马东升

鹤岗诚基水电热力有限公司黑龙江154100

摘要：随着各种电力设备的精度不断提升，对电力系统稳定运行提出了更高的要求，因此，国内外对电力系统电压的稳定运行都有深入的研究。

关键词：电力系统；电压稳定性；研究现状；展望

一、前言

在电力系统运行的过程中，电压的稳定性对电力系统的稳定运行有着重要的影响，不稳定的电压容易造成电力系统的破坏，严重的会造成电力系统的瘫痪，影响电力系统的正常运行。

二、电压稳定的重要性

在电力系统运行的过程中,保证电力电压稳定可以有效提高电力系统运行效果,降低电力系统中负荷可能丧失、转移的现象,降低系统出现级联停电的可能性。在改该过程中,电力电压稳定对传输线路的跳闸状况可以有效避免,对整体供电的可靠性进行加强,已经成为保证安全、有效输电的关键因素。

电力电压稳定主要从两方面进行划分,实现对整体电力电压稳定性的提高。第一,从外界扰动性质进行划分可以将电力电压稳定分为大扰动电压稳定和小干扰电压稳定。大扰东电压稳定主要指系统在遭受大的扰动后保持电压稳定的综合能力,而小干扰电压稳定性恰恰相反。第二,从保证时间范围的角度出发,电力电压稳定主要可以分为短期电压稳定和长期电压稳定两方面。短期电压稳定主要是一扎动作原件对整体的动态进行处理,确保实现设备变压器的分接头。而长期电压稳定主要对设计慢动作的设备进行处理,保证电压的稳定性。

三、电压稳定分类

由于电压失稳的情况复杂多变，在研究电压稳定性时，需对电压稳定问题进行分类，其主要从两个角度进行划分：

1、界扰动的性质出发，可分为

（一）大扰动电压稳定。指电力系统遭受大的扰动后，如短路故障、切机等，保持电压稳定的能力。它由系统和负荷特性以及两者间连续和不连续控制及保护的相互作用所决定。

（二）小扰动电压稳定。指电力系统在遭受小的扰动后，如负荷的增加等，仍能保持电压稳定的能力。它受负荷特性以及给定时间内的连续和不连续控制作用的影响。

2、间框架的角度出发，电压稳定性可分为

（一）短期电压稳定。通常与快速动作元件如HVDC 变流器、感应电动机等的动态相应特性有关。当电力系统发生大扰动时，随着故障过程中发电机之间的相对摇摆，可能造成某些母线电压不可逆转的急剧下降，而发电机之间的相对摇摆可能并未超过其功角失稳的范围。

（二）中长期电压稳定。可能由于缓慢的负荷增长所引起，也有可能是发生在扰动后的系统恢复过程，与动态元件的调节过程有关。如调压变压器（OLTC）、发电机励磁限制器等动态恢复特性，会在系统无功补偿不足时，使系统过渡到不稳定的状态点，从而最终导致电压失稳。

四、电压稳定的研究方法

七十年代以后，尤其是近年来，许多学者从不同的侧重点对电力系统的电压稳定性的分析方法进行了研究。总结起来，可分为静态和动态两类。它们分别以潮流或扩展潮流方程，非线性的微分代数（DAE ）方程为数学模型来开展研究。

1、稳定分析方法

电力系统静态稳定分析方法是将电力系统电压稳定问题看作成一个静态问题，将系统的潮流方程或扩展潮流方程作为数学模型，指定某一稳定性指标，看方程是否存在可行性解。它是早期最常用来研究电压稳定的分析方法，根据其分析依据的不同，将静态稳定分析方法分为线性化法和裕度法。其中灵敏度法，特征值/ 奇异值分析法，潮流多解法，最大功率法等是最常见的线性化法。而连续潮流法，非线性规划法，最优乘子法，崩溃点法等是最常见的裕度法。

这两类方法常用于判断系统的节点或母线的薄弱部分，构造和计算系统某一状态的电压安全性指标，探求防止电压失稳甚至崩溃的措施，为系统后面动态稳定研究奠定了基础。现对几种常见的静态稳定分析方法进行研究分析。灵敏度法是基于常规潮流方程的线性化，将某些灵敏度的变化作为研究对象来分析电力系统电压稳定性的方法。这类方法研究较早，现在使用已较为普遍，对简单的电力系统电压稳定分析起着非常重要的作用。一般用于判断系统的节点或某些区域的薄弱部分，从而确定柔性交流输送装置等的安装位置。目前，常见的灵敏度指标有dVl/dVg，dVl/dPl，dVl/dQl 等（其中Vl，Pl，Ql，Vg 分别代表负荷节点的电压，有功功率，无功功率和发电机节点的电压）。该方法的优点是研究对象简单明确，计算量小。它的缺点是其指标不是动态指标，不能对系统的动态特性以及非线性特性进行描述，并且所运用的灵敏度指标也缺乏统一的规范标准。

