【摘 要】本文對(duì)國(guó)內(nèi)、外電壓穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，特別介紹了電壓崩潰的概念、物理解釋及電壓崩潰的防范措施。

　　【關(guān)鍵詞】電壓穩(wěn)定性 電壓崩潰 預(yù)防措施

　　過去幾十年中，在發(fā)達(dá)國(guó)家中電壓崩潰事故屢屢發(fā)生，造成了巨大的損失。展望今后電力系統(tǒng)的發(fā)展，如下一些因素將使穩(wěn)定性問題繼續(xù)存在并有惡化的趨勢(shì)。

（1）因能源基地遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，這就造成線路電抗和傳輸功率的增大及潮流的不合理分布，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。

（2）發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大帶來發(fā)電機(jī)同步電抗增大和機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)減小，這兩者的后果都將惡化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）輸電線路容量增大。這樣，當(dāng)線路因事事故斷開時(shí)，送、受端系統(tǒng)出現(xiàn)更大的功率缺額，增加了對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的威脅。

（4）輸電線路的多回路增加了線路間多重故障的可能性。

　　在我國(guó)電壓不穩(wěn)定和電壓崩潰出現(xiàn)的條件同樣存在。目前國(guó)內(nèi)電壓不穩(wěn)定問題“暴露不突出”，原因之一可能是出于大多數(shù)有載調(diào)壓變壓器分接頭(LTC)未投入自動(dòng)切換和電力部門采取甩負(fù)荷的措施，而后一措施是防止電壓不穩(wěn)定的最后一道防線，不應(yīng)過早和過分的使用。為了提高可靠性，甩負(fù)荷的使用將會(huì)受到越來越大的限制。因此，在我國(guó)應(yīng)加緊電壓穩(wěn)定問題的研究。

　　從電壓研究的內(nèi)容來看主要分三方面：一是電壓崩潰的概念；二是電壓崩潰的物理解釋；三是關(guān)于電壓崩潰的預(yù)防措施。

　　1電壓崩潰的概念

　　在電力系統(tǒng)中，人們把因擾動(dòng)、負(fù)荷增大或系統(tǒng)變更后造成大面積、大幅度電壓持續(xù)下降，并且運(yùn)行人員和自動(dòng)系統(tǒng)的控制無法終止這種電壓衰落的情況稱之為電壓崩潰。這種電壓的衰落可能只需幾秒鐘，也可能長(zhǎng)達(dá)10~20min，甚至更長(zhǎng)，電壓崩潰是電壓失穩(wěn)的最明顯的特征，它會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。

　　2電壓崩潰的物理解釋

　　對(duì)于電壓崩潰現(xiàn)象的物理解釋主要有：P—V曲線解釋、無功功率平衡解釋、OLTC負(fù)調(diào)壓作用解釋、同步馬達(dá)解釋和電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性和負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性相互作用的解釋。

　　（1）P—V曲線解釋。在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)荷功率因數(shù)不變時(shí)，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功功率和電壓幅值的關(guān)系曲線就是P—V曲線。對(duì)于給定負(fù)荷功率，存在電壓水平不同的兩個(gè)解，曲線分為上下兩個(gè)半支。在下半支運(yùn)行時(shí)，如果升高電源端電壓，反而會(huì)使負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓下降，即電壓控制失去因果性。當(dāng)負(fù)荷加重時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)不斷向極限點(diǎn)靠近，最后達(dá)到極限，如果負(fù)荷繼續(xù)加重，將發(fā)生分歧，導(dǎo)致電壓崩潰。

　　（2）無功功率解釋。在電力系統(tǒng)中電壓水平的高低主要受無功功率的影響，這自然使人們把電壓崩潰與某種形式的無功功率的不平衡聯(lián)系起來，許多文獻(xiàn)中都把電壓失穩(wěn)歸因于系統(tǒng)不能滿足無功功率需求的增加。這類觀點(diǎn)典型的代表是傳統(tǒng)的dΔQ/dU判據(jù)，該判據(jù)的意義是：當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)無功功率不平衡量對(duì)該點(diǎn)電壓的導(dǎo)數(shù)小于0時(shí)，該節(jié)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定的，大于0時(shí)則是電壓不穩(wěn)定的，等于0的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于靜態(tài)電壓穩(wěn)定的臨界點(diǎn)。另外還有一種觀點(diǎn)是：當(dāng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，其從電網(wǎng)吸收的無功功率反而增多，無功功率在電網(wǎng)中遠(yuǎn)距離傳輸導(dǎo)致電壓進(jìn)一步下降，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致電壓崩潰的發(fā)生。

　　（3）有載調(diào)壓變壓器的負(fù)調(diào)壓作用。在正常情況下，有載調(diào)壓變壓器增大變比，將使副邊電壓上升，保證副邊電壓運(yùn)行于給定的整定值，但是，但負(fù)荷特別重時(shí)，有載調(diào)壓變壓器增大變比，則可能使電壓反而下降，導(dǎo)致有載調(diào)壓變壓器在達(dá)到上限以前反復(fù)調(diào)節(jié)，副邊電壓不斷下降，這就是負(fù)調(diào)壓作用。

