電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的概念、原理及其控制措施-課件

2024/12/181電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的概念、原理及其控制措施

Concepts,TheoriesandControlMethodsofVoltageStabilityofElectricPowerSystems2024/12/182

目錄1電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的概念

1.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念

1.2簡單電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的機理

1.2.1電力系統(tǒng)元件無功特性簡介

1.2.2電壓穩(wěn)態(tài)失穩(wěn)機理解釋

1.2.3電壓動態(tài)失穩(wěn)機理解釋

2電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析的目標(biāo)和方法

2.1電壓穩(wěn)定分析的目的

2.2靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的一般分析方法

2.2.1連續(xù)潮流計算及特征分析法

2.2.2靜態(tài)電壓穩(wěn)定的靈敏度、參與因子和相關(guān)因子

2024/12/1832.3動態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法

2.3.1全過程動態(tài)仿真法

2.3.2動態(tài)穩(wěn)定實用判據(jù)3.佛山電壓穩(wěn)定性分析

3.1電壓穩(wěn)定分析流程圖

3.2靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析結(jié)果

3.2.1正常運行方式下

3.2.2N-1方式下

3.2.3電壓穩(wěn)定薄弱點及其靜態(tài)無功補償方案

3.3動態(tài)電壓穩(wěn)定分析結(jié)果2024/12/1844預(yù)防控制和緊急控制措施簡述

4.1預(yù)防控制措施

4.2緊急控制措施

4.2.1安裝動態(tài)無功補償系統(tǒng)

4.2.2安全自動裝置：低壓減載

4.2.3其它2024/12/1851電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的概念2024/12/1861.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念同步運行狀態(tài)：所有并聯(lián)運行的同步電機都有相同的電角速度。是電力系統(tǒng)正常運行的一個重要標(biāo)志。在這種運行狀態(tài)下，表征運行狀態(tài)的參數(shù)具有接近于不變的數(shù)值，通常稱為穩(wěn)定運行狀態(tài)。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題：系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到擾動后能否恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)或過渡到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的問題。2024/12/187電力系統(tǒng)穩(wěn)定類型2024/12/188靜態(tài)穩(wěn)定性:電力系統(tǒng)在運行中受到微小擾動后獨立地恢復(fù)到它原來的運行狀態(tài)的能力.暫態(tài)穩(wěn)定性:電力系統(tǒng)在正常運行時受到一個大的擾動,能否從原來的運行狀態(tài)不失去同步的過渡到新的運行狀態(tài),并在新的狀態(tài)下穩(wěn)定運行.中長期穩(wěn)定性：若考慮電力系統(tǒng)眾多慢速的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如AGC、VQC、OLTC等，電力系統(tǒng)在故障擾動發(fā)生后保持了功角暫態(tài)穩(wěn)定后，仍有可能會在幾分鐘乃至數(shù)小時漸漸失去穩(wěn)定性，稱為中長期穩(wěn)定性。電壓穩(wěn)定性：電力系統(tǒng)在某些情況下會出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的電壓持續(xù)下降或電壓長期滯留在安全運行所不能容許的低水平上而不能恢復(fù)。電壓穩(wěn)定性也可細分為靜態(tài)電壓穩(wěn)定、暫態(tài)電壓穩(wěn)定和中長期電壓穩(wěn)定。2024/12/1891.2簡單電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的機理1.2.1電力系統(tǒng)元件無功特性簡介電力輸電系統(tǒng)無功特性輸電線既產(chǎn)生無功又消耗無功，其凈無功值必須等于線路兩端口由系統(tǒng)吸收或發(fā)出得無功量。輸電線并聯(lián)電容發(fā)出與電壓平方成正比的無功。而節(jié)點電壓必須在一定范圍內(nèi)，則線路產(chǎn)生無功相對恒定。輸電線串聯(lián)電感消耗與電流平方成正比的無功。而電流從重載到輕載變化很大，消耗無功也變化很大。輸電線路隨著輸送有功功率的增加，也會大量消耗無功功率，導(dǎo)致受端電壓明顯下降。這也是解釋電壓崩潰往往發(fā)生在系統(tǒng)重載情況下的原因。