2、稳定分析方法

动态稳定分析方法是在静态稳定分析方法的基础上发展起来的，电力系统的许多特性或元件都是动态的，例如柔性交流输电装置，继电保护的动作，OLTC 动态，网络的动态特征等，对分析电力系统都有着重大的影响。因此，此方法对探讨电力系统电压稳定的本质和电压失稳的机理都起着非常重要的作用。常用的动态稳定分析方法有以下几种：时域仿真法是将非线性的微分代数方程作为数学模型，采用数值积分的方法，考虑元件各种特性和约束条件来研究系统电压动态稳定的方法。此方法适合电力系统任何动态模型，是研究电压稳定最全面的一种方法，可用于研究电压失稳和崩溃的机理，特征以及预防和控制电压稳定方法的有效性等。但是该方法存在精确建模困难，计算时间长，实时性差等缺点。

五、电压稳定性分析展望和研究动向

1、电压稳定性分析模型

在电压稳定分析中,关注的是各母线电压的变化情况,故可对一些对电压影响较小的物理量的变化规律作某些近似假设,从而在模型的复杂性和合理性之间取得合理折衷.目前,电压稳定分析的很多方法尚未经历模型从复杂到简单的提炼过程,基于简单模型的分析结果往往值得商榷。

2、电压稳定性分析方法

所有基于静态的研究方法本质上都是利用潮流及其改进形式作为研究工具,未涉及系统动态,因而所得极限.通常只是功率极限.而非电压稳定极限,其合理性需要接受基于动态的研究方法的检验。但静态方法在获得系统极限运行状态,指导调度方面起到重要作用,也是动态分析方法的基础,在一段时间内将依旧存在且广泛应用。其关键问题是如何把握静态分析方法的应用范围和适用条件,如何衡量误差范围。此外,系统电压静态稳定和功角静态稳定的鉴别方法仍然是一个需要研究的课题。

3、电压稳定控制措施

为了达到实时电压稳定监视的目的,急需开发一种有实际物理意义并且适合在线应用的电压稳定指标。这种指标应该基于动态模型并且具有良好的线性。虽然裕度指标已经在实际系统中得到初步应用,但裕度指标的计算速度和过渡过程还需要加以提高和精确模拟,否则将会导致错误的结果。从目前研究看,尽管许多电压稳定指标已被提出,但由于各种指标都采用了不同程度的简化,其准确性与合

六、发展方向

电力系统的分岔现象复杂多样，而鞍结点分岔和霍普夫分岔只是静动态分岔现象中最简单也是最基本的分岔方式，而利用分岔理论研究电力系统电压稳定性问题，还__________有很多后续工作有待开展：

1、优化分岔算法。利用有效地数值方法和科学的计算机技术，优化各类分岔点的求取方法，使其更加精确简单。

2、完善数学模型。在现有的电压稳定性分析中，通常设定了很多理想化的假设条件，不能建立准确反映电力系统的实际运行状况的数学模型。因此，如何建立即简单又符合实际情况的数学模型是进一步的研究方向。

3、探索失稳机理。利用分岔理论对电压失稳和电压崩溃的机理做更深入的分析探索，分析分岔点与电压失稳的关系，从而制定出更为有效地预防控制与校正控制措施，保证电力系统的安全稳定运行。

4、开发分岔软件。现有的分岔软件都是国外学者开发的，且实用性较差，与电力系统电压稳定联系不紧密。开发自主产权，用于电力系统电压稳定安全运行分析判断的分岔软件是非常必要的。

5、理论与实际相结合。结合分岔理论，将电压稳定问题同电力市场结合起来作为下一步研究的方向，使其研究更趋于实用化。

结束语

在电力系统运行的过程中，电力电压稳定性的控制还存在一定的问题，这就需要电力系统的相关技术人员根据电力系统电压稳定运行的相关知识，对电压进行有效的控制，提高电压的

稳定效果。

参考文献

[1]闫志,杨玉婷.浅谈电力电压稳定及控制[J].中国科技博览,2012

[2]赵兴勇,张秀彬,苏小林.电力系统电压稳定性研究与分岔理论[J].电工技学报,2008