（上海市电力公司市南供电公司 201199）
摘要：随着社会的不断进步，电网工程逐渐完成和成熟，对电力系统的运行和供应发挥了重要的作用。电力系统要想实现稳定运行需要保持电网中的电压趋于平稳，因此有关电压稳定的研究内容是人们一直以来关注的热点。电网具有庞大而又复杂的结构，在实际运行之中又会出现各种不同问题，所以对电网电压稳定性的研究需要基于具备特定特征的电网进行。本文以某电网为研究背景，主要探讨的是无功补偿对电网暂态电压稳定的影响。
关键词：无功补偿；电网；暂态电压稳定
引言：电网电压稳定问题涉及到的种类有很多，本文在某电网工程背景基础上分析了影响电网电压稳定的因素，然后介绍了关于电网电压稳定性分析的方法，最后对无功补偿对电网暂态电压稳定的影响进行了分析。
1.影响电网电压稳定性因素的分析
1.1暂态电压稳定
电网系统之中导致电压水平发生变动的影响因素之一是电压稳定性，这一问题主要受到系统内部的负荷特性与系统特性的影响。当电压水平处于平稳状态时，系统内部的负荷特性并不会对系统造成过大的影响，当电压水平遭受打击或者出现了其他故障时，此时电压支撑较为薄弱，系统内部的负荷特性就会对电压造成影响。
1.2无功功率的影响
电网运行之中如果存在无功功率传输的状态，此时电压需要依靠无功功率进行支撑，无功功率是为了支撑电力系统之中的磁场，在传送电力过程中会利用无功支撑对磁场进行作用，转变电磁能量。无功功率起到的是支撑作用，而不是在电力系统中做功，其主要的作用就是为电力系统之中的电气设备提供稳定的电压支撑，做好支撑角色就可以促使电力系统之中的设备正常工作[1]。无功功率对电力系统之中的诸多部分都有较大的作用和影响，电网运行需要依靠大量的元器件，元器件的正常运行会使用很多无功功率，电网运作过程中的用电负荷也会使用掉很多无功功率，电网中的承载用电负荷的设备例如变压器、大型家用电器、工厂用电装置等，这些设备在运行过程中会吸收许多电力系统内的无功功率，无功功率对于这些电力设备都会发挥作用。由此可见，无功功率与电压稳定之间是存在直接联系的。国内外对无功功率对电压的影响的研究中显示，要想促使暂态电压达到平稳的状态，那么电力系统中应该具备足够的无功功率。
2.电网电压稳定分析的方法
2.1电压稳定的静态分析
2.1.1非线性规划法
非线性规划法属于数学方法，利用函数性质与非线性约束条件对电压稳定值进行求取。主要是利用非线性的约束条件，在条件制约情况下，通过函数式子表达计算电力系统内部电压稳定临界点。
2.1.2奇异值分解法
奇异值分解法主要应用在解决矩阵问题上，可以通过潮流雅克比矩阵相关内容来对电力系统内部的电压值进行计算，一般采用其中最小奇异值作为电压稳定的标志。
2.1.3特征值分析法
特征值分析法主要是通过潮流计算方程研究雅克比矩阵中的特征值，可以利用对特征值的分析判断电网中的薄弱节点和薄弱区域。
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2.2暂态电压稳定分析的方法
2.2.1时域仿真法
时域仿真法利用的是微分-代数方程思想，通过在电力系统中划分非线性特征和动态特征，根据微分-代数方程求取电力系统在时间变化过程中的电压数值[2]。
2.2.2轨迹灵敏度法
轨迹灵敏度法是近年来电网公司较为常用的测量电压稳定性的方法，其主要依据的是分析动力系统动态响应参数随变量变化对结果的影响程度。在函数式子中，可以确定电力系统出现故障时系统内部的动态参数。轨迹灵敏度法能够对电力系统中的动态变化进行实时分析，这种方法和时域仿真法联合起来使用，对计算电网之中的暂态电压稳定有巨大的作用。
3.无功补偿对电网暂态电压稳定的影响分析
3.1并联电容器对电网暂态电压稳定的影响