2024/12/1810發(fā)電系統(tǒng)特性發(fā)電機即是唯一的有功功率電源，又是最基本的無功功率電源。發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時，可發(fā)出無功功率為

式中，SGN、PGN、φN分別為發(fā)電機的額定實在功率，額定有功功率和額定功率因素角。發(fā)電機正常運行時以滯后功率因素運行為主，必要時可以減少勵磁電流在超前功率因素下運行，即所謂的進相運行，以吸收系統(tǒng)中多余的無功功率。2024/12/1811

發(fā)電機對電壓穩(wěn)定的影響，特別注意以下三種工況：正常運行時，發(fā)電機維持極端電壓恒定。系統(tǒng)低電壓時，發(fā)電機無功功率需求可能導(dǎo)致磁場/電樞電流超過極限（勵磁電流限制），發(fā)電機端電壓將不能維持恒定。在恒定磁場電流時，恒定電壓點在同步電抗Xd后，即同步電抗Xd后電動勢Eq不變，這相當(dāng)于增加了網(wǎng)絡(luò)電抗，加劇了電壓崩潰條件。電樞電流限制器動作時，為使電樞電流回到安全限制值之內(nèi)，將通過AVR自動或由運行人員手動減無功/有功處理，這也失去了發(fā)電機對電壓的控制作用。某些發(fā)電機安裝有勵磁電流過流保護，長時間勵磁電流過大會導(dǎo)致發(fā)電機跳閘，完全失去對電壓的支撐作用。2024/12/1812負荷系統(tǒng)電動機負荷（具有恒功率負荷特點）

異步電動機在電力系統(tǒng)負荷（特別無功負荷）中占的比重很大。系統(tǒng)無功負荷的電壓特性主要由異步電動機決定。異步電動機的簡化等值電路如下，它消耗的無功功率為

其中，Qm為勵磁功率，它同電壓平方成正比；Qσ為漏抗的無功損耗，如果負載功率不變，則Pm＝I2R(1-s)/s＝常數(shù)。當(dāng)電壓降低時，轉(zhuǎn)差將要增大，定子電流隨之增大，相應(yīng)地，在漏抗中的無功損耗Qσ也增大。

因此，當(dāng)電壓下降超過一定閾值后，電動機的無功消耗將反而會迅速增加。這是造成電壓崩潰（負荷失穩(wěn)）的重要原因。2024/12/1813阻抗性負荷系統(tǒng)（具有恒阻抗負荷特點）對于照明、供熱等負荷，具有負荷隨電壓降低而降低的特點，對電壓穩(wěn)定有一定正貢獻。當(dāng)變電站通常安裝有載分接頭調(diào)整變壓器（OLTC），會在供電母線電壓下降時自動調(diào)高電壓，從而使得阻抗性負荷重新變大。這抵消了阻抗性負荷對電壓穩(wěn)定的正貢獻作用。因此，必須考慮在AVC/VQC策略中充分考慮OLTC的控制策略與電壓穩(wěn)定的協(xié)調(diào)策略。綜合性負荷根據(jù)負荷特點和集結(jié)情況，可以對負荷進行等值建模處理。恒功率負荷和恒阻抗負荷二者的比例關(guān)系是決定電壓穩(wěn)定分析樂觀或保守的重要因數(shù)之一。有文獻提出現(xiàn)代我國電力系統(tǒng)采用“60％恒功率＋40％恒阻抗”比較恰當(dāng)；我們認為，在佛山、東莞這類制造業(yè)發(fā)達、空調(diào)負荷龐大的地區(qū)電網(wǎng)，采用“75％恒功率＋25％恒阻抗”或更恰當(dāng)。2024/12/1814靜態(tài)無功補償設(shè)備特性串聯(lián)電容器

串聯(lián)電容器減少了輸電線路的純感性電抗，有效地縮短了線路長度。它發(fā)出無功補償線路的無功消耗。串聯(lián)電容器發(fā)出的無功隨電流的平方而增加，而與節(jié)點電壓無關(guān)。這樣在系統(tǒng)最需要無功的時候可產(chǎn)生最多無功。并聯(lián)電容器組

