摘要：电压稳定与功角稳定的统一问题在电力系统的发展过程中是不可忽视的问题，为了可以解决电力系统中的极端情况，必须要对这两种情况进行逐一分析。本文主要思考了电力系统电压稳定与功角稳定的关系，并对两者的原理进行了论述，供参考和借鉴。
关键词：电力系统；电压稳定；功角稳定；原理
前言
随着我国社会经济的快速发展，各个行业的用电量都有所增多，在这种大背景下，我们必须要认识到电力系统电压稳定与功角稳定的重要性，一旦出现了电力系统的问题，就容易造成各种不安全事故，因此，本文所探讨了电力系统电压稳定与功角稳定统一分析原理是很有现实意义的。
1、电力系统电压稳定的分析方法
1.1静态分析法
电压稳定静态分析是将电压稳定看做是一个潮流方程是否存在可行解的问题，因此潮流方程的临界潮流解就被看作是电压稳定的极限。静态分析的技术已经比较成熟，这种方法能够很容易的给出电压稳定的裕度指标及灵敏度指标等信息。
1.2动态分析法
随着人们对电力系统电压稳定性的不断研究，逐渐意识到对电压稳定不能只进行静态的分析，因为电压失稳在本质上是一个动态性的问题，在分析种必须充分考虑各种电气元件的动态特性，才能更深刻的分析电压失稳的过程及本质。电力系统中存在着大量的动态元器件，所以一定要准确的考虑各种动态元器件对电力系统电压稳定性的影响，而且要作基于非线性微分方程的动态分析
2、电压稳定和功角稳定的关联问题
2.1功角稳定问题。在互联系统中，如果同步发电机受到干扰，但仍拥有同步运行的能力，即为功角稳定状态。造成功角失稳的原因主要有两方面因素，一是同步转矩不足，二是阻尼转矩不足。前者会导致非周期性的失稳，而后者则会导致振荡性的失稳。
当电力系统受到外界干扰后，其潮流及发电机两者的输出功率即会发生相应的变动，在发电机方面，即会表现出其转轴发生不平衡转矩的现象，一旦此情况出现，即会改变转子转速，进而使转子间的相对角度发生相应的一系列变化，变化反作用于各发电机的输出功率，进而影响各发电机功率、转速及转子间的相对角度，造成发电机电流、输出功率及电压出现大幅度波动，最终导致系统瓦解。
2.2电压稳定。电压稳定性包括2个方面，一是发生电力系统初始状态下，二是在受到干扰后，仍然可以将母线电压维持在稳定值得能力。当出现干扰时，如系统状态变化或负荷增加引起的电压下降或增高，表明其直接进入电压不稳状态，通常导致这种现象的主要因素为电力系统丧失了满足无功功率需求的能力。
对系统功角稳定的分析，应集中在被干扰后，发电机转子运动规律与功角稳定性问题相比，电压稳定没有类似的核心方程，重点在于负荷点的电压情况，而且相关人员对电压稳定本质方面的相关研究目前比较缺乏全面的认识，相关研究的理论及对策仍待补充和实践，所以，对于电压崩溃机理的问题当前仍需进一步研究。
2.3功角稳定与电压稳定关系。电压稳定与功角稳定间有着密切关系的，根据研究得出，暂态电压稳定和暂态功角稳定有一定联系，变化过程较慢的电压稳定和小干扰功角稳定有关。根据IEEE报告分析两种极端情况：（1）远方的一台同步发电机由输入线路接入了无穷大系统；（2）一台同步发电机或无穷大系统由输电线接入有异步负荷。
通常在负荷区域某点出现崩溃问题时，一般都是由于电压失稳所引起的，在距离负荷区域较远的系统某点出现崩溃问题时，通常是由电压发电机失去同步引起的功角失稳问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在电力系统中，负荷区域与负荷特性是引发电压稳定性问题的主要因素，将长距离的输电线路引入大系统中，虽然已经尽可能地确保发电机保持同步运行，但亦常发生发电压崩溃事故，多数研究者认其为这是负荷稳定，是电压稳定的本能，可见，电机稳定是功角稳定的本质。
3、电压稳定和功角稳定之间的关系和统一分析
