電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析

1、關(guān)于電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析第一張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一概述近30年來(lái)，電力系統(tǒng)向大機(jī)組，大電網(wǎng)，高電壓和遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展。這對(duì)合理利用能源，提高經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。但也給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了一些新問(wèn)題。其中之一就是電壓崩潰惡性事故。70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的電網(wǎng)發(fā)生了多起以電壓失穩(wěn)為特征的電網(wǎng)瓦解事故。第二張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一概述近30年來(lái)，電力系統(tǒng)向大機(jī)組，大電網(wǎng)，高電壓和遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展。這對(duì)合理利用能源，提高經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。但也給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了一些新問(wèn)題。其中之一就是電壓崩潰惡性事故。70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的

2、電網(wǎng)發(fā)生了多起以電壓失穩(wěn)為特征的電網(wǎng)瓦解事故。第三張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一概述 1972年7月27日我國(guó)湖北電網(wǎng)的武漢和黃石地區(qū)的電壓崩潰事故，使受端系統(tǒng)全部瓦解； 1973年7月12日東北電網(wǎng)的大連地區(qū)電壓崩潰，造成大連地區(qū)全部停電。 1978年12月19日法國(guó)電網(wǎng)大停電； 1983年12月27日瑞典電網(wǎng)事故； 1987年7月23日日本東京大停電； 今年7月30、31日，印度相繼發(fā)生兩次大面積停電事故 美國(guó)西部1996年7月2日和8月10日連續(xù)兩次大停電事故 因?yàn)殡妷菏Х€(wěn)導(dǎo)致大面積，長(zhǎng)時(shí)間的停電，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)混亂。 第四張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

3、月一概述多次大停電事故給人們震動(dòng)很大，再次向電力界敲響了警鐘。我國(guó)電力工業(yè)部也專(zhuān)門(mén)組織有關(guān)人員進(jìn)行研究，討論我國(guó)電網(wǎng)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，使電壓穩(wěn)定問(wèn)題成為關(guān)注的焦點(diǎn)。 第五張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、電壓穩(wěn)定性的基本概念1、電壓穩(wěn)定性： 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則中將電壓穩(wěn)定定義為：電力系統(tǒng)受到小的擾動(dòng)或大的擾動(dòng)后，系統(tǒng)能保持或恢復(fù)到容許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓崩潰的能力。 1990年IEEE將電壓穩(wěn)定性定義為“系統(tǒng)維持電壓的能力。當(dāng)負(fù)荷導(dǎo)納增大時(shí)，負(fù)荷功率也隨之增大，并且功率和電壓都是能控的?！钡诹鶑?，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、電壓穩(wěn)定性的基本概念2、電壓崩潰： 是指

4、由于電壓不穩(wěn)定所導(dǎo)致的系統(tǒng)內(nèi)大面積、大幅度的電壓下降過(guò)程。當(dāng)出現(xiàn)擾動(dòng)使電壓急劇下降。并且運(yùn)行人員和自動(dòng)系統(tǒng)的控制已無(wú)法終止這種電壓衰落時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入電壓不穩(wěn)定的狀態(tài)，這種電壓的衰落可能只需幾秒鐘，也可能長(zhǎng)達(dá)幾分鐘、幾十分鐘。如果電壓下降過(guò)程不能停止，最終電壓崩潰就會(huì)發(fā)生。第七張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、電壓穩(wěn)定性的基本概念電壓崩潰機(jī)理 ：重負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)負(fù)荷持續(xù)增加，系統(tǒng)運(yùn)行備用（特別是無(wú)功）緊張，傳輸線(xiàn)潮流接近最大功率極限。大的突然擾動(dòng)，如失去發(fā)電機(jī)組、輸電線(xiàn)相繼跳閘等。有載調(diào)壓變壓器ULTC負(fù)調(diào)壓作用。發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)限制器OEL。繼電保護(hù)、低頻減載等缺乏協(xié)調(diào)是導(dǎo)致電壓不