電容器通過提高受電端負荷功率因素可以有效地擴大其電壓穩(wěn)定極限。電容器還可以用來釋放發(fā)電機的“旋轉(zhuǎn)無功備用”，允許附近的發(fā)電機運行在功率因素1.0附近，這相當(dāng)于增加了系統(tǒng)能快速響應(yīng)的無功儲備，對電壓穩(wěn)定是利的。

但并聯(lián)電容器所發(fā)出的無功功率與母線電壓平方成正比，電壓下降時所提供的無功支撐能力也會下降。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重的無功缺額時導(dǎo)致電壓持續(xù)下降時，并聯(lián)電容器組所提供的無功也會持續(xù)下降，這是最終導(dǎo)致電壓崩潰的重要原因。2024/12/1815動態(tài)無功補償設(shè)備特性靜止無功補償器（SVC）

靜止無功補償器由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成。電容器可以發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)調(diào)節(jié)，能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補償器。同步調(diào)相機同步調(diào)相機相當(dāng)于空載運行時的同步電動機。在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性無功功率起無功電源的作用；在欠勵磁運行時，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率起無功負荷作用。普通發(fā)電機也可視為重要的動態(tài)無功補償系統(tǒng)。其它FACTS新系統(tǒng)（STATCAM，UPFC等）2024/12/18161.2.2電壓靜態(tài)失穩(wěn)機理解釋

電壓穩(wěn)定判據(jù)－－dQ/dV判據(jù)，系統(tǒng)中的高X/R比，是系統(tǒng)各節(jié)點的電壓主要與無功功率分布有關(guān)。以下判斷在小擾動下系統(tǒng)能否維持一定的負荷電壓水平，對應(yīng)下圖所示的系統(tǒng)。2024/12/1817

圖中QL是負荷的無功電壓靜特性，QG是電源的無功電壓特性曲線，A、B點為平衡工作點。在A點作小擾動分析，當(dāng)電壓有微小下降時，從而有，即系統(tǒng)在負荷小擾動是有一定的無功裕度，在A點是電壓穩(wěn)定的，反之，在B點是不能穩(wěn)定運行。QU0A-EPB-UEPQLQGUAUBUcr2024/12/18181.2.3電壓動態(tài)失穩(wěn)機理解釋

上述判據(jù)是用靜態(tài)的觀點解釋電壓失穩(wěn)機理，而沒考慮系統(tǒng)中的各種動態(tài)元件的影響。右圖所示的簡單系統(tǒng)模型，在系統(tǒng)中考慮發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)及電動機動態(tài)作用，假設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定點處于鞍結(jié)分岔（SNB）點附近，發(fā)電機勵磁電流已處于極限狀態(tài)。簡單系統(tǒng)接線圖2024/12/1819

如果此時系統(tǒng)中有一小擾動，使電動機端電壓減少，則：（1）假定負荷為恒功率負荷，端電壓的降低導(dǎo)致電動機定子電流的增加；（2）電子電流的增加增大了輸電線上的電壓降落，進一步降低了電動機的端電壓；（3）端電壓的下降引起線路電容充電無功功率的減少，使系統(tǒng)中無功更加短缺；（4）電動機定子電流的增加導(dǎo)致發(fā)電機輸出電流的增加，在發(fā)電機勵磁電流已達到極限不能在增加時，由于電樞反應(yīng)引起氣隙磁通的減少，導(dǎo)致發(fā)電機內(nèi)電動勢的減少，從而降低發(fā)電機端電壓，同時也減少了發(fā)電機的無功輸出，使系統(tǒng)各節(jié)點電壓進一步降低。如此形成惡性循環(huán)，引起電壓的持續(xù)下降，直至電壓崩潰。2024/12/18202電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析的目標(biāo)和方法2024/12/18212.1電壓穩(wěn)定分析的目的對于一個給定系統(tǒng)狀態(tài)的電壓穩(wěn)定性分析，應(yīng)能回答以下兩個方面：（一）電壓不穩(wěn)定的接近程度－穩(wěn)定邊界和穩(wěn)定裕度問題：即，系統(tǒng)離電壓不穩(wěn)定有多近？

