[最新]論文 范文【 精品】電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究

1、電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究 摘要：隨著社會的進步和電力事業(yè)迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在人們的工作和生活中扮演著越來越重要的角色，因此其電壓的穩(wěn)定性引起了廣泛的關(guān)注，對電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題的研究有著十分重大的社會經(jīng)濟意義。本文首先介紹電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的概念和分類，再重要分析電壓穩(wěn)定性能的技術(shù)和控制電壓穩(wěn)定性的措施，以供參考。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電壓；穩(wěn)定性 引言:電能作為一種優(yōu)質(zhì)清潔的能源，被廣泛用于各種現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)活動，成為主要能源和動力。以常見的10kv專用用戶側(cè)配電終端系統(tǒng)為例，其基本元素包括斷路器、高壓進線電纜、高壓柜、變壓器、低壓柜、電容柜等。上述元素經(jīng)一次投資后便可長期實現(xiàn)

2、能量轉(zhuǎn)換及產(chǎn)生經(jīng)濟價值。但是電能在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用核心是安全性、可靠性及經(jīng)濟性。正常生產(chǎn)活動中突然斷電，將嚴重影響企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動。因此，電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性已經(jīng)成為一個重要研究課題。 1.電壓穩(wěn)定的基本概念 電壓穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)遭受偏離給定的起始運行條件的擾動后維持系統(tǒng)中各節(jié)點穩(wěn)定的電壓的能力。它取決于電力系統(tǒng)維持/恢復(fù)負荷需求和負荷供給之間的平衡?？赡墚a(chǎn)生的電壓不穩(wěn)定以某些母線電壓不斷下降或不斷上升的形式發(fā)生。電壓不穩(wěn)定可能結(jié)果是一部分區(qū)域失去負荷，或傳輸線跳開，以及由于保護系統(tǒng)作用導(dǎo)致其他元件級聯(lián)停運，某些發(fā)電機失去同步，可能造成其停運或造成磁場電流限制器越限。 2.電壓穩(wěn)定性的分類 2.

3、1按擾動的規(guī)模分類 小擾動電壓穩(wěn)定性:是在如系統(tǒng)負荷逐漸增長，送到負荷節(jié)點的功率的微小變化之下系統(tǒng)控制電壓的能力。 大擾動電壓穩(wěn)定性:是關(guān)于在發(fā)生諸如系統(tǒng)故障后，系統(tǒng)控制電壓的能力。這些擾動包括輸電線上短路、失去一臺大發(fā)電機或負荷，或者失去兩個子系統(tǒng)間的輸電線。系統(tǒng)對大擾動的響應(yīng)涉及大量的設(shè)備。此外，用來保護單個元件的裝置對系統(tǒng)變量變化的響應(yīng)也影響系統(tǒng)的特性。 2.2按照失穩(wěn)事故的時間場景分類 暫態(tài)電壓穩(wěn)定性 穩(wěn)定破壞的時間框架從0到大約10秒，這也是暫態(tài)功角穩(wěn)定性的時間框架。在這類電壓不穩(wěn)定中，電壓失穩(wěn)和功角失穩(wěn)之間的區(qū)別并不總是清晰的，也許兩種現(xiàn)象同時存在。 中期電壓穩(wěn)定性 穩(wěn)定破壞的時間

4、框架通常為30秒到50秒，典型者為2到3分鐘。發(fā)生此類電壓失穩(wěn)事故時電力系統(tǒng)一般處于高負荷水平，且從遠方電源送入大量功率，當重載條件下運行的系統(tǒng)受到突然的大擾動后，由于電壓敏感性負荷的作用，系統(tǒng)能夠暫時保持穩(wěn)定。 長期電壓不穩(wěn)定性 這種場景的電壓崩潰發(fā)展過程經(jīng)歷一個相當長的時間，其過程可大致描述如下：負荷過速增長，導(dǎo)致主要負荷母線電壓單調(diào)下降。 3.電壓穩(wěn)定性能的技術(shù) 3.1無功不足的電壓失穩(wěn)分析 通常認為，有功與頻率有關(guān)，而無功與電壓有關(guān)。這種說法雖不嚴謹，但也有其一定道理。從無功和電壓的關(guān)系分析電壓穩(wěn)定性，可以如下表述：當節(jié)點的電壓幅值隨這個節(jié)點的無功支持的增加而增加時，則認為系統(tǒng)是電壓穩(wěn)