5、穩(wěn)定的一個(gè)重要原因。弱連接的交直流系統(tǒng)。電壓崩潰通常顯示為慢的電壓衰減，這是由于許多電壓控制設(shè)備和保護(hù)系統(tǒng)作用及其相互作用積累過(guò)程的結(jié)果。在許多情況下，電壓不穩(wěn)定和轉(zhuǎn)子角不穩(wěn)定是相互耦合的。 核心問(wèn)題：無(wú)功不足第八張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、電壓穩(wěn)定性的基本概念 電壓崩潰機(jī)理探討的目的是要弄清楚主導(dǎo)電壓崩潰發(fā)生發(fā)展的本質(zhì)因素，電壓穩(wěn)定問(wèn)題和電力系統(tǒng)其它問(wèn)題的相互關(guān)系，以及電力系統(tǒng)中各種元件對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響，并建立分析電壓穩(wěn)定問(wèn)題的適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)模型。第九張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、電壓穩(wěn)定性的基本概念 現(xiàn)在普遍被接受的觀點(diǎn)是電力系統(tǒng)中靜態(tài)電壓水平主要由無(wú)功功率

6、平衡條件決定。 許多文獻(xiàn)把電壓崩潰歸結(jié)為由于系統(tǒng)不能滿(mǎn)足無(wú)功需求的增加，在某些不良運(yùn)行點(diǎn)或當(dāng)系統(tǒng)受到較大擾動(dòng)后，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)和負(fù)荷端電壓下降，負(fù)荷需求減少，系統(tǒng)能保持電壓相對(duì)穩(wěn)定。隨后，由于帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器的連續(xù)調(diào)節(jié)使負(fù)荷端電壓升高，供電得以恢復(fù)，同時(shí)帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器一次側(cè)電壓下降，電流上升，發(fā)電機(jī)無(wú)功越限，其連鎖反應(yīng)使負(fù)荷電壓下降，電壓穩(wěn)定破壞。第十張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三電壓穩(wěn)定性的研究 按研究采用的模型劃分，對(duì)電壓穩(wěn)定性的研究可以分為四大類(lèi)： 基于物理概念的定性分析， 基于潮流方程的靜態(tài)方法， 基于線(xiàn)性化動(dòng)態(tài)方程的小干擾分析方法和 基于非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)方程的時(shí)域

7、仿真計(jì)算。第十一張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三電壓穩(wěn)定性的研究1.基于物理概念的定性分析定性分析對(duì)于指導(dǎo)研究方向非常重要?；凇鞍l(fā)電機(jī)-輸電線(xiàn)-負(fù)荷” 模型導(dǎo)出 P-V曲線(xiàn)，Q-V曲線(xiàn)和 P-Q 曲線(xiàn)，依此展開(kāi)分析是最直觀的一種研究方法。在第二階段因?yàn)閷㈦妷悍€(wěn)定劃為靜態(tài)問(wèn)題，使研究走了一段彎路。某些靈敏度判據(jù)，P-Q曲線(xiàn)機(jī)理解釋都是在簡(jiǎn)化條件下得出的，在應(yīng)用到復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)往往不成立。因此，目前迫切需要全面檢驗(yàn)現(xiàn)有的有關(guān)電壓穩(wěn)定問(wèn)題的定性認(rèn)識(shí)的正確性。第十二張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三電壓穩(wěn)定性的研究2.基于潮流方程的靜態(tài)研究基于潮流方程的靜態(tài)研究方法主要有: 最大功

8、率法； 靈敏度分析方法； 潮流多解方法； 雅可比矩陣奇異方法。第十三張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三電壓穩(wěn)定性的研究最大功率法 當(dāng)負(fù)荷需求超出電力網(wǎng)絡(luò)傳輸功率極限時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，其中包括電壓失穩(wěn)。這是一種樸素的物理觀點(diǎn)。把電力網(wǎng)絡(luò)輸送功率的極限作為靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)正是最大功率法的基本原則。常用的最大功率判據(jù)有：任意負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功功率判據(jù)，無(wú)功功率判據(jù)以及所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的復(fù)功率之和最大判據(jù)。許多作者采用最大功率判據(jù)作為臨界點(diǎn)判據(jù)。第十四張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析圖一 負(fù)荷點(diǎn)的電壓崩潰過(guò)程第十五張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

