摘要：电力系统是一个庞大复杂的多变量非线性动态系统，确保电力系统正常运行的基本条件是安全以及稳定。随着电力市场化改革的不断深入，电网规模越来越大，远距离重负荷输电的局面会越来越明显，使得电力系统越来越频繁地在接近网络极限输送能力的状态下运行。本文对电力系统电压稳定问题分析进行研究
关键词：电力系统；电压稳定；问题
随着我国电力系统的高速发展，超高压电网以及特高压电网已经被投入运行，电力系统的电压稳定性问题更加引起人们的重视，人们对电网可靠性和供电质量的要求也在不断提高，因此对电力系统的电压稳定性进行分析具有着极其重要的实际意义。电力系统电压稳定问题的分析方法主要有静态分析法和动态分析法。静态分析法主要是通过系统潮流方程进行理论上的分析，而动态分析法则是通过各种仿真软件来进行更
1电力系统电压稳定的形式
电力系统的电压稳定性是指从给定的初始运行条件出发，遭受扰动后电力系统在所有母线上保持稳定电压的能力。它依赖于电力系统中保持或恢复负荷需求和负荷供给平衡的能力。可能发生的失稳表现为一些母线上的电压下降或升高。在发生电压失稳时，可能导致的后果包括系统中负荷的丧失、传输线路的跳闸、因元件保护动作导致系统的级联停电、因停电或不满足励磁电流限制的运行条件导致一些发电机失去同步等。根据相关文献可以把电力系统电压稳定的形式分以下四类。第一，动态稳定。系统用线性微分方程描述，计及元件动态及调节器的动态作用，判别系统在小扰动下的电压稳定性。第二，静态稳定。对动态系统作进一步简化，即假定发电机在理想的调节下，负荷用静态电压特性表示，从而使系统可以用代数方程描述时，判断系统在平衡点处的电压稳定性。研究系统静态电压稳定的主要作用是确定系统正常运行和事故后运行方式下的电压静稳定储备情况。第三，暂态稳定。系统用非线性微分方程描述，计及元件的动态特性及调节器的动态作用，暂态稳定可以用来判别系统在大扰动下的电压稳定性。第四，电压崩溃。系统在遭受扰动（大干扰或小扰动）作用下，系统内无功功率平衡状态遭到破坏，依靠调节器和控制器的作用，仍不能使的功率平衡得到恢复，从而导致局部或者整个系统中各节点电压急剧下降的物理过程。
2电压稳定性问题的分析
电压稳定性问题是电力研究工作中发展比较晚的分支，功角的稳定性开发研究工作是在发电机处于任何情况下同步运行的分析，然而在电力系统不能满足于负荷无功需求时在产生电压时候稳定情况，因此电压是否稳定主要是由于系统无功不够引起的。电力系统属于非常典型的动态系统，能够使电压稳定性应该从一下几个方面进行主要研究：第一，电力系统中稳态平衡点能够存在的可能性；第二，电压小干扰时候电力系统的稳定性；第三，电压大干扰时候电力系统稳定性以及系统电压失稳过程；第四，对系统中电压稳定性概率的分析，因此对系统中电压是否稳定的分析方法也有和多种。
3电力系统电压稳定分析方法
3.1静态电压稳定分析
在静态电压稳定分析方法中比较常用的方法主要有奇异值分解（特征值分析）法、潮流多解法、灵敏度分析法、最大功率法、崩溃点法这几种，它们都是在潮流方程或者是经过修改的潮流方程的基础上的，静态电压稳定的临界点在本质上都由电力网络的潮流极限来做，在线性化当前运行点处后再进行分析和计算；不同的地方是使用极限运行状态下不同特征的电压崩溃的判据与采用的求取临界点的方法。静态电压稳定分析法的好处是用一个简单的非线性代数方程实数解的存在性研究代替复杂的微分方程解的性态研究，它的坏处是把小干扰电压稳定的极限点用电力系统的潮流极限来做，并且静态电压分析法无法反映各元件的动态特性。
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3.2动态分析方法
