統(tǒng)運(yùn)行中電壓穩(wěn)定性探討

韓 禹

長(zhǎng)春市中心醫(yī)院 吉林 長(zhǎng)春 130051

電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)社會(huì)發(fā)展有著極為重要的作用，不但能夠?qū)ξ覈?guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生促進(jìn)作用，同時(shí)還能夠?qū)κ袌?chǎng)運(yùn)行發(fā)展帶來(lái)積極的影響。電網(wǎng)電壓本身具備一定程度的不穩(wěn)定性，尤其是在進(jìn)行超遠(yuǎn)程傳輸?shù)倪^(guò)程中，當(dāng)基礎(chǔ)建設(shè)或是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性受到較為不利的影響，以至于國(guó)民的用電質(zhì)量無(wú)法得到有效保障。為了避免這一情況的出現(xiàn)，相關(guān)企業(yè)或部門(mén)在進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理的過(guò)程中，需要做好相應(yīng)的安全防護(hù)措施，加強(qiáng)管理強(qiáng)度，以此來(lái)確保電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性不會(huì)受到不利影響

1 電壓穩(wěn)定分類(lèi)

當(dāng)電網(wǎng)電壓處于失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與效率受到不利影響，而導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的原因本身具有復(fù)雜性與多樣性，因而在進(jìn)行處理前，需要對(duì)電壓的穩(wěn)定性進(jìn)行內(nèi)容分類(lèi)。

1.1 擾動(dòng)性質(zhì)

1.1.1 大擾動(dòng)

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，由于所承受的外界因素較為明顯，所帶來(lái)的擾動(dòng)性也會(huì)隨之提升，在這一背景下，電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式便會(huì)出現(xiàn)變化，發(fā)生類(lèi)似于短路現(xiàn)象或者是切機(jī)等問(wèn)題，從而導(dǎo)致供電質(zhì)量受到不利影響。為了確保電壓的穩(wěn)定性能夠不受影響，在進(jìn)行實(shí)際處理的工程中，需要將存在于系統(tǒng)中的荷載特性加以分析，并通過(guò)對(duì)不同電網(wǎng)系統(tǒng)本身所具備的自我保護(hù)機(jī)制來(lái)進(jìn)行有效控制，以此來(lái)起到保護(hù)的作用[1]。

1.1.2 小擾動(dòng)

相較于大氣擾動(dòng)，這種擾動(dòng)性質(zhì)本身相對(duì)較小，大多都是在原本的系統(tǒng)電壓中進(jìn)行負(fù)荷量的增加，并不會(huì)對(duì)電壓的穩(wěn)定性產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。而小擾動(dòng)性質(zhì)本身是會(huì)受到系統(tǒng)負(fù)荷特性的影響，在固定時(shí)間段中開(kāi)展相應(yīng)的控制工作，以此來(lái)滿足系統(tǒng)的運(yùn)行需求。

1.2 周期性質(zhì)

1.2.1 短期

一般來(lái)講，在周期性質(zhì)方面，會(huì)和動(dòng)作元件有著密切的聯(lián)系，比如說(shuō)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或者是變流器，這些設(shè)備都具備動(dòng)態(tài)化的應(yīng)用工作特性，倘若電力系統(tǒng)處于大擾動(dòng)狀態(tài)，那么在故障期間，所有的發(fā)電機(jī)本身都會(huì)具備一定的相對(duì)性，進(jìn)而導(dǎo)致存在部分母線附近的電壓數(shù)值會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。

1.2.2 中長(zhǎng)期

中長(zhǎng)期背景下的電壓穩(wěn)定是以動(dòng)態(tài)元件調(diào)節(jié)工作為主，在運(yùn)行過(guò)程中，很容易會(huì)受到負(fù)荷量的影響，負(fù)荷量增長(zhǎng)，便會(huì)引發(fā)系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)不穩(wěn)定的征兆，或者是在系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，相應(yīng)的控制設(shè)備需要一定時(shí)間來(lái)進(jìn)行自我特性的恢復(fù)，以此來(lái)滿足系統(tǒng)運(yùn)行中的補(bǔ)償需求，這樣也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電壓呈現(xiàn)出一種失穩(wěn)的狀態(tài)[2]。

