【涨知识】智能电网的基础之电力系统稳定

压断路器，而不是低压侧慢动作的发电机断路器。另外，为了快速降低火电机组的功率，快关汽门是一个好办法。

合理调整系统运行接线

加强受端系统、适当分散外接电源，不但是建设一个安全稳定电网所需遵循的原则，在有条件而又需要的情况下，也不失为运行系统一种重要的稳定措施。

由远方电源送来主要电力的系统条件。这种系统运行接线的稳定问题，往往由于受端母线电压因缺少本地电源支持，在故障后系统的功率摇摆过程中，不能保持有较高水平;更可能在摇摆过程中受端母线电压因电压崩溃而不断下降，造成受端电源与外地电源间失步。在运行系统中改善这种不稳定现象的办法之一是，将受端系统中的停运机组改调相机运行，以增大受端母线短路电流水平，从而使受端母线能在摇摆过程保持较高电压。而更为有效的措施则是尽可能设法将远方电源分开，让这些电源支路直到受端系统母线处才并联运行。这样，当任一送电支路发生故障，其他的电源支路，都将作为受端系统电源对受端母线电压提供支持，保证受端电压得以处于较高水平，从而显著地提高系统的稳定性。

切集中负荷

切集中负菏，可以提高系统运行频率，可以减轻某些电源线路的过负荷、可以提高受端电压水平，因而都有利于系统的安全稳定运行。但是集中切负荷对用户的影响太大，而且由于远方控制可能带来的误操作，更加剧了它的副作用，因而使用时要慎重。减少和避免误切负荷的可行办法之一，是增加被切负荷的某种参量(例如电压降低)的就地判别监控，只有当本地的判别元件动作而又收到遥切命令时才执行。

快速励磁

快速励磁一直是一种提高暂态稳定的常用措施。在弱传输系统中、在规定的故障切除时间下。快速励磁对提高暂态稳定条件下的线路极限传输功率很有好处，具体效果视具体条件而定。采用快速励磁时，当配出线路发生短路故障后，可以立即给发电机转子回路提供极限励磁电压，在故障切除后，发电机的端电压可以很快得到恢复乃至短时超过额定值，即增大制动面积，从而提高了系统的暂态稳定，线路允许传送的极限功率得以增加。

但只有在极弱的联络线上传输较大功率时。快速励磁才能显出一定效果，比之于快速切除故障，快速励磁对暂态稳定效益不大的根本原因，在于它所能增加的制动面积的作用，很难和减少故障切除时间所取得的双重效果相比拟。

实际电网中，电力系统暂态稳定控制过程如下：

五、电力系统动态稳定

动态不稳定(不衰减的电磁振荡)，在世界各国的其他电力系统中多次发生过。基本三种情况，即发电机组经长距离线路接入系统，弱联系的系统间及长链型结构的系统。

产生动态不稳定的根本原因，是系统的阻尼力矩为负。发生无论大或小的扰动引起的系统振荡，均因之而使振荡逐渐发散。或者引起系统间的解列，或者由于系统中某些参数的非线性而使振荡的幅值最终趋于某一定值。

国内外发生动态失稳的原因，经分析绝大多数都是由于电压调节系统的负阻尼效应。

在国内外系统中，当发生动态失稳时，往往事先没有准备，只得采取应急措施.实际采取的临时有效措施有如下三点。1)降低发电机有功输出，以减小配出线路或系统间联络线的传输功率(但也有过联络线传输功率极小时突然发生动态失稳的事例)2)提高发电机端电压。3)将电压调节器退出运行，或降低放大倍数等等。

而抑制动态失稳的最有效办法是在电压调节器的输入回路中引入能反应发电机转速变化的附加环节，并做到发电机端电压的变化能够与转速变化同相，以达到由励磁系统提供正阻尼力矩的最终要求。实际引入电压调节器的这个附加量，引入反应转速的这个电压调节器附加环节，在美国叫电力系统稳定器(PSS)，在欧洲叫附加反馈(AF)。

动态稳定，其实是一个很好的研究方向。它包括：选择安装PSS的关健发电机位置;选择反应母线电压频率或转子转速，或输出功率作为PSS装置的信号栩入，以及确定主导的振荡频率与PSS回路参数的合理选择等等，都有许多学问可做。但实际发生的动态失稳事故，却往往难予预计。

六、电力系统频率稳定

频率反应了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。

电力系统运行频率偏离额定值过多，会给电力用户带来不利影响，而受影响最大的，当首推发电厂本身，当供电频率下降时，从而使发电机输出的电功率减少，更加剧了供需间的不平衡，进一步促使频率下降，甚至造成发电厂全停。