　　（4）同步馬達(dá)解釋。在主要的重負(fù)荷中心往往裝有與電力系統(tǒng)其它部分保持同步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)。有學(xué)者認(rèn)為，在電壓穩(wěn)定研究中，采用同步電動(dòng)機(jī)來表示這樣的負(fù)荷中心應(yīng)該能更好地反映負(fù)荷特性，以同步電動(dòng)機(jī)和無窮大電源構(gòu)成的簡(jiǎn)單系統(tǒng)為例，采用解析的小干擾分析和定性的物理討論相結(jié)合的方法，提出了同步電動(dòng)機(jī)為維持功率平衡增大電流，負(fù)荷特性與網(wǎng)絡(luò)特性相互作用導(dǎo)致電壓崩潰機(jī)理的解釋。

　（5）電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性和負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性相互作用的解釋。有學(xué)者提出電壓失穩(wěn)的根本原因在于負(fù)荷為維持有功功率平衡而自動(dòng)調(diào)節(jié)其等效導(dǎo)納的特性和網(wǎng)絡(luò)的P—G曲線的錐形特性、V—G特性曲線單調(diào)下降特性，以及負(fù)荷特性和網(wǎng)絡(luò)特性的相互作用。目前，針對(duì)導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，電壓崩潰的主要因素這一問題，主流觀點(diǎn)是：電壓穩(wěn)定性就是負(fù)荷穩(wěn)定性。針對(duì)負(fù)荷的非線性性質(zhì)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)，及其對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響，進(jìn)行了大量的研究工作，主要成果負(fù)荷的靜態(tài)非線性性質(zhì)可以用電壓的指數(shù)模型或多項(xiàng)式模型來描述；對(duì)于短期電壓穩(wěn)定問題，可采用計(jì)及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)特性的綜合模型來描述其動(dòng)態(tài)特性；對(duì)于長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定問題，可采用綜合負(fù)荷模型；對(duì)于一個(gè)實(shí)際的電力系統(tǒng)，如何獲得其具體參數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵問題，電壓穩(wěn)定的分析結(jié)果對(duì)這些參數(shù)較為敏感。

這種觀點(diǎn)的不足之處在于：盡管負(fù)荷的非線性性質(zhì)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)對(duì)電壓穩(wěn)定性有重大影響，但是電壓降落發(fā)生在輸電網(wǎng)，正是因?yàn)槟承┹旊娋€路上的電壓降落不斷增大，才導(dǎo)致了電壓不穩(wěn)定，崩潰，因此，負(fù)荷的非線性性質(zhì)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)只是導(dǎo)致了電壓不穩(wěn)定，崩潰的外因，而輸電網(wǎng)絡(luò)的特性才是內(nèi)因。目前，基于輸電網(wǎng)絡(luò)的傳輸極限的電壓不穩(wěn)定，電壓崩潰機(jī)理研究開展的比較多。但是。沒有充分研究輸電網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性。因此無法仿真得到電壓不穩(wěn)定，電壓崩潰的過程。無法全面、清晰地解釋導(dǎo)致了電壓不穩(wěn)定，崩潰現(xiàn)象以及目前防止電壓不穩(wěn)定，崩潰的措施的合理程度。為了尋求較快的分析方法，在電壓穩(wěn)定性的模型如何簡(jiǎn)化這一問題上，最主流的觀點(diǎn)是：利用短期現(xiàn)象和長(zhǎng)期現(xiàn)象之間存在的時(shí)間上的可分性，在研究長(zhǎng)期現(xiàn)象時(shí)，對(duì)快子系統(tǒng)用偽靜態(tài)來近似定義。在研究短期動(dòng)態(tài)是，可以近似認(rèn)為慢變量在快暫態(tài)期間是常數(shù)。這種觀點(diǎn)過于直觀,可能忽視了導(dǎo)致了電壓不穩(wěn)定/崩潰的主要?jiǎng)討B(tài)因素。

　　3 電壓崩潰的預(yù)防措施

　
　　4結(jié)束語

　　盡管電壓穩(wěn)定性問題及其相關(guān)現(xiàn)象十分復(fù)雜，人們已在電壓失穩(wěn)機(jī)理的研究方面取得了不少成果，提出了各類電壓失穩(wěn)的防范措施。隨著電壓穩(wěn)定性問題研究的不斷深入，人們需要提出更為準(zhǔn)確的電壓穩(wěn)定性指標(biāo)和實(shí)用判據(jù)，需要編制實(shí)用化的電穩(wěn)定性分析軟件，實(shí)現(xiàn)有效的電壓穩(wěn)定安全評(píng)估體系，以減少、消除電壓穩(wěn)定問題造成的危害。

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