摘要：电力系统的未来发展趋向是大电网、远距离和高电压输电，这对科学合理应用能源、提升经济效益具有至关重要的意义，但与此同时也会给电力系统的稳定运行带来诸多新的问题。尤其是近年来发生的一些电压崩溃事故，使得电压稳定及控制问题成为国内外的热点问题之一。
关键词：电力系统；电压稳定；控制
电力系统电压失稳会导致大面积停电事故的发生，从而造成了巨大的经济损失和严重的社会生产生活影响，因此，一直以来就得到了广大电力工作者的重视和关注。对电力系统电压稳定的专业研究可以追溯到20世纪七八十年代，起初的研究主要集中于静态电压稳定方面，随着研究的不断深入，逐步从动态视角来研究电压稳定问题，它与电力系统稳态以及系统中各元件的动态特性等都有密切的关系，电压控制、无功补偿与管理、继电保护控制中心操作、功角（同步）稳定等都将对电力系统的电压稳定产生直接的影响。目前，随着经济的发展，电力需求的不断增加，电力系统已经走向了大电网、超高压、大机组、重负荷、远距离输电时代，这就不可避免会给电力系统电压的稳定性带来新的挑战，因此有必要对电力系统电压的稳定及控制进行研究，以保证电力系统的安全稳定运行。
一、保障提高电力系统静态稳定的措施
从电力系统静态稳定的本质来看，静态储备越大，电网静态稳定性越高。缩短“电气距离”是提高静态稳定的根本措施。主要措施包括以下几个方面：
1、减小线路电抗
采用分裂导线可以减小架空线路的电抗。对于电压为220kV及以上的输电线路，一般均采用分裂导线。这样既可以减小线路电抗，又加强了系统之间的联系，从而提高了电力系统的稳定性。
2、提高电力线路的额定电压
在电力线路始末端电压相位角保持不变的前提下，沿电力线路传输的功率基本上与电力线路额定电压的平方成正比。换言之，提高电力线路的额定电压相当于减小电力线路的电抗。因此，提高了电力系统的静态性。
3、采用串联电容器补偿
电力线路串联电容器补偿除了可以降低电力线路电压降落并用于调压外，还可以通过减少电力线路的电抗来提高电力系统的静态稳定性。但由于这两种补偿的目的不同，使用的场合、考虑问题的角度也就存在很大的不同。
一般情况下，串联电容器的补偿度愈大，愈接近于1，电力线路补偿后的总电抗愈小，从而可以提高电力线路的输送功率极限值，提高电力系统的静态稳定性。
4、改善电力系统的结构
改善电力系统结构的方法较多，对提高电力系统静态系统作用较明显的方法包括：一是加强系统联系，增加输电线路回数，减少输电线路电抗，使电力系统有坚强的网架，从而提高电力系统的静态稳定性。二是加强电力线路两端系统各自内部联系。三是在电力系统中间接入中间调相电力系统。
因此，电力线路经过的地区有地方电力系统或发电厂时，应尽可能地联合成为较大的联合电力系统，对于提高整个电力系统的静态稳定性有一定好处。
5、维持和控制母线电压
在电力系统正常运行中，维持和控制母线电压是调度部门保证电力系统稳定运行的主要和日常工作。维持和控制变电站、发电厂高压母线电压恒定，特别是枢纽厂（站）高压母线电压恒定，相当于输电系统等值分割为若干段，这样每段电气距离将远小于整个输电系统的电气距离，从而保证和提高了电力系统的稳定性。
二、影响电力系统暂态稳定的主要原因
1、负荷的突然变化。如切除或投入大容量的用户引起较大的扰动。
2、切除或投入系统的主要元件。如切除或投入较大容量的发电机、变压器和较重要的线路等引起了大的扰动。
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3、电力系统的短路故障。它对电力系统的扰动最为严重。
三、电力系统电压稳定控制
控制电压稳定的措施可分三类：预防措施、校正措施和紧急措施：
1、预防措施是在规划阶段考虑的，主要研究系统的无功规划问题，包括确定无功补偿容量和无功补偿设备的运行方式等。
2、校正措施是在系统运行阶段实时执行的，其作用是防止电压失稳初始状态的出现。这类措施主要依赖于系统的电压／无功调整。即系统中投运的电压／无功调整设备可控参数的重新设置。
3、紧急措施则是在系统电压失稳过程已经开始、校正措施已无法阻止电压失稳的进一步发展，为避免电压崩溃而采取的措施，如切负荷。电力系统正常运行时，需保证有一定的电压稳定裕度，可以通过保持发电机额定功率因数、提高负荷功率因数、合理安排系统中的无功分布等措施来实现，通过为校正措施。在电力系统出现故障等特殊情况下，当电压稳定裕度不足甚至趋于电压崩溃时，需要采取相应的控制手段保证系统的电压稳定性，即所谓的紧急措施。下面给出电力系统中几种常用的电压稳定控制措施。
3.1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。
（1）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。
（2）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。
3.2变压器分接头的紧急控制
OLTC的主要作用是在正常运行时调节负荷母线的电压，在允许范围内。分接头动作一般不利于电压稳定，在系统紧急状况下，OLTC和发电机过励限制器（OEL）等慢动态装置的相互作用可能引起电压失稳，这种情况在负载为电压敏感负荷时尤为明显。但在有些情况下，分接头动作有利于增强电压稳定性，如：在恒功率负荷或感应电动机负荷以及存在感应风力发电机的情况下，因为对于恒功率负荷，配电网电压升高会降低网络中的有功功率和无功功率损耗，而对于感应电动机和感应发电机，其无功功率一电压特性为负的斜坡特性，即电压升高时，吸收的无功功率会减小。分接头的紧急控制措施包括分接头调节闭锁和分接头逆调节，即把控制母线由配电侧转为输电侧。
3.3切负荷
当其他控制措施都无法阻止系统趋向电压失稳时，切负荷是制止电压崩溃的最后手段，它是保证电力系统继续安全运行的最后防线。因此在电力系统中需要有能阻止电压崩溃的自动装置，低电压自动减载装置就是专门针对电压稳定问题提出的。
结束语：
总而言之，电力系统的电压稳定及控制研究，其根本目的在于探寻出高效的分析电力系统的薄弱环节、稳定程度、增强稳定的具体举措以及各种应急策略等的路径，从而预防电压崩溃现象的出现。目前，我国针对电力系统的电压稳定及控制研究取得了一定成果，但对于电压稳定的本质与功角稳定关系等方面的认识还不够全面，具体理论与方法研究还不够完善，因而需要继续加大相关研究的力度与深度。
参考文献：
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[3]王春莉，张广渊，胡俊辉.多类型现场总线在工业自动化控制中的综合应用[J].机械设计与制造，2003（01）
论文作者:梅宇1,杨畅1,徐明虎2,陈斯斯1,王硕1
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/23
标签：电压论文; 电力系统论文; 稳定论文; 措施论文; 系统论文; 静态论文; 电容器论文; 《电力设备》2017年第16期论文;