主要写的是低频减载方面的内容。1)低频减载准则

在电力系统中，必须配置按频率降低自动减负荷装置，使保留运行的负荷容量能随时与运行中的发电容量相适应，以保证在突然发生有功功率缺额后，能迅走使系统频率恢复到接近倾定值。设计与整定按频率降低自动减负荷的准则，主要考虑如下：

如果没有特殊要求，一般宜限制下降到低于某一低频值(例如47Hz)的时间在任何情况下都不大于某一规定时间(例如0.5s)

在任何可能情况下的频率下降过程中，应保证系统低频率值与所经历的时间，能和大机组的低频保护相配合，保证这些大机组继续联网运行，避免事故进一步恶化。

因负荷过切引起的系统频率过调，最大不得超过某一定值，例如51HZ,避免引起系统中大型机组的过频率保护跳闸。这点实际发生过很多切负荷过频事故。(过频这时就要自动切机了)

2)小系统失去大电源

小系统失去大电源有两种小系统失去大电源的情况。一种是终端系统由主系统供应相当大比重的电源，另一种是新建立的电网，小系统装大容量机组。当失去主系统电源或大机组时，系统的有功功率缺额可能大到50%以上乃至百分之数百。这是一种特别严重的情况。我国的运行经验证实，当有功功率缺额过大时，在发生频率崩溃的同时，还可能发生电压崩溃，甚至电压崩溃快于频率崩溃，出现电压全面降低，运行机组全面过电流而系统频率下降并不突出严重的现象。显然，在这样的特殊电网条件下，对付如此大有功功率缺额的办法。不能再是一般的低频减负荷。实践经验说明，正确处理这种事故的办法，是按照预先安排好随时准备着的电网运行接线(例如安排好电源与负荷相适应的解列母线)，当失去主电源大机组的同时，自动或联锁切除相适应的集中负荷。

频率稳定这块确实涉及不多，所以内容也不够丰富。

七、电力系统电压稳定

电压稳定这块比较复杂，很多东西也没有定论，所以自己对这块也只是略知一二。

很多在之前的无功补偿和电压调整里面提到过，主要写些其余的东西。

导则里将电压稳定定义为：电力系统受到小的扰动或大的扰动后，系统能保持或恢复到容许的范围内，不发生电压崩溃的能力。这样来说，电压稳定也分静态、暂态和动态三方面。具体意思和前述功角的差不多。

全球范围内，大部分大停电事故发展到某个阶段，都由于引起了电压崩溃问题，然后导致严重后果，其核心问题，还是无功不足，具体还是以下：

重负荷运行状态下系统负荷持续增加，系统运行备用(特别是无功)紧张，传输线潮流接近最大功率极限。

大的突然扰动，如失去发电机组、输电线相继跳闸等。?有载调压变压器ULTC负调压作用。

发电机过励限制器OEL。

继电保护、低频减载等缺乏协调是导致电压不稳定的一个重要原因。

弱连接的交直流系统。电压崩溃通常显示为慢电压衰减，这是由于许多电压控制设备和保护系统作用及其相互作用积累的结果。在许多情况下，电压不稳定和转子角不稳定是相互耦合的。

科研学术中很多理论运用于电压稳定研究中，比如分叉理论，但是实际工程中，还是一些比较普遍的方法。

首先是静态分析法，主要是计算一些指标，结合QV曲线来分析电压的安全稳定裕度。比如灵敏度法，dQ/dV节点判据等，一般可根据软件潮流计算，并结合一定指标分析电压静态安全稳定。

至于动态分析法，电压稳定从本质上而言是一个动态问题，比较典型的有时域仿真法。电压的暂态稳定和功角稳定处于一个时间框架;至于动态稳定则持续较长时间，国际上发生的一些事故都属于此类。

举一个例子：大型发电机组跳闸，接着一条500KV重要线路跳开。

暂态分析看出：事故后20s内，频率和电压经过摇摆后稳定;电压有所下降。系统显现了比较乐观的响应。

动态分析来看，是一个长期的时间框架，考虑负荷，发电机，ULTC，励磁保护，AGC，气机等。模拟下比较坏的情况：

调速器动作，增加发电功率(有差调节)―――AGC作用，全网功率再调度―――加重了电网的压力(原因：按经济调度的原则，而不是按最合适的地点。这样，有些线路可能压力加大);

电压下降导致负荷功率下降(考虑负荷电压静特性)―――功率过剩―――频率升高―――AGC作用，