本文选取的电网工程属于复杂大型区域电网，电网之中具备多个变电站，电网范围中的负荷分布较为广泛，要想监控所有的负荷节点电压确实非常困难。因此选取的是电网中的先导节点或者薄弱节点。实践中选取了电网工程中的两座变电站对其施以无功控制，通过对并联电容器在先导节点处起到的无功补偿作用进行分析，研究并联电容器对电网暂态电压稳定的影响[3]。
并联电容器在电网运行之中能够为电压的稳定提供无功功率，当前传统无功补偿方法中使用并联电容器是较为常见的，利用并联电容器可以调节电网暂态电压，使电压保持稳定。发现当利用并联电容器向电网运行系统供给无功功率Qc时，无功功率数值会伴随节点之中的电压U的变化而变化，两者之间的关系是：Qc=U2/Xc（1），Xc代表的容抗又可以表示成1/ C,因此（1）可以变为:Qc=U2 C（2）。并联电容器工作运行后，会使电网中的低压母线与众多数量的参数一致电容器并联，此时，可以计算低压母线的电压值为U0，与低压母线并联的电容器提供的无功功率是Qc0，此时一旦电网运行受到干扰，母线之中的电压值变为U`,与低压母线并联的电容器提供的无功功率是Qc`。这时因电压出现波动使得无功功率变化量表示为：Qc0=U02 C(3)；Qc`=U`2 C（4）。
通过式子，计算三台并联电容器电压，再减少一台并联电容器，此时母线电压为U0数值与三台并联电容器情况时的数值相比有所减小，而电压由U`-U0变化数值并不明显时，会发现并联电容器的数量越多，其作出的无功支撑变化量会越明显，这说明了在母线电压稳定的情况下，并联电容器的数量不需要过多，如果并联电容器数量过多容易引起功率较大波动，不利于暂态电压稳定。
3.2SVC对电压稳定的影响
SVC装置能够起到无功补偿的作用，这一装置的特点是无源、具备快速动态，SVC装置制作过程中选取的材料多为高科技材料，其中有电力电子开关器件，SVC在电网之中主要通过对晶闸管的管控实现电网电抗特性的转变，促使对电网电压进行无功补偿[4]。SVC装置与并联电容器相比具备一定的优势，这种装置可以对电网之中的负荷和波动进行实时监控，一旦发现节点出现电压不稳状态，就可以实时的向其进行无功补偿，稳定电网系统之中的电压。SVC装置与并联电容器输出无功功率的规律是相似的，SVC向电网负荷和节点输出的无功功率是与电网之中的电压水平数值的平方成正比，也就是说如果电网系统之中的电压值下降，那么SVC输出的无功电流值也会呈现下降趋势，如果电网系统之中的电压值上升，那么SVC输出的无功电流值也会呈现上升趋势。电网系统如果出现故障，此时SVC装置向系统之中发出的无功功率会受到电网系统电压变化影响。
结束语:综上所述，无功补偿对电力系统维护暂态电压稳定有巨大的作用，无功功率并不是无用功率，如果想要保证电网中的电压稳定，需要具备充足的无功功率，因此对电力系统进行无功补偿是十分必要的。
参考文献：
[1]管秀鹏. 南方电网暂态电压稳定分析研究[D].清华大学,2004.
[2]侯建兰. 广州电网动态无功补偿装置优化配置研究[D].华北电力大学,2015.
[3]侯建兰,马冰,刘育权,叶萌,王珂,谢小荣. 电网暂态电压稳定的主要影响因素量化分析[J]. 电网与清洁能源,2016,06:28-34.
[4]刘文华,宋强,滕乐天,韩英铎. 暂态电压稳定与新型动态无功补偿装置[J]. 电工技术学报,2007,07:18-23.
论文作者:蔡秧秧
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/17
标签：电压论文; 电网论文; 稳定论文; 功率论文; 电容器论文; 电力系统论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第23期论文;