由目前工作點到不穩(wěn)定工作點的距離可以根據(jù)物理量，如負荷水平，通過關(guān)鍵界面的有功潮流及無功儲備來衡量。對于任何給定的情況，最合適的量度取決于特定系統(tǒng)及裕度的應(yīng)用目的，例如是為規(guī)劃還是為運行決策。必須考慮可能發(fā)生的事故（線路跳閘、失去發(fā)電機或失去無功源等）。2024/12/1822（二）電壓不穩(wěn)定的機理：為何及怎樣發(fā)生不穩(wěn)定？引起發(fā)生不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素是什么？哪里是電壓薄弱區(qū)域？什么措施對改善電壓穩(wěn)定性最有效？2024/12/18232.2靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的一般分析方法2.2.1連續(xù)潮流計算及特征分析法（小干擾分析法）

延拓潮流（連續(xù)潮流）是電壓穩(wěn)定性分析的有力工具，它可以克服接近穩(wěn)定極限運行狀態(tài)時的收斂問題。延拓潮流法通過不斷更新潮流方程，使得在所有可能的負荷狀態(tài)下，潮流方程保持為良態(tài)，不管在穩(wěn)定平衡點還是在不穩(wěn)定平衡點都可有解。延拓法時從初始穩(wěn)定工作點開始，隨著負荷緩慢變化，沿相應(yīng)P-U區(qū)縣對下一工作點進行預(yù)估、校正，直到勾畫出完整的P-U曲線連續(xù)潮流計算方法。

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連續(xù)潮流是利用下圖所示的包括預(yù)報和校正步的一種迭代方法。如圖所示，預(yù)報步從已知的解（A）開始，以一個切線預(yù)報來估計對于一個規(guī)定負荷增長方式的解（B）；然后校正步，利用常規(guī)潮流（系統(tǒng)負荷值不變）解出準(zhǔn)確值（C）；負荷進一步增加時，根據(jù)新的切線預(yù)報電壓值。如果新的估計負荷超出了準(zhǔn)確解的最大負荷，則以負荷值固定的校正計算就不會收斂，因此采用固定監(jiān)控點電壓的校正計算來求準(zhǔn)確解（E）；當(dāng)接近電壓穩(wěn)定極限時，為了確定準(zhǔn)確的最大負荷，在連續(xù)預(yù)報期間，負荷增量應(yīng)逐步減少。2024/12/1825

特征結(jié)構(gòu)分析是通過求取潮流雅可比矩陣的最小特征值及其相應(yīng)的左、右特征向量，以最小模特征值作為系統(tǒng)接近電壓不穩(wěn)定的量度（穩(wěn)定裕度），以最小模特征值對狀態(tài)量（如節(jié)點電壓幅值和角度）的靈敏度來分析電壓失穩(wěn)的一些特性。

最小模特征值：根據(jù)電力系統(tǒng)的特點，當(dāng)系統(tǒng)運行情況惡化時，總是有一特征值首先通過零點。該特征值的模最小，我們稱之為最小模特征值。因此我們可以用它的大小來量度系統(tǒng)工作點的靜態(tài)穩(wěn)定裕度。2024/12/18262.2.2靜態(tài)電壓穩(wěn)定的靈敏度、參與因子和相關(guān)因子

靈敏度分析利用系統(tǒng)中某些物理量的變化關(guān)系，即她們之間的微分關(guān)系來研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性。線性化靜態(tài)系統(tǒng)功率電壓方程有如下形式：

上式中：P為有功功率向量；Q為無功功率向量；θ為節(jié)點電壓角度向量；U為節(jié)點電壓幅值向量。2024/12/1827

由上式可知，系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性是受有功功率和無功功率影響的。但是，在每一運行點，我們可以保持有功功率不變，則