电压稳定本质其实属于动态问题，因此在动态情况的分析下对电压稳定性影响能够得到体现，深入了解电压崩溃机理与检验静态分析结果。主要分析方法有下面几种：第一，时域仿真分析方法主要研究电压稳定的动态方面的方法如机理、过程、检验，时域仿真分析方法在电压稳定控制上仍然有一定的缺陷，包括：负荷模型的适用性、时间框架的处理等一般问题。第二，小扰动分析方法属于基于线性化微分方程用于系统受小扰动时采用的一种方法，主要是在描述电力系统中微分代数方程运行中消去的代数之间约束后从而形成系统矩阵，矩阵特征值和向量之间进行分析，通过对电力系统的稳定性与元件作用分析，在建立简单系统对应元件的相关动态模型的时候要多加注意。第三，能量函数方法采用直接估算动态系统的稳定性的一种方法，在避免耗时的时域仿真上有显着效果，这个方法是采用能量函数得到对应状态空间中能量的势阱，通过求取能量势阱边界对电力系统遭受扰动后稳定吸引域进行估计，进而判断电力系统对特定扰动下稳定性进行分析。
4电力系统电压稳定的有效控制
4.1预防控制
在系统进入电压警戒状态时进行，主要通过在系统运行于稳定边界时，设定无功校正装置的动作整定值，以及校正现场控制器的可控变量，将系统运行点拉回到稳定区域。
4.2变压器分接头的紧急控制
OLTC的应用主要是对母线中存在的电压负荷进行调节，保证系统的正常运行，能够将运行控制在一定的范围内，一般电力系统中存在的接头地方，不利于电压的稳定。如果电力系统发生紧急状态，OLTC就会起到一定的作用，防止电压系统的崩溃，电力系统中的分接头动作有利于增强电压的稳定性，当负荷处于一种恒定状态时，电压的变动会降低网络中功率的损耗。分接头紧急控制措施包括分接头调节闭锁和分接头的逆调节，在发生紧急的情况下，通过暂时停止或者是延缓电压的方式防止电压的崩溃。
4.3无功补偿
常用的电力系统无功补偿包括并联电容器组，SVC，STATCOM等。第一，机械投切的并联电容器。电容器的过度使用在特定的扰动下会恶化无功功率的不平衡，是电压崩溃的一个诱因。由于并联电容器的无功出力与端电压的平方成正比，当扰动后电压下降很大时，会导致电容器的无功出力大幅度降低，不利于电压的恢复。因而，采用并联投切电容器组进行无功补偿，在紧急情况下其作用有限。第二，SVC和STATCOM。这是目前电压稳定研究中，采用的最多的动态无功补偿设备，大量文献的研究结果表明，这些设备的使用可以有效提高系统的电压稳定性。在SVC结构中，滤波电路用来滤除高次谐波，其对于基波呈容性。SVC可以设计成对称或不对称方式运行（指容性和感性调节容量），而STATCOM总是以对称方式运行。SVC和STATCOM的主要区别在于超过其控制范围后的特性，这时的SVC和STATCOM分别相当于一个并联电容和一个恒流源。
结束语：
随着科技进步和经济的不断发展，电力负荷和电网容量迅速增加，电力工业向“大系统、超高压、远距离、大容量”发展。但随之而来的电压稳定问题愈加明显，引起业界广泛关注。近几十年来，世界各地发生了许多由于电力系统失稳导致的电力系统大面积停电事故，不仅造成巨大的经济损失，而且影响社会稳定。因此电压稳定性分析是电力系统运行面临的重要而复杂的任务。
参考文献：
[1]电力系统电压稳定分析方法综述[J].王卓欣，李禹鹏.电力与能源.2014（03）
[2]电力系统动态电压稳定分析方法综述[J].郑琳，田晨阳.科技风.2015（13）
[3]关于电力系统电压稳定性研究性综述[J].杨引娣，王静，关文宇.科技传播.2015（23）
论文作者:刘小利
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
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