5、定的；而當其中至少有一個節(jié)點的電壓幅值，隨這個節(jié)點的無功支持的增加反而降低時，認為系統(tǒng)是電壓不穩(wěn)定的。比如，當系統(tǒng)中所有節(jié)點的u-q靈敏度都為正時，對應(yīng)電壓穩(wěn)定狀態(tài)；只要系統(tǒng)中有一個或多個節(jié)點的u-q靈敏度為負時，對應(yīng)于系統(tǒng)電壓失穩(wěn)。系統(tǒng)中無功功率損耗很高，并且遠大于有功功率損耗。當系統(tǒng)中無功功率短缺時，會造成電壓水平的低下，當系統(tǒng)發(fā)生某些微小擾動時，有可能會使某些樞紐變電所母線電壓不穩(wěn)，其母線電壓可能在頃刻之間就大幅度下降，不僅會造成電壓不穩(wěn)現(xiàn)象，更嚴重的還可能發(fā)展為電壓崩潰事故。 3.2負荷突增時的電壓失穩(wěn)的分析 互聯(lián)電力系統(tǒng)的電壓失穩(wěn)，常常發(fā)生在系統(tǒng)負荷很重的情況下。當負荷接近極限時，如

6、果再增加少量負荷，系統(tǒng)電壓可能就會突然急劇下降，嚴重時甚至不能控制，導(dǎo)致電壓失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。負荷特性很大程度上決定了電壓失穩(wěn)/電壓崩潰的歷程。 如果一個電力系統(tǒng)處于重載情況，假定負荷已接近于臨界狀態(tài)，無功電源已達極限，無法再提供多余的無功支持時，系統(tǒng)發(fā)生很小的電壓降低，或負荷稍微增加一點，都會打破系統(tǒng)的平衡，導(dǎo)致系統(tǒng)的局部電壓失去穩(wěn)定，最終結(jié)果可能就是整個系統(tǒng)的電壓崩潰。 4.電壓穩(wěn)定的控制措施 電壓穩(wěn)定控制，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的重要組成部分。由于在很多實際的電壓失穩(wěn)事例中，完全沒有功角不穩(wěn)定即將來臨的跡象，因此，針對電壓失穩(wěn)的情況的電壓控制，由此進行探討是非常有必要的。電壓控制，是在電壓發(fā)生

7、故障或者負荷連續(xù)快速增長的情況下，電力系統(tǒng)進入危險狀態(tài)、處于電壓失穩(wěn)或者電壓崩潰的過程中，通過采取適當?shù)拇胧?，使電力系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，或者暫時進入恢復(fù)狀態(tài)的控制。 4.1保證電壓穩(wěn)定的兩種控制措施 待添加的隱藏文字內(nèi)容2通常保證電壓穩(wěn)定性，一般可以采取兩種控制措施：預(yù)防控制和緊急控制。根據(jù)約束條件是否滿足，電力系統(tǒng)運行可分為正常狀態(tài)、警戒狀態(tài)、緊急狀態(tài)、極端緊急狀態(tài)（電壓崩潰）和恢復(fù)狀態(tài)。 預(yù)防控制。在系統(tǒng)進入電壓警戒狀態(tài)時進行，主要通過在系統(tǒng)運行于穩(wěn)定邊界時，設(shè)定無功校正裝置的動作整定值，以及校正現(xiàn)場控制器的可控變量，將系統(tǒng)運行點拉回到穩(wěn)定區(qū)域。 緊急控制。是在緊急狀況下，系統(tǒng)已經(jīng)處于電壓