式中，矩陣JR是簡化的U-Q雅可比陣。它的第i個對角元素是節(jié)點i的U-Q靈敏度。正的U-Q靈敏度表示穩(wěn)定運行；靈敏度愈小，系統(tǒng)愈穩(wěn)定；當(dāng)穩(wěn)定性下降時，靈敏度值增加；在穩(wěn)定極限，靈敏度值變成無窮大。相反，負的U-Q靈敏度表示不穩(wěn)定運行，小的負靈敏度表示很不穩(wěn)定。2024/12/1828參與因子（1）節(jié)點參與因子節(jié)點K對模式i的參與作用（參與因子）定義為節(jié)點參與因子說明：1）Pki表示表示了節(jié)點K處第i個特征值對電壓-無功靈敏度的作用。Pki值愈大，λi在確定節(jié)點K處電壓-無功靈敏度的貢獻愈大。2）左右特征向量都已規(guī)格化，所以對于每個模式，所有節(jié)點參與因子的總和等于1.0。3）對于給定的模式i，節(jié)點參與因子的大小只是了在這個節(jié)點施加補救措施對穩(wěn)定該模式的有效性。4）一般有兩種類型的模式，一種模式只有很少量節(jié)點有大的參與因子，所有其它節(jié)點的參與因子接近于零，則表明是非常局部的模式；另一種模式是許多節(jié)點具有小但是類似的參與因子，而其余的節(jié)點參與因子接近于零，則表明該模式不是局部的。

2024/12/1829（2）支路參與因子

當(dāng)無功功率注入改變?Qmi（?P=0）導(dǎo)致電壓改變?Vmi時，第i個模態(tài)角度改變?yōu)?/p>

輸電線兩端的電壓幅值和角度變化知道后，傳輸線的線性無功損失變化?QLji可以計算，令則線路Lj對模式i的參與因子定義為支路參與作用提供如下信息：1）對于每個模式i，哪些支路在響應(yīng)無功負荷的微增變化時消耗的無功功率最多；2）具有高參與因子PLji的支路是弱支路或負荷重的支路；3）如何采取增強傳輸支路的補救措施和如何重新分配潮流以緩解弱支路上的負擔(dān)；4）為事故選擇提供準(zhǔn)則。2024/12/18302.3動態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法2.3.1全過程動態(tài)仿真法電力系統(tǒng)全過程動態(tài)仿真是把電力系統(tǒng)的機電暫態(tài)過程、中期過程和長期過程有機地統(tǒng)一起來進行仿真。和電力系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真一樣，電力系統(tǒng)全過程動態(tài)仿真也是聯(lián)立求解描述系統(tǒng)動態(tài)元件的微分方程組和描述系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)特性的代數(shù)方程組，以獲得電力系統(tǒng)全過程動態(tài)過程的時域解。2024/12/18312.3.2動態(tài)穩(wěn)定實用判據(jù)

根據(jù)穩(wěn)定性導(dǎo)則，系統(tǒng)保持穩(wěn)定指的是滿足如下三個穩(wěn)定條件：功角穩(wěn)定：故障切除后，同步系統(tǒng)中任意兩臺機組相對功率角不超過180

并呈減幅振蕩。電壓穩(wěn)定：故障清除后，主要樞紐變電所的母線電壓能夠恢復(fù)到0.8pu以上，母線電壓持續(xù)低于0.75pu的時間不超過1s?？紤]廣東電網(wǎng)運行部門實際使用和大量工程分析的經(jīng)驗，采用下面的電壓穩(wěn)定判據(jù)：樞紐母線電壓低于0.75pu持續(xù)時間0.8秒以內(nèi)：穩(wěn)定樞紐母線電壓低于0.75pu持續(xù)時間0.8～1.0秒范圍內(nèi)：臨界

樞紐母線電壓低于0.75pu持續(xù)時間1.0秒以上：不穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定：計算根據(jù)1992年實施的《電力系統(tǒng)自動低頻減負荷技術(shù)規(guī)定》電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：“其他一般情況下，為了保證火電廠的繼續(xù)安全運行，應(yīng)限制頻率低于47.0Hz的時間不超過0.5s，以避免事故進一步惡化?！?，即將頻率低于47.0Hz超過0.5s作為頻率失穩(wěn)的判據(jù)。

2024/12/1832靜態(tài)電壓分析主要包括：模態(tài)分析、關(guān)鍵支路與關(guān)鍵發(fā)電機確定、裕度分析等。模態(tài)分析可通過計算線路參與因子和發(fā)電機參與因子的大小來確定關(guān)鍵線路和關(guān)鍵發(fā)電機組，通過比較節(jié)點參與因子的方法確定最佳無功補償位置。

