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电力系统电压稳定问题分析研究
发布时间:2018-12-03        浏览次数:13        返回列表

胡德江 冯婧

摘 要:近年来,随着社会经济的不断发展、电力需求的不断增长和电力网络系统的连接,受到各种因素的影响,电力系统的运行已经接近极限状态,电压的稳定问题日益凸显。电压的稳定一般是在静态和动态的情况下发生。本文将从电力系统电压稳定方面进行分析,针对具体的运行情况提出相应的措施。

关键词:电力系统 电压稳定 措施

中图分类号:TM712 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2018)03(c)-0037-02

当前社会的发展与电能的使用是息息相关的,电力系统的发展为人们的生活和生产提供了很大的支持。电力系统的良好运行需要充分满足稳定性的发展需求,电力系统的稳定性包括电压的稳定性、频率的稳定性和功角的稳定性,其中电力系统电压的稳定性一直受到社会的广泛关注,也是当前电力方面研究的主要领域。以前对于电力系统的研究,更多的是针对静态电压进行研究,当前社会电力系统的不断发展,人们开始意识到电压稳定的重要性,开始进行对电压稳定的研究。目前,我国对于电力的需求越来越大,电力系统承受着超高压和重负荷的现象,需要通过对电力系统的完善,改善这种现状。在我国社会经济快速发展的时代,電能的需求量也是越来越大,电压的稳定问题也逐渐突出,需要采取有效的措施进行改进。

1 有关电力系统电压稳定的内容阐述

电力系统的稳定是一个统一的整体,对于其稳定性的研究也是针对一个整体进行研究。电力系统的稳定性方面包括稳定和不稳定两种状态,但是电力系统的不稳定性表现为多种不同的形式,不稳定性也是根据系统的失稳特性、扰动大小和时间的不同进行分类。只有从中分析出电力系统失稳的主要因素,才能够针对特定的问题采取恰当的计算分析方法,从而采取有效的措施进行控制,提高系统的安全运行水平,不断优化电网的运行结构。

电力系统的稳定性主要是指在给定的初始运行方式下,系统在受到扰动之后,还能够找到相应的平衡点,保证大部分的系统处于未越限的状态,保证系统整体的完整性。当处于一种初始运行状态时,电力系统中的母线能够保证电压的稳定,是在基于负荷需求平衡的一种条件下保持电压稳定。在该种运行状态下,电压失稳的原因主要是母线上的电压突然升高或者是下降,当电压不能保持稳定时,电力系统中的负荷就会失去平衡,就会出现跳闸的情况。

电压的稳定存在三种状态:动态电压稳定、静态电压稳定和暂态稳定。(1)通常分析电压动态稳定情况时,主要应用线性微分方程来描述,了解电压中各个元件运行的一种动态情况,当系统处于一种小扰动情况下,分析电压的稳定性;(2)静态稳定是在动态稳定的基础上进一步简化,在平衡点处电压的稳定状况;(3)暂态稳定是当处于一种大扰动状态下,电力系统中电压的稳定状况。

2 电力系统电压稳定的研究方法分析

电力系统中有关电压稳定的情况主要有:电力系统的运行点与电压失稳的距离;电力系统中会引发电压失稳的薄弱环节;对于干扰电压稳定的故障区域分析和选择。

2.1 静态电压稳定的分析方法

2.1.1 灵敏度分析方法

灵敏度分析方法主要是利用潮流方程进行计算,分析变量之间的各种关系,当系统处于某种扰动状态时,通过对各种变量之间的灵敏度判断系统的稳定性,当灵敏度的系数不断增大时,系统就会存在不稳定性,当趋于无穷大时,系统发生崩溃。在实际使用该方法时,需要将电压的崩溃点定义为负荷的极限点,然后判断电压的稳定性情况。

