论文部分内容阅读
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。基于此，本文拟从电力系统的电压稳定及控制研究的必要性出发，阐述电力系统的电压稳定及控制分析方法，探讨电力系统的电压稳定及控制路径，旨在提升我国电力系统的电压稳定性与可控性，确保电力系统的安全运行。
关键词：电力系统；电压稳定；电压控制；电力
电力系统属于复杂的庞大非线性多变量动态系统，其中稳定与安全是电力系统运行的基本条件与必备条件。伴随着电网规模的不断扩大，以及电力市场化的深入改革，远距离的重负荷输电状况将会更加突出，这就使得电力系统运行将会愈来愈接近网络的极限输送能力。所以，鉴于国外出现的恶性电压崩溃事件与我国部分区域出现的电压失稳现象，强化电力系统的电压稳定及控制研究具有重要的现实意义与理论价值。
一、电力系统的电压稳定及控制研究的必要性
电力系统的电压稳定及控制研究一直以来都是电力系统规划和运行的关键课题。在发生电压崩溃事故以前，人们的关注焦点在于电力系统的功角稳定领域。然而，自20世纪70年代以来，在世界范围内爆发的多起因电压崩溃而引发的大范围停电事件，造成了严重的社会影响与经济损失，至此有关电压稳定方面的研究开始逐步引起人们的重视。
尽管我国还未发生过大面积的恶性电压崩溃事件，但因电压失稳而造成的局部停电事故却经常发生，如在1972年7月份出现的湖北电网事故与1973年7月份出现的大连电网事故等。当前我国正值社会经济的快速发展阶段，电力系统也逐步进入到了远距离、大机组、超高压以及大电网的时代，但因为我国当前的经济发展速度，已经远超出20世纪末亚洲金融危机时期的预期，致使目前乃至未来一定期限内我国的电力建设都会落后于社会经济的发展水平，电力系统运行接近电网极限输送能力的概率也会大幅增加，进而使得我国的电力系统存在着一定的电压稳定安全隐患。所以，面对当前我国严峻的电力系统的电压稳定形势，深入探究发生电压崩溃事故的机理、预防控制电压稳定的措施等，对于有效避免大面积电压崩溃事故的出现，具有不可替代的意义与价值。
二、电力系统的电压稳定分析方法
（一）静态分析法
静态电压稳定分析主要以平衡点间的稳定性研究为主，其要求电力系统受到的干扰幅度尽可能小，或者电力系统的演化过程尽可能的缓慢，以至于可以忽略电力系统模型的动态化过程，这时的电力系统运行轨迹主要由稳定的平衡点所构成。一旦电力系统的实际功率难以平衡，即不存在所谓的稳定平衡点，则可以确定电力系统存在电压失稳的隐患，这一失稳机理能够通过Q-V曲线或者P-V曲线得到科学合理的解释。从本质上讲，静态分析法就是将网络传输极限功率时的实际运行状态，当作成静态电压稳定的最高极限状态。静态电压分析法重点从静态观点对电压崩溃机理进行揭示，用代数方程对系统微分方程进行代替，用静态模型对负荷进行描述。其能够显示出电压稳定的裕度指标，且能通过灵敏度分析法显示出电力系统的弱区域以及其他信息。静态分析法因方便快捷而得到了广泛的应用与发展，是当前电力系统的电压稳定研究中成效最为显著的一项，且相关研究成果已被应用到了电力领域之中。
（二）动态分析法
随着电力系统研究的力度加大，以及在功角稳定研究中应用的暂态仿真已经难以满足电力系统的电压稳定研究需要，使得对电力系统实施的长时间、全过程的动态仿真研究成为当前研究电压崩溃机理、电压失稳等现象的有力手段。目前，电力稳定及控制的动态本质已经引起了现代人的高度重视，人们开始意识到要想从根本上阐释清楚电压失稳的机理，就必须构建电力系统的动态模型，通过应用各种动态分析法对电压崩溃的物理本质进行深入研究，只有掌握正确的电压失稳机理理论，才能够更好的预防电压崩溃事故的出现。综合考虑了发电机、负荷、变压器、励磁等系统的动态特性，当前针对电压稳定的动态分析方法主要包括小干扰分析法、动态潮流法、时域仿真法、分岔分析法等一系列方法。
三、電力系统的电压稳定及控制路径
（一）科学规划设计
要提升电力系统的电压稳定及控制成效，就必须对电力系统进行科学合理的规划与设计。其中，对电压、负荷以及传输网络的规划，应尽可能的提升网络传输能力，强化负荷中线电源调控电压的能力。同时，电网结构还应确保运行过程中的灵活性，最大程度做好电网结构的无功功率规划工作等。
（二）利用发电机组
充分挖掘与发挥发电机组的功能，能够有效增强电力系统的电压稳定性。面对电力系统的电压急剧下降情况，确保尽可能多的发电机组的正常运行至关重要，这是因为励磁机和发电机的过负荷能力能够有效延迟电压崩溃的所需时间。
（三）保持高电压水平
确保电力系统在高电压的水平状态中运行，也能够有效增强电压的稳定性与可控性。电力系统在高电压水平条件下运行，不仅不会增加无功储备，反而会减少无功需求。所以，高电压水平下的电力系统，能够促使发电机组预备出更为充足的无功储备，进而为电力运行工作者预留出更多可控制的电压，这在一定程度上增加了电力系统的电压稳定及控制性。
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：
[1]刘光晔，杨以涵.电力系统电压稳定与功角稳定的统一分析原理[J].中国电机工程学报，2013（13）
[2]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，2013（10）