基于潮流的電壓裕度指標(biāo)是衡量系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析的最基本的指標(biāo)，適用于任何電力系統(tǒng)。電壓裕度指標(biāo)準(zhǔn)確直觀，具有明確的物理意義，是衡量其它電壓穩(wěn)定性指標(biāo)的基準(zhǔn)。對佛山電網(wǎng)電壓穩(wěn)定分析以電壓裕度指標(biāo)為基礎(chǔ)。3.佛山電壓穩(wěn)定性分析2024/12/18333.1電壓穩(wěn)定分析流程圖開始BPA潮流數(shù)據(jù)模型BPA穩(wěn)定數(shù)據(jù)模型潮流計算及分析N-1、備自投分析靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析模態(tài)分析無功優(yōu)化及建設(shè)分析中長期動態(tài)分析是否穩(wěn)定否優(yōu)化措施是是否滿足靜態(tài)裕度否是靜態(tài)電壓裕度分析2024/12/18343.2靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析結(jié)果3.2.1正常運行方式下

(2008年夏大方式）2024/12/1835模態(tài)分析

（以羅洞分區(qū)為例子）序號節(jié)點名分區(qū)相關(guān)因子1大塘-5110.0kV康樂-0.018452大塘-5210.0kV康樂-0.016693黃歧-5210.0kV丹桂-0.016674蕭邊-5110.0kV康樂-0.016145蕭邊-5210.0kV康樂-0.016146鹽步-5510.0kV雷崗-0.015817水頭-5510.0kV丹桂-0.015778水頭-5210.0kV丹桂-0.015729黃歧-5110.0kV丹桂-0.0155910樂平-5210.0kV康樂-0.01559下表為羅洞分區(qū)關(guān)鍵負荷節(jié)點（前10個負荷節(jié)點）2024/12/1836線路參與作用提供如下信息：1）對于每個模式，哪些支路在響應(yīng)無功負荷的微增變化時消耗的無功功率最多；2）具有高參與因子的支路是弱支路或負荷重的支路；3）如何采取增強傳輸支路的補救措施和如何重新分配潮流以緩解弱支路上的負擔(dān)；4）為事故選擇提供準(zhǔn)則。2024/12/1837下表是羅洞分區(qū)關(guān)鍵110kV線路，當(dāng)這些線路由于短路故障和故障切除，容易造成系統(tǒng)局部的電壓偏低或電壓不穩(wěn)的問題。序號節(jié)點名一節(jié)點名二參與因子片區(qū)1敦厚-1110.0kV丹桂-1110.0kV0.00076丹桂2大塘-1110.0kV康樂-1110.0kV0.000644康樂3水頭-1110.0kV丹桂-1110.0kV0.000373丹桂4黃歧-1110.0kV丹桂-1110.0kV0.000283丹桂5樂城-1110.0kV丹桂-1110.0kV0.00028丹桂6空節(jié)點13110.0kV仙溪-1110.0kV0.000241仙溪7石洲-1110.0kV平勝-1110.0kV0.000219平勝8官窯-1110.0kV仙溪-1110.0kV0.000211仙溪9蘆苞-1110.0kV三水-1110.0kV0.000189三水10林岳-1110.0kV平勝-1110.0kV0.000141平勝2024/12/1838靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的裕度指標(biāo)包括：電壓裕度有功裕度無功裕度掃描系統(tǒng)所有負荷節(jié)點的穩(wěn)定裕度，即可檢驗出在給定的運行方式和負荷增長方式下，系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)或最有可能發(fā)生電壓崩潰的節(jié)點。2024/12/1839單母線裕度單母線功率裕度計算對應(yīng)于單負荷母線增長負荷的方式。下表是負荷特性選擇為100%的恒功率比例下羅洞分區(qū)的單母線裕度，由表中可以看出，在系統(tǒng)最嚴(yán)重狀態(tài)下，有較多節(jié)點的電壓裕度都低于20％，這些節(jié)點的臨界電壓都較高，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，較容易發(fā)生電壓失穩(wěn)，在運行中應(yīng)注意這些節(jié)點的運行狀況。