8、失穩(wěn)的過程中，采取的用以防止電壓崩潰的措施?；趯﹄娏ο到y(tǒng)中電壓失穩(wěn)的危害分析，電壓崩潰所造成的后果最為嚴重，所以，對其的防治措施的探討也最有意義。電壓緊急控制，是保證電壓穩(wěn)定防止電壓崩潰的主要手段。在以前，電力系統(tǒng)中常用的電壓穩(wěn)定控制措施，是無功補償法，但是由于電壓無功問題本身所具有的局域性質(zhì)，以及在緊急控制中對于算法實時性的要求，電壓緊急控制不宜采用全網(wǎng)集中優(yōu)化控制的方法。 4.2分布式的控制方法 分布式的控制方法，即將全系統(tǒng)的優(yōu)化控制，分解為不同的控制子區(qū)域的控制問題，可以應(yīng)用“分解-協(xié)調(diào)”的方法，推廣控制理論中的最優(yōu)控制、穩(wěn)定性分析、模型化技術(shù)進行控制的分析和設(shè)計，消除和緩解維數(shù)災(zāi)，也

9、更加符合電壓無功問題的本質(zhì)特點。根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)，在緊急情況時，將電力系統(tǒng)分為若干個控制區(qū)域。在每一個控制區(qū)域設(shè)有電壓緊急控制器，獨立監(jiān)測本區(qū)域的運行狀態(tài)，對本區(qū)域的突發(fā)事件做出緊急處理，快速計算出本區(qū)域的電壓危險節(jié)點，并將其作為控制目標，從而保證本區(qū)域的電壓水平。協(xié)調(diào)級分布式電壓緊急控制的核心環(huán)節(jié)，以本地區(qū)電壓安全穩(wěn)定為目標，在電壓控制的不同階段，針對性地協(xié)調(diào)控制分散在各處的現(xiàn)場級電壓無功控制器，高效合理地控制無功功率的流動；并接收上一級的指令，在必要時和其他的控制區(qū)域進行協(xié)作。組織級作為電壓緊急控制的最高級，其作用是進行全電網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析，以及全局經(jīng)濟優(yōu)化控制等功能。在電壓緊急情況時，在必

10、要的情況下，協(xié)調(diào)不同的控制區(qū)域，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 4.3電壓緊急控制策略 具體的電壓緊急控制策略，有切負荷和無功控制。前者是最直接有效的緊急控制手段，但這種方法的負面影響較大；后者在緊急控制中，起到不可忽視的作用，合理運用可以最小化切負荷這種硬方法帶來的負荷損失。分布式無功緊急電壓控制的基本目標，是通過及時地利用區(qū)域內(nèi)所用可能的無功出力維持電壓穩(wěn)定性?？刂浦行脑陔妷菏Х€(wěn)發(fā)生時，實時確定電壓控制分區(qū)，并將普通的二級電壓控制策略，切換到緊急控制策略。緊急控制通過快速的協(xié)調(diào)逐步強制設(shè)定發(fā)電機以及statcom（高壓動態(tài)無功補償裝置）的出力來完成。參與控制的手段除了快速的facts（柔性交流輸電系統(tǒng)）元件和發(fā)電機外，還包括響應(yīng)速度稍慢的無功源（主要為并聯(lián)電容器）。如果經(jīng)過上節(jié)的控制，危險節(jié)點vc依然越限，則控制慢速設(shè)備，如果vc已回到正常范圍內(nèi)，按照無功等效的原則，投入慢速響應(yīng)設(shè)備，逐步釋放快速響應(yīng)設(shè)備的無功出力，以保證足夠的緊急無功儲備。 5.結(jié)語 電力系統(tǒng)是一個具有高度非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，隨著電力工業(yè)發(fā)展和商業(yè)化運營，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求也越來越高。在現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)中，電