1、概述电力系统稳定控制方法摘要：随着电力系统的发展，电力系统安全性能和经济性能之间的矛盾不断的加剧，现在的电力系统行业具有以下的特点：电厂的装机容量逐渐增大，导致系统的容量也在逐渐的增加，电力系统的输电的电压等级也在随着技术的发展在逐步的提高；高压输电技术已经基本成熟，同时，现在的电力市场上的灵活交流输电技术的应用，使得整个电力系统的拓扑结构的复杂性提高；出现了跨区域和跨国的电力互联网，并且这种现象也越来越普遍，成为日后电力系统发展的必然趋势；在电力系统市场化运行的过程中，产生了很多不稳定因素，造成电力系统不稳定现象经常的发生。因此，我们需要采用非常切实有效的手段，保证对电力系统的安全、稳定和经
2、济的运行。 关键词：电力 系统 稳定 控制 方法 中图分类号： F407.6 文献标识码： A 正文： 一、电力系统稳定的含义以及组成分类 对于电力系统稳定的概念，各个国家有不同的见解和认识，现在普遍的定义是：电力系统稳定性是指在给定的初始运行方式下一个电力系统受到物理扰动后仍能够重新获得运行平衡点且在该平衡点大部分系统状态量都未越限从而保持系统完整性的能力。现在对于电力系统的稳定性的分类有很多种，但是主流的电力系统的分类主要有以下三种：公角稳定、电压稳定和频率稳定。在这三大种类中也细分了众多的子类。 1） 公角稳定。公角稳定是指在电力系统的互联系统之中，当发电系统的同步发电机受到扰动之后，同
3、步电机的同步运行能力就会丧失。这样在系统受到一个很小的扰动的时候，就会使得线路上的输出功率逐渐增加，最后超过它的相应的极限，如果端发电机的输出功率增加到一定的程度，就最终会造成发电机和系统解列，并能够导致系统瓦解。 2）电压稳定。电压稳定性的意思是指当系统在初始的状态下运行的时候，受到的外界的干扰是指在给定的初始运行状态的时候，当电力系统遭受扰动以后，系统中所有母线的维持稳定电压的能力，这样就依赖于负荷需求和系统向负荷供电之间维持平衡的能力。 3） 频率稳定。频率稳定的意思是指，在系统出现严重的扰动的时候，系统的发电容量和负荷之间就会出现供需不平衡的现象，当出现这种情况的时候，电力系统依然能够
4、保持系统频率稳定的能力。 二、保障提高电力系统静态稳定的措施 1.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。 2.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
5、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。 3.基于线性模型的研究方法 这种控制方法是电力系统稳定控制
6、中常用的方法，这种方法需要首先对电力系统模型进行线性化的处理，建立电力系统的线性模型。电力系统的线性模型是指将非线性的电力系统模型在某一个点处采用数学方法进行泰勒展开，这样在系统的局部就会产生线性近似化的结果。当电力系统的线性化模型出现的时候，可以应用很多成熟的线性系统理论，对电力系统进行分析，一些常用的线性系统分析方法，如线性最优、极点配置、变结构方法、线性二次高斯方法，线性 H 无穷控制等方法。这些方法的应用的依据都是在系统的某一个点进行相应的线性近似化，从而得到系统的近似化线性模型。虽然这种电力系统线性控制方法能够大大的改善电力系统稳定性，但是这种稳定性指的是最终的稳定性，对系统的暂态稳
7、定性却没有很好的作用。当电力系统出现很大的干扰源的时候，系统就会从实际的运行点偏离，从而偏离设计的平衡点。当系统的震荡的幅度出现的情况比较大的时候，系统相应的控制效果也就会随之减弱。 三提高电力系统暂态稳定性的措施 1.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。 （3）电力系统的短路故障。它对电力系统的扰动最为严重。 2. 提高电力系统暂态稳定性的措施 提高电力系统暂态稳定性的措施和提高静态稳定性的措施有所不同。其不是首先考虑缩短电气距离，而是
8、首先考虑减少能量差额或功率的临时性措施。具体措施如下：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。 3.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，
9、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。 4.长线路中间设置开关站 在线路较长时，可以在线路中间设置一个或多个开关站，这样相当于缩短了线路，因而可以提高系统的暂态稳定性。 5.
10、采用单元接线方式 这是不增加设备投资以提高电力系统暂态稳定性的措施。采用单元接线基本上防止了发电厂之间并列运行暂态稳定的破坏。 6.连锁切机和切除部分负荷 连锁切机是由单元接线方式派生的，是介于并联接线和单元接线之间的一种提高暂态稳定的措施，它可以提高电力系统的暂态稳定性。当电力系统中备用容量不足，难以采用单元接线方式而必须采用并联接线方式时，为了提高系统暂态稳定性，可以采用连锁切机。 四、结语 电网的稳定运行对电力系统的安全十分重要。运行经验表明，重大电网事故的发生几乎都是由于电网稳定破坏而扩大，因缺乏事故预案，而后扩大至灾害性后果。因此，一个较弱而有措施准备的电网，将比一个强而无措施准备的电网会有更好的运行效果。希望通过以上对一些对策的研究，提高电网的安全稳定运行及经济效益和社会效益。 1 张鹏,王春燕,刘玉田. 电力系统中全部特征值 QR 分析法的有效性J. 山东电力技术. 1997(01) 2 山霞. 基于 BPA 的电力系统暂态稳定时域仿真研究J. 电工文摘. 2010(03) 3 周成军. 论励磁调节对电力系统稳定的影响J. 新疆有色金属. 1999(02) 4 洪佩孙. 关于电力系统稳定()J. 江苏电机工程. 2002(01) 5 李斯君,陈震海,王科. 两种基于受扰轨迹的暂态稳定识别方法性能比较J. 华中电力. 2011(01)