2024/12/1840節(jié)點名功率極限p.u.功率裕度％運行電壓p.u.臨界電壓p.u.電壓裕度％丹桂-1110.0kV1.902791.0850.96212平勝-1110.0kV1.706931.0780.95213仙溪-1110.0kV2.067721.0690.94413三水-1110.0kV1.978821.0670.93414雷崗-1110.0kV1.827741.0680.9314文華-1110.0kV1.98681.060.92314康樂-1110.0kV1.878811.0560.91215石洲-5210.0kV1.022861.1230.85531石洲-5110.0kV1.022861.1230.85531科園-5210.0kV1.326961.0750.80932科園-5110.0kV1.326961.0750.80932林岳-5210.0kV1.065951.0670.80233林岳-5110.0kV1.065951.0670.80233文登-5210.0kV1.203751.1590.86933文登-5110.0kV1.203751.1590.86933返回2024/12/1841下表是負荷特性選擇為75%的恒功率比例，25%恒阻抗比例（較合符實際運行狀況）僅列出羅洞分區(qū)情況，其他分區(qū)詳見報告。節(jié)點名功率極限p.u.功率裕度％運行電壓p.u.臨界電壓p.u.電壓裕度％丹桂-1110.0kV3.783891.0850.84628仙溪-1110.0kV3.848851.0690.82529平勝-1110.0kV3.552961.0780.82330雷崗-1110.0kV3.464861.0680.80632文華-1110.0kV3.506821.060.78634三水-1110.0kV3.718901.0670.78935康樂-1110.0kV3.343891.0560.77835獅山-5210.0kV1.169791.0790.69954東二-5210.0kV1.068591.070.68755河口-5110.0kV1.214691.0720.68456敦厚-5510.0kV1.188841.10.70156敦厚-5110.0kV1.189841.10.70156灣華-5210.0kV1.484821.110.70557灣華-5110.0kV1.484821.110.705572024/12/1842區(qū)域裕度分析區(qū)域負荷裕度的負荷增長方式采用一個區(qū)域的負荷節(jié)點按照相同的比例同時增加負荷，該情況更加接近于系統(tǒng)運行的實際。選擇不同地區(qū)負荷的增長方式，得到不同區(qū)域的負荷裕度如下表所示。其中，采用恒功率因數(shù)方式（cosθ=0.9）增長，得到的系統(tǒng)負荷裕度最低。2024/12/1843片區(qū)名恒無功增長恒有功增長指定功率因數(shù)增長指定功率因數(shù)增長羅洞片11.6829.855.77.44西江片16.0832.048.1910.08順德片25.5255.1416.8320.88高明片44.1561.8732.2634.91桃源片29.9159.0820.3124.44不同增長方式下區(qū)域負荷裕度單位（%）2024/12/1844表中采用恒有功增長方式得到的曲線是通常所說的QV曲線，從表中可以看出，該裕度較低，只有高明片區(qū)的裕度較高。說明羅洞片區(qū)、西江片區(qū)、順德片區(qū)的的無功儲備不足，具有較低的無功負荷裕度。而高明片區(qū)的無功儲備足夠，具有足夠的無功負荷裕度。下圖給出了羅洞片區(qū)采用恒有功增長方式得到的QV曲線，負荷點選取了該區(qū)域的多個10kV負荷母線。2024/12/18452024/12/18463.2.2N-1方式下(2008年夏大方式）上述模態(tài)分析給出了各個分區(qū)的關(guān)鍵線路，這些線路發(fā)生故障時，容易造成系統(tǒng)局部的電壓偏低或電壓不穩(wěn)的問題。下面對于上述的關(guān)鍵線路進行N-1開斷，來分析其對電網(wǎng)電壓裕度的影響。2024/12/1847考慮佛山電網(wǎng)與主網(wǎng)的連接線路，切除500kV羅北線（羅洞到北郊）的一回線路。