（1安徽水利开发股份有限公司 安徽蚌埠 233000；
2云南省怒江州供电局 云南怒江 673100)
摘要：电力系统稳定运行是至关重要的，本文研究了电力系统暂态过程中功角、电压和频率稳定的机理，提出相应的控制措施，并运用到实际的多机系统中。通过在电网中进行仿真，未采取措施的电网发生故障时容易失稳，采取紧急控制措施后能够保持稳定，验证了本文分析方法的正确性。
关键词：电力系统稳定性；控制措施；电网
0引言
现代电力系统已发展为大规模的区域电网互联系统。电网跨区域互联带来巨大经济利益的同时，也会使暂态稳定性问题更加复杂。暂态不稳定性仍然是现代电力系统面临的最大威胁之一[1]。有效的实时暂态稳定性预测和应急控制至关重要。系统发生暂态失稳问题，其本质是发生大扰动后的系统送端功率过剩或者是受端有功不足，导致发电机组无法保持同步运行，同时，功角失稳与电压失稳相互影响。随着广域测量系统（WAMS）的广泛应用，基于PMU/WAMS的实时电力系统暂态不稳定性问题已成为热点研究课题之一，同时也出现了新的电力系统紧急稳控方法[2，3]。
针对于电网的稳定性分析，文献 [5] 通过对小水电建模进行电压的稳定的研究，但是没有具体仿真算例。文献 [6] 通过对频率的分析给出了具体的低频减载和高频切机的方案，但是频率的波动分析没有具体说明。文献 [7] 对小干扰分析进行了具体的回顾，但是没有具体的实例。本文针对于某区域电网分列运行的实际情况进行了频率稳定分析，电压稳定分析和小干扰稳定分析。通过分列运行对某区域电网稳定性影响做出了具体策略建议
1暂态稳定分析及稳控策略
1.1 单机系统中暂态功角稳定的原理及控制措施
当线路发生故障时，在哈密顿单机无穷大系统中，忽略阻尼，不计调节器和调速器作用，描述发电机暂态过程的数学表达式如下：
图4功角失稳机理
当识别出暂态不稳定时，我们应当尽可能的增大系统的减速面积，也就是采取切机措施。
1.2 多机系统的运用
对于复杂系统的多机暂态稳定分析，根据扰动发生后发电机转子之间的相对角度随时间的变化进行判断。从简单系统的关系可以推导出功率和功角是相关的，而在多机系统中发电机的功率是相对角的函数，相对角不断增大必将引起功率振荡，最后发电机不能同步运行。因此在后续的某区域电网分列运行的暂稳分析以发电机的相对功角随时间的变化进行暂稳判断的标准。
本文主要讨论多机系统为两群率先失稳模式下暂态不稳定判别方法，首先需识别、分离失稳的两群。实时分群的基本过程主要分为下面 2 个步骤。
a.实测广域测量系统每一个新时刻t数据更新后，计算当前时刻各发电机的预测功角，并将其从大到小对发电机排序。
b.计算上面序列中相邻 2台机组的预测功角之差，选出最大的功角间隙作为分割线，间隙上面的机群为超前机群S，间隙下面的机群为落后机群A。
对超前机群S和落后机群A分别进行等值，2个机群的等值参量为：
（2）在定量分析中不考虑原动机调速器的作用，认为原动机的输入机械功率为恒定不变。
（3）负荷模型：采用综合静态负荷模型。
2.3 故障设置
某区域电网分列运行后的暂稳分析主要是针对主网进行稳定分析。设置故障类型如下所示：
某区域电网某某二回线发生短路故障，针对可能导致某区域电网孤网运行的故障，校核低频、低压减载和高频切机措施的适应性。
图5 贡茨Ⅱ回线单瞬故障功角曲线
图7 某某Ⅱ回线单瞬故障母线电压曲线
根据上图可知，系统发生失稳现象，因此需要采取紧急控制措施。
采取稳控调整策略如下：
策略一：控制线路潮流极限，相应电站应配合减小机组出力。
策略二：由于某区域电网110kV线路多为单回线运行，某某主变到某某之间虽有双回线，但是一般为分列运行，网架薄弱。建议增加电力线路，增强网架结构。
采取以上稳控调整策略后，系统稳定性分析如下：
图8 采取控制后的功角曲线
在采取稳控调整策略后，电网中大部分机组的功角曲线均能在短时间内稳定下来，并且最终与参考机的相对功角差很小，不会超过180度，是功角稳定的。
图9 采取控制后的频率曲线
通过重要母线频率偏差曲线，可以看出在采取稳控调整策略方案后，电网中大部分母线频率仅有小幅度振荡后立即稳定下来，而某电站1号发电机母线由于故障过程中出力远大于负荷，因此有一段3秒左右的频率急剧上升的过程，但很快能稳定下来，并且维持在50Hz左右，频率稳定。系统的电压虽然初始有波动，但是很快能够保持稳定。
图10 采取控制后的母线电压曲线
3 结论
本文分析了暂态功角和电压稳定的原理，以及相应的控制策略。并针对某区域电网，对其稳定性进行了仿真分析，并提出了相对应的稳定策略。通过对某区域电网的电源出力和负荷进行比较分析，进行电源分列运行，并对分列运行后的功角稳定和电压稳定，对某区域电网以后的分列运行提出了对应的稳定策略。
参考文献：：
[1]朱方，赵红光，刘增煌，等.大区电网互联对电力系统动态稳定性的影响[J].中国电机工程学报，2007，27（1)：1-7.
[2]任伟，房大中，陈家荣，等.大电网暂态稳定紧急控制下切机量快速估计算法[J].电网技术，2008，32（19)：10-15.
[3]周野，宋晓芳，薛峰，等.电力系统不同形式紧急控制的统一分析[J].电力系统自动化，2015（23)：165-171.
[4]王锡凡.现代电力系统分析[M].科学出版社，2003.
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[6]胡剑琛，胡飞雄，李献，等。海南电网联网后的频率稳定与措施[J]，南方电网技术，2009，3（5）：31-35
[7]杜文娟，毕经天，王相锋，等。电力系统低频功率振荡研究回顾[J]，南方电网技术，2016，10（5）：59-67
论文作者:王久建1,刘晓欣2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/5
标签：电网论文; 稳定论文; 系统论文; 机群论文; 电力系统论文; 策略论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第21期论文;