2 電壓穩(wěn)定性破壞的原因電壓崩潰

從本質(zhì)上來(lái)講，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定性的問(wèn)題時(shí)，則意味著其本身的功率平衡受到了影響，因而想要確保電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，則一定要提前做好平衡點(diǎn)的安排工作。而在進(jìn)行電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制方面，則要對(duì)整個(gè)負(fù)荷母線進(jìn)行功率上的平衡控制，確保節(jié)點(diǎn)質(zhì)量能夠得到有效保障。當(dāng)電力系統(tǒng)處于電壓穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部所存在的接點(diǎn)所產(chǎn)生的無(wú)功功率會(huì)和負(fù)荷消耗所產(chǎn)生功率內(nèi)容產(chǎn)生抵消狀態(tài)，換句話說(shuō)，節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷消耗所形成的功率會(huì)呈現(xiàn)為平衡的狀態(tài)，這種狀態(tài)下，負(fù)荷母線中的電壓需求便會(huì)獲得滿足，并被抑制，以此來(lái)確保電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行下去[3]。反之，當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中處于失衡的狀態(tài)，有關(guān)系統(tǒng)的電壓便會(huì)呈現(xiàn)出不斷下降的狀態(tài)，以至于整個(gè)電壓產(chǎn)生崩潰的情況。

倘若電壓系統(tǒng)受到了擾動(dòng)的影響，自身的節(jié)點(diǎn)功率便會(huì)發(fā)生一定程度的變化，以至于失衡現(xiàn)象的發(fā)生，當(dāng)節(jié)點(diǎn)自身的功率發(fā)生改變時(shí)，無(wú)論其處于哪一部分，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的電壓相位產(chǎn)生變化，正因如此，在進(jìn)行系統(tǒng)管控與檢測(cè)的過(guò)程中，可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)電壓的相位運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，通過(guò)合理的手段來(lái)進(jìn)行內(nèi)容的調(diào)控，從而來(lái)確保整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)能夠相對(duì)穩(wěn)定。

3 電壓穩(wěn)定性研究方法及現(xiàn)狀

3.1 電壓穩(wěn)定性的研究方法

通常情況下，在進(jìn)行電壓穩(wěn)定性的研究過(guò)程中，會(huì)選用兩種不同類(lèi)型的方式方法，結(jié)合電壓的不同狀態(tài)開(kāi)展穩(wěn)定性的管理，從靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩個(gè)角度進(jìn)行內(nèi)容上的分析。通常情況下，靜態(tài)方法本身所表現(xiàn)的是系統(tǒng)的靜態(tài)模式，并不會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行較為明確的重視，通過(guò)對(duì)線路以及網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)進(jìn)行極限性的分析，從而來(lái)掌握能夠確保靜態(tài)電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)的極限數(shù)值，結(jié)合實(shí)際情況，利用節(jié)點(diǎn)電壓與電流輸送之間所形成的關(guān)系內(nèi)容來(lái)完成最終的穩(wěn)定性研究[4]。與其他技術(shù)相比，盡管靜態(tài)研究方法本身并沒(méi)有明確電壓穩(wěn)定所具備的本質(zhì)關(guān)系，不過(guò)因其本身所具備的特性，不但能夠方便進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，同時(shí)還具有極高的現(xiàn)實(shí)意義與使用價(jià)值，因而往往會(huì)被應(yīng)用在對(duì)電力系統(tǒng)電壓安全性的評(píng)估工作中，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)層面的分析來(lái)進(jìn)行有關(guān)防電壓崩潰的預(yù)防措施，以此來(lái)確保國(guó)民的生活供電不會(huì)因此受到不利影響。

與靜態(tài)電壓方法不同，動(dòng)態(tài)方法本身則是將電壓穩(wěn)定性所具備的本質(zhì)內(nèi)容為主要出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化作為影響因素，以此來(lái)分析電壓穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響內(nèi)容，比如說(shuō)，在進(jìn)行系統(tǒng)控制與管理的工程中，往往需要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并利用相應(yīng)的方程計(jì)算來(lái)開(kāi)展分類(lèi)計(jì)算，針對(duì)電力系統(tǒng)的不同周期進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的研究。一般來(lái)講，動(dòng)態(tài)電壓研究方法也可以被分為短期與中長(zhǎng)期兩方面，前者所指的是利用電壓穩(wěn)定性來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的符合管理，并利用直流電的快速特性來(lái)第一時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)相應(yīng)，以此來(lái)確保電壓穩(wěn)定性問(wèn)題能夠得到有效處理，而后者則需要對(duì)負(fù)荷慢動(dòng)態(tài)加以分析，利用相應(yīng)的補(bǔ)償裝置來(lái)提高電壓的無(wú)功功率，從而來(lái)確保電壓的穩(wěn)定性能夠得到有效保障。