[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）
作者简介：
郑宇（1986～ ），男，河南新乡市人，硕士，国网河南省电力公司新鄉供电公司工程师。
关键词：电力系统；电压稳定；电压控制；电力
电力系统属于复杂的庞大非线性多变量动态系统，其中稳定与安全是电力系统运行的基本条件与必备条件。伴随着电网规模的不断扩大，以及电力市场化的深入改革，远距离的重负荷输电状况将会更加突出，这就使得电力系统运行将会愈来愈接近网络的极限输送能力。所以，鉴于国外出现的恶性电压崩溃事件与我国部分区域出现的电压失稳现象，强化电力系统的电压稳定及控制研究具有重要的现实意义与理论价值。
一、电力系统的电压稳定及控制研究的必要性
电力系统的电压稳定及控制研究一直以来都是电力系统规划和运行的关键课题。在发生电压崩溃事故以前，人们的关注焦点在于电力系统的功角稳定领域。然而，自20世纪70年代以来，在世界范围内爆发的多起因电压崩溃而引发的大范围停电事件，造成了严重的社会影响与经济损失，至此有关电压稳定方面的研究开始逐步引起人们的重视。
尽管我国还未发生过大面积的恶性电压崩溃事件，但因电压失稳而造成的局部停电事故却经常发生，如在1972年7月份出现的湖北电网事故与1973年7月份出现的大连电网事故等。当前我国正值社会经济的快速发展阶段，电力系统也逐步进入到了远距离、大机组、超高压以及大电网的时代，但因为我国当前的经济发展速度，已经远超出20世纪末亚洲金融危机时期的预期，致使目前乃至未来一定期限内我国的电力建设都会落后于社会经济的发展水平，电力系统运行接近电网极限输送能力的概率也会大幅增加，进而使得我国的电力系统存在着一定的电压稳定安全隐患。所以，面对当前我国严峻的电力系统的电压稳定形势，深入探究发生电压崩溃事故的机理、预防控制电压稳定的措施等，对于有效避免大面积电压崩溃事故的出现，具有不可替代的意义与价值。
二、电力系统的电压稳定分析方法
（一）静态分析法
静态电压稳定分析主要以平衡点间的稳定性研究为主，其要求电力系统受到的干扰幅度尽可能小，或者电力系统的演化过程尽可能的缓慢，以至于可以忽略电力系统模型的动态化过程，这时的电力系统运行轨迹主要由稳定的平衡点所构成。一旦电力系统的实际功率难以平衡，即不存在所谓的稳定平衡点，则可以确定电力系统存在电压失稳的隐患，这一失稳机理能够通过Q-V曲线或者P-V曲线得到科学合理的解释。从本质上讲，静态分析法就是将网络传输极限功率时的实际运行状态，当作成静态电压稳定的最高极限状态。静态电压分析法重点从静态观点对电压崩溃机理进行揭示，用代数方程对系统微分方程进行代替，用静态模型对负荷进行描述。其能够显示出电压稳定的裕度指标，且能通过灵敏度分析法显示出电力系统的弱区域以及其他信息。静态分析法因方便快捷而得到了广泛的应用与发展，是当前电力系统的电压稳定研究中成效最为显著的一项，且相关研究成果已被应用到了电力领域之中。
（二）动态分析法
随着电力系统研究的力度加大，以及在功角稳定研究中应用的暂态仿真已经难以满足电力系统的电压稳定研究需要，使得对电力系统实施的长时间、全过程的动态仿真研究成为当前研究电压崩溃机理、电压失稳等现象的有力手段。目前，电力稳定及控制的动态本质已经引起了现代人的高度重视，人们开始意识到要想从根本上阐释清楚电压失稳的机理，就必须构建电力系统的动态模型，通过应用各种动态分析法对电压崩溃的物理本质进行深入研究，只有掌握正确的电压失稳机理理论，才能够更好的预防电压崩溃事故的出现。综合考虑了发电机、负荷、变压器、励磁等系统的动态特性，当前针对电压稳定的动态分析方法主要包括小干扰分析法、动态潮流法、时域仿真法、分岔分析法等一系列方法。
三、電力系统的电压稳定及控制路径
（一）科学规划设计
要提升电力系统的电压稳定及控制成效，就必须对电力系统进行科学合理的规划与设计。其中，对电压、负荷以及传输网络的规划，应尽可能的提升网络传输能力，强化负荷中线电源调控电压的能力。同时，电网结构还应确保运行过程中的灵活性，最大程度做好电网结构的无功功率规划工作等。
（二）利用发电机组
充分挖掘与发挥发电机组的功能，能够有效增强电力系统的电压稳定性。面对电力系统的电压急剧下降情况，确保尽可能多的发电机组的正常运行至关重要，这是因为励磁机和发电机的过负荷能力能够有效延迟电压崩溃的所需时间。
（三）保持高电压水平
确保电力系统在高电压的水平状态中运行，也能够有效增强电压的稳定性与可控性。电力系统在高电压水平条件下运行，不仅不会增加无功储备，反而会减少无功需求。所以，高电压水平下的电力系统，能够促使发电机组预备出更为充足的无功储备，进而为电力运行工作者预留出更多可控制的电压，这在一定程度上增加了电力系统的电压稳定及控制性。
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：
[1]刘光晔，杨以涵.电力系统电压稳定与功角稳定的统一分析原理[J].中国电机工程学报，2013（13）
[2]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，2013（10）
[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）
作者简介：
郑宇（1986～ ），男，河南新乡市人，硕士，国网河南省电力公司新鄉供电公司工程师。