2.1.2 最大功率法

该种分析方法主要是将电力网络向负荷母线输送运行作为一种极限运行状态,当负荷需求超过电力网络的极限传输功率时,系统中的电压将会失去稳定性。这种电压稳定的分析方法是基于PV和QV曲线的电压稳定方法,将电网中的某一个节点作为母线进行研究,确定所需的无功功率。

2.2 动态电压稳定分析方法

当系统受到小扰动时,可以利用动态电压稳定分析方法进行电压稳定性分析,该种分析方法主要是研究与有关元件的动态性分析,对于影响电压稳定性的因素,考虑到发电机、无功无常设备以及负荷存在的状态,其中还有OLTC技术对网络输送功率的影响,通过提高网络的最大输送功率,来保证电压的稳定性。电压稳定是一个动态问题,系统中的发电机和负荷的动态特性都对电压的稳定有一定的影响,小扰动分析方法的研究,建立动态化的分析模型,方便各元件的有效使用。

3 电力系统电压稳定的有效控制

当电力系统处于正常运行状态时,为了保证电压的稳定性,就需要针对发电机的额定功率、负荷等进行分析,对存在的问题进行调节,保证系统中电压的稳定性,如果电力系统发生故障,电压就不能保持正常的稳定性,就需要采取措施控制。

3.1 无功补偿的方法应用

对于电力系统稳定性的分析,采用的无功补偿的方法有并联电容器组法和SVC等。电力系统中,电容器的过度使用会发生损坏,也就相应地影响到电压的稳定性和功率的不平衡性。有时过度的扰动会造成电容器的损坏,电压也不容易恢复,通过电容器之间的并联,可以进行无功补偿。SVC和STATCOM是目前电压稳定中采用最多的动态无功补偿设备,设备的应用能够有效提高系统电压稳定性,SVC可以通过对称或者是不对称的方式运行,而STATCOM始终保持对称的方式运行。

3.2 变压器分接头的紧急控制

OLTC的应用主要是对母线中存在的电压负荷进行调节,保证系统的正常运行,能够将运行控制在一定的范围内,一般电力系统中存在的接头地方,不利于电压的稳定。如果电力系统发生紧急状态,OLTC就会起到一定的作用,防止电压系统的崩溃,电力系统中的分接头动作有利于增强电压的稳定性,当负荷处于一种恒定状态时,电压的变动会降低网络中功率的损耗。

分接头紧急控制措施包括分接头调节闭锁和分接头的逆调节,在发生紧急的情况下,通过暂时停止或者是延缓电压的方式防止电压的崩溃。

3.3 发电计划的重新分配

在控制电压稳定的基础上,对于短期内发电计划的重新安排,需要对现有设备进行控制,无需增加新设备,对于电压的调度,会首先对功角的稳定性进行分析,考虑到电压的稳定性,在保证电力系统安全和平衡的基础上,也要考虑到一定的经济性原则。

3.4 切除负荷

当电力系统的电压出现失稳的情况时,可以通过切除负荷的方法制止电压发生崩溃,能够保证电力系统的安全运行。在电力系统中需要安装阻止电压崩溃的自动装置,低电压自动减载装置能够针对专门的电压稳定问题,通过估计动态负荷模型参数,研究负荷最小切除量的计算,利用切除负荷和电容补偿等的方式控制电压的稳定性。

4 结语

综上所述,对于电压稳定性的研究,一直是电力系统安全运行过程中的研究重点,有关的电压的稳定性主要是从电压稳定的静态和动态方面进行分析,其中负荷的特性是电压稳定性研究中的重点。对于电压失稳的情况需要从电力系统失稳的各种场景方面进行分析,采用相应的控制措施,保证电力系统的安全有序运行,根据电力系统稳定方面存在的问题,采取相对应的方式。

参考文献

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[2] 赵晋泉,孙晓明,龚成明,等.含FACTS元件的电力系统电压稳定评估[J].电力系统自动化,2011(16):21-26.

[3] 汤涌,仲悟之,孙华东,等.电力系统电压稳定机理研究[J].电网技术,2010(4):24-29.