下表是切除線路后單母線裕度分區(qū)名節(jié)點名功率極限（標(biāo)幺值）功率裕度（％）運行電壓（標(biāo)幺值）臨界電壓（％）電壓裕度（％）切斷前的電壓裕度（％）羅洞丹桂-1110.0kV3.087871.0620.8822028仙溪-1110.0kV3.188821.0470.8632129平勝-1110.0kV2.914961.0550.8652130雷崗-1110.0kV2.876841.0450.8472332文華-1110.0kV2.949781.0380.8322434三水-1110.0kV3.141881.0460.8362535康樂-1110.0kV2.881871.0370.8092835桃源桃源-1110.0kV2.9821.0050.8072433西江紫洞-1110.0kV4.899950.9720.8311623汾江-1110.0kV4.408940.9860.8182029竹園-1110.0kV3.597881.0230.8352231佛山-1110.0kV3.922891.010.8032537南海-1110.0kV2.723911.0040.7337422024/12/1848高明荷城-1110.0kV3.776900.9840.7752738高明-1110.0kV3.191921.040.783342順德旭升-1110.0kV6.374961.0380.9071419都寧-1110.0kV5.639881.0330.8522132大良-1110.0kV5.49901.0590.8642234藤沙-1110.0kV4.5149510.7912638吉安-1110.0kV3.789901.0390.82942分區(qū)名節(jié)點名功率極限（標(biāo)幺值）功率裕度（％）運行電壓（標(biāo)幺值）臨界電壓（％）電壓裕度（％）切斷前的電壓裕度（％）接上表2024/12/1849片區(qū)名恒無功增長恒有功增長指定功率因數(shù)增長指定功率因數(shù)增長羅洞片8.8925.353.995.47西江片12.7927.656.297.62順德片21.9752.8714.3217.25高明片41.2459.6229.1331.89桃源片27.5658.0017.421.63切除線路后的區(qū)域裕度（％）2024/12/18503.2.3電壓穩(wěn)定薄弱點及其靜態(tài)無功補償方案電壓穩(wěn)定薄弱點會出現(xiàn)在重負荷的母線上，特別是高壓母線上，因為其承擔(dān)輸送大量有功及無功功率。這可以由單母線電壓裕度分析中看出。靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度低，最主要由以下兩方面造成：重負荷導(dǎo)致線路重載；無功電源不足導(dǎo)致電壓支撐能力弱。2024/12/1851對于靜態(tài)電壓裕度低的母線可以通過增加并聯(lián)靜止電容器組容量，提高該母線電壓裕度。由單母線裕度分析表中可知，裕度較低、排序靠前的母線排序靠前的均為110kV母線，直接在這些節(jié)點上增加投切電容器組的數(shù)量可以在一定程度上提高該母線電壓裕度，但是這并不是最優(yōu)方案（無功潮流未必最佳，網(wǎng)損有可能增大）。根據(jù)模態(tài)分析的原理，母線的參與因子越高，無功負荷的微增變化時消耗的無功功率就越多；節(jié)點相關(guān)因子值越大在該處電壓-無功靈敏度的貢獻愈大。

因此，盡量減少參與因子高的線路輸送大量無功，對參與因子高的母線增加無功補償對電壓穩(wěn)定效果最明顯且最經(jīng)濟。2024/12/1852簡單舉例羅洞區(qū)丹桂220kV母線實施補償方案前(僅對現(xiàn)有無功資源進行優(yōu)化后）節(jié)點名功率極限(p.u.)功率裕度(%)運行電壓(p.u.)臨界電壓(p.u.)電壓裕度(%)丹桂-1110.0kV4.59091.441.0660.79334.42024/12/1853實施補償方案實施補償方案后丹桂220kV單母線電壓裕度變電站電壓（kV）電容器容量（MVar）黃歧1101×4.8+1×6樂城1102×6水頭1103×3.6節(jié)點名功率極限(p.u.)功率裕度(%)運行電壓(p.u.)臨界電壓(p.u.)電壓裕度(%)丹桂-1110.0kV5.31092.61.1000.80536.62024/12/18543.3動態(tài)電壓穩(wěn)定分析結(jié)果單一故障：考慮文華羅洞單回220kV線路三相短路，三相故障的設(shè)置程序是：0秒故障，0.1秒故障近端切除故障。

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