3.2 電壓穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

通常情況下，在進(jìn)行電力系統(tǒng)的研究過(guò)程中，主要是從以下幾個(gè)角度來(lái)進(jìn)行電壓穩(wěn)定性的研究：

(1) 當(dāng)系統(tǒng)電壓處于臨界點(diǎn)，即將失去穩(wěn)定性時(shí)，對(duì)其本身所具備的失穩(wěn)點(diǎn)以及負(fù)荷裕度進(jìn)行相應(yīng)的研究與分析；

(2) 如何對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)容上的優(yōu)化，提高電壓的穩(wěn)定性；

(3) 對(duì)容易導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓產(chǎn)生失穩(wěn)的節(jié)點(diǎn)問(wèn)題加以分析，或者是尋找相對(duì)薄弱的區(qū)域，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行安全配置的研究與分析，以此來(lái)確保電力系統(tǒng)電壓出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。

3.2.1 電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷裕度

從官方定義來(lái)看，電壓穩(wěn)定負(fù)荷裕度是以指標(biāo)內(nèi)容為主，當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，會(huì)根據(jù)相應(yīng)的模式質(zhì)量進(jìn)行運(yùn)輸工作，這時(shí)對(duì)負(fù)荷或者是傳輸功率進(jìn)行內(nèi)容上的調(diào)整，使其不斷提升，便會(huì)逐漸接近電壓的臨界點(diǎn)，也就是我們所說(shuō)的電壓碰撞點(diǎn)，而從運(yùn)行點(diǎn)一直到崩潰點(diǎn)之間所產(chǎn)生的距離差距便會(huì)被叫作電壓穩(wěn)定負(fù)荷裕度。在對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行理解的過(guò)程中，可以將其看作是隨機(jī)變量中的一種，是利用對(duì)不同行為或者是狀態(tài)的分析來(lái)對(duì)電壓發(fā)生偏差進(jìn)行該類(lèi)型的評(píng)估，以此來(lái)完成風(fēng)險(xiǎn)的防控工作。在這一過(guò)程中，可以選用隨機(jī)響應(yīng)曲面法來(lái)開(kāi)展相應(yīng)的工作內(nèi)容，通過(guò)對(duì)最小樣本的數(shù)量來(lái)開(kāi)展估算工作，明確電力系統(tǒng)中所具備的不確定性負(fù)荷與電源內(nèi)容在狀態(tài)上能夠得到有效保障，對(duì)于后續(xù)的變量分析工作也會(huì)帶來(lái)積極有效的影響。

3.2.2 薄弱節(jié)點(diǎn)辨識(shí)

通常情況下，導(dǎo)致電力網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)大型電壓崩潰故障的原因都是從內(nèi)部發(fā)生的，或者是，當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)中所存在的薄弱環(huán)境受到?jīng)_擊時(shí)，整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性便會(huì)受到較為不利的影響。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防控的過(guò)程中，相關(guān)人員則需要先明確存在電網(wǎng)中的薄弱點(diǎn)或者是薄弱區(qū)域，標(biāo)記其本身所存在的位置，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行安全措施的安裝，以此來(lái)避免電力系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象發(fā)生。倘若以結(jié)節(jié)點(diǎn)角度進(jìn)行分析，可以從電力系統(tǒng)的連接性加以分析，倘若輸電網(wǎng)模型的分析質(zhì)量受到影響，便很有可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)產(chǎn)生連鎖故障的情況，因而，在模型分析前，相關(guān)人員需要了解無(wú)功功率與電壓之間所存在的關(guān)系內(nèi)容，并進(jìn)行性質(zhì)上的展現(xiàn)，通過(guò)動(dòng)態(tài)化的函數(shù)模型計(jì)算來(lái)進(jìn)行有效模擬，這樣不但能夠有效提高整個(gè)電力系統(tǒng)的管控質(zhì)量，同時(shí)還能夠?qū)﹄娏π袠I(yè)的安全運(yùn)行帶來(lái)積極有效的影響。在這一過(guò)程中，有關(guān)快動(dòng)態(tài)則是利用微觀尺度進(jìn)行系統(tǒng)故障的模擬展現(xiàn)，而宏觀尺度則更偏向于利用慢動(dòng)態(tài)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的演化，通過(guò)相關(guān)的方法，能夠在第一時(shí)間找到系統(tǒng)中所存在的問(wèn)題，并以此為基礎(chǔ)制定較為完善的管理措施，從根本上避免電力系統(tǒng)的安全性受到較為不利的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力資源是國(guó)民生活的保障，電力企業(yè)想要確保自身的經(jīng)濟(jì)效益能夠得到有效提升，就要加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的控制力度，加強(qiáng)薄弱節(jié)點(diǎn)的辨識(shí)能力，結(jié)合實(shí)際情況制定風(fēng)險(xiǎn)防控措施，以此來(lái)確保電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量能夠得到有效提升。