利用能量函数法的理论，将稳定平衡点设置在势能阱的最低处，不稳定的平衡点设置在势能阱的壁上，UEP和阱壁上的最小势能点可相互适应，临界稳定时，电力系统在I类UEP附近选出势能阱。
在能量函数的理论下，电力系统中的电压稳定与功角稳定都可以看作是UEP模式，用不同的UEP模式区分两者。若电力系统中同时存在电压失稳模式与功角失稳模式时，可以利用UEP分析两者的关系，得出系统在大扰动中会以什么方式失稳，这也取决于系统故障中变化的系统状态，若电压失稳模式的UEP是主导UEP，那么则为暂态电压失稳；当功角失稳模式的UEP是主导UEP时，则为功角失稳；如在不同功率的变化方式与功率分布时，两种极端情形是可以同时出现的，也可以单独出现，并且二者还可以相互转化。
3.1电压稳定判据与静态功角稳定判据的关系。由于以往对电压失稳的解释大都建立在负荷恒定阻抗模型的基础上，因此无法对其进行合理诠释，而不合理的解释则直接导致静态功角稳定判据和电压稳定的判据存在差异，只能清楚表明静态功角稳定和电压稳定有一定联系。PV节点有功功率失去平衡与PQ节点电压失去稳定的密切关系，于此同时，其可诠释些许电压失稳的机理问题，但需牢记，应注意时间动态特性的电压稳定性，所以，这还有待相关人员进行深入研究。
3.2无功补偿约束下电压稳定分析。在PV节点无功功率越限前，PV节点一直保持静态功角稳定状态。若PV节点的无功功率刚好超过限度，则PV节点立即会发生转变，及成为PQ节点，而相应的电压稳定状态亦会被破坏，这种状态亦称为约束诱导分岔点，其为电力系统电压不稳定解，或电压稳定临界点始终位于节点P-V曲线的下半支。
4、提高电力系统暂态稳定性的措施
4.1快速切除故障和自动重合装置的应用
这是两种常常配合在一起使用的借减少功率或能量的差额提高暂态稳定性的措施，经济有效，应首先考虑。
（1）快速切除故障。快速切除故障对提高电网暂态稳定有着决定性作用。其大大提高了发电厂之间的稳定性，减少了电动机失速的危险。
（2）自动重合闸。由于电力系统中的故障，特别是高压电力线路的故障，大多是瞬时性短路故障。采用自动重合闸装置可以大大提高电网的可靠性和稳定性。因重合成功会使系统电源充足，易满足负荷的要求，从而保证了负荷运行的稳定性。
4.2电气制动和变压器中性点经小电阻接地
（1）电气制动。当电力系统故障时，电机输出的功率急剧减少，发电机功率因功率过剩而加速，如能迅速投入制动电阻，消耗发电机的有功功率以制动发电机，使发电机不失步，仍能同步运行，可提高电力系统的暂态稳定性。
（2）变压器中性点经小电阻接地。变压器中性点经小电阻接地就是对接地性短路故障的电气制动。在短路靠近送电端时，它主要由送端发电厂供给；靠近受电端时，主要由受端系统供给。送电端发电机由于要供给这部分功率，短路时它们的加速就要放缓，或者说这些电阻中的功率损耗起了制动作用，从而提高了系统能的暂态稳定性。
结束语
综上所述，我们深入分析电力系统电压稳定及功角稳定间的关系，并探讨两者之间的统一分析原理，目的在于提高电力系统运行的稳定性。所以，在今后的电力系统运行过程中，还应该持续关注电压稳定与功角稳定的关系，提高技术人员的管理水平，调整电力系统运行方式。
参考文献
[1]刘光晔,施海亮,杨以涵.非解析复变电力系统电压稳定的动态分析方法[J].中国电机工程学报,2015,10:50-56+19.
[2]汤涌,仲悟之,孙华东,林伟芳,易俊,张鑫.电力系统电压稳定机理研究[J].电网技术,2015,04:24-29.
论文作者:周泉
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/7
标签：电压论文; 稳定论文; 电力系统论文; 发电机论文; 功率论文; 稳定性论文; 负荷论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;