9、6月四簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析 在電力需求不斷增加，受端系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，負(fù)荷容量不斷集中，而電源又遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的情況下，當(dāng)輸電系統(tǒng)帶重負(fù)荷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)圖1所示電壓不可控制且連續(xù)下降的電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象。圖中示出110kv和6kv母線(xiàn)電壓的崩潰過(guò)程。開(kāi)始時(shí)母線(xiàn)電壓自發(fā)下降，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。電壓崩潰的基本特征是電壓和有功功率數(shù)值減小，無(wú)功功率增大。圖中電壓崩潰后的振蕩是由于同步電機(jī)的非同步運(yùn)行引起的。第十六張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析 電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)維持負(fù)荷電壓水平的能力。它與電力系統(tǒng)中的電源配置，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式，負(fù)荷特性等因素有關(guān)。往往由于電力

10、系統(tǒng)電壓的擾動(dòng)，線(xiàn)路阻抗突然增大，功率減小或負(fù)荷的增大而誘發(fā)電壓的不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓崩潰，造成大面積停電。所以，電壓穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一部分。確定電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性條件是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的重要內(nèi)容之一。 第十七張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的技術(shù) 為了提高電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，一般可采用以下技術(shù)。投入必要的發(fā)電設(shè)備。 在事故期間或當(dāng)新線(xiàn)路或變壓器被推遲投運(yùn)的時(shí)候，運(yùn)行不太經(jīng)濟(jì)的發(fā)電機(jī)以改變潮流或提供電壓支持。串聯(lián)電容器。 使用串聯(lián)電容器可有效地減小線(xiàn)路電抗，從而降低無(wú)功網(wǎng)損?；谶@一措施，聯(lián)絡(luò)線(xiàn)路可以從一端的強(qiáng)系統(tǒng)向另一端的無(wú)功短缺系統(tǒng)傳送更多無(wú)功功率

11、。第十八張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的技術(shù)并聯(lián)電容器。 雖然并聯(lián)電容器的過(guò)分使用可能是電壓不穩(wěn)定的原因之一，但有時(shí)附加的電容器也能解決電壓不穩(wěn)定問(wèn)題，因?yàn)榇藭r(shí)可以在發(fā)電機(jī)中預(yù)留出“旋轉(zhuǎn)無(wú)功儲(chǔ)備”。通常，所要求的無(wú)功功率大多是就地提供的，而發(fā)電機(jī)主要提供有功功率。靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）。 SVC和同步補(bǔ)償器配合使用對(duì)控制電壓和防止電壓崩潰是有效的，但必須認(rèn)識(shí)到它有很確定的極限值。當(dāng)一個(gè)超過(guò)了規(guī)劃值的擾動(dòng)使SVC達(dá)到頂值時(shí)，系統(tǒng)中的電壓崩潰會(huì)與SVC有很大關(guān)系。第十九張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的技術(shù)在較高電壓水平運(yùn)行。 在較高電壓水平運(yùn)行可減少系統(tǒng)的無(wú)功需求，因?yàn)樗拱l(fā)電機(jī)運(yùn)行在遠(yuǎn)離無(wú)功極限的狀態(tài)，因此幫助運(yùn)行人員預(yù)留了對(duì)電壓的控制。 低電壓甩負(fù)荷。 減少一定的負(fù)荷可能避免電壓崩潰。在輻射狀負(fù)荷的場(chǎng)合，甩負(fù)荷應(yīng)該基于一次側(cè)電壓。在靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題中，甩掉受端系統(tǒng)的負(fù)荷是最有效的。第二十張，PPT共二十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的技術(shù) 低功率因數(shù)發(fā)電機(jī)。 在很靠近無(wú)功短缺地區(qū)或靠近需要大的無(wú)功儲(chǔ)備的地區(qū)新增發(fā)電能力時(shí)，采用功率因數(shù)為0.85或0.8的發(fā)電機(jī)為宜。然而采用具有無(wú)功過(guò)負(fù)荷能力的高功率因數(shù)發(fā)電機(jī)加并