文章编号：1674-0629(2008)01-0056-05 中图分类号：TM712 文献标识码：B 电力系统无功补偿及电压稳定性研究综述
曾纪添
（广东省电力试验研究所，广东广州 510600）
Overview on Research of Reactive Power Compensation
and Voltage Stability
ZENG Ji-tian
(Guangdong Power Test & Research Institute, Guangzhou, Guangdong 510600, China)
Abstract: The development orientation and pendent issues of reactive power voltage control in domestic and oversea power systems, together with the A VC research status and strategy of dynamic voltage stability in power network, are expatiated. The operative status of oversea second and third rank voltage regulations and controls, researches of reactive power balance and voltage control in several domestic provinces, configuration principle and regulation means of reactive power compensation devices are summarized. Relevant measures of reactive power voltage management, regulation and control are brought forward.
Key words: reactive power compensation; voltage control; power system
摘要：阐述了国内外电力系统无功电压控制的问题和发展方向、A VC研究现状及电网动态电压稳定的策略；国外二三级电压调控的运行现状、国内几个省网无功平衡和电压控制的研究，以及对无功补偿设备采取的配置原则、调节手段，并提出了几点无功电压调控与管理的相关措施等。
关键词：无功补偿；电压控制；电力系统
电网无功平衡是保证电压稳定的基本条件，由于电力系统中无功功率的发、供、用呈现强烈的分散性，因而无功功率只有在分层、分区，分散合理平衡的基础上，才能实现电网电压的合理分布和维持电网的稳定运行。
1 电力系统无功电压优化的问题[1]
电力系统的无功优化问题是一个多目标、多变量、多约束的混合非线性规划问题，其优化变量既有连续变量，又有离散变量，整个优化过程十分复杂，特别是优化过程中离散变量的处理更增加了优化的难度。理论上，无功分布可以达到最优，但实际上，一个复杂庞大的电力系统几乎不可能在线实现最优控制。最主要的瓶颈在于优化计算的数据基础——状态估计（SE）结果的正确性、可靠性还无法满足实时控制的要求。这也是至今国内外还没有成功将全局潮流优化（OPF）结果直接用于实时控制的重要原因。从工程应用角度看，现实中的电力系统无功只能实现次优分布。一般认为，比较接近无功次优分布的做法是，无功功率尽量做到分层分区平衡，减少因大量传送无功功率而产生的电压降和电网线损，在留足事故紧急备用的前提下，尽可能使系统中的各点电压运行在允许的高水平，这样不但有利于系统运行的稳定性，也可获得接近优化即无功次优分布的经济效益。
2 研究现状及发展方向[1-3]
目前，国内许多电力系统的无功补偿和电压控
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制依然采用传统的方式，有载调压变压器、静电电容器等只能手动调节和投切,不能实现实时电压控制或无功补偿。因此，实现实时无功补偿以保证电力系统电压的连续稳定性，是研究的主要方向。
国内外绝大多数电网中电压控制技术仍停留于人工方式，效果并不令人满意，原因有三：——电压曲线和无功设备运行计划是离线确定的，不能反映电网的实际情况，存在安全隐患；
——电网运行人员需要时刻监视系统电压无功情况，并进行人工调整，工作强度大，而且会因容易出现过调量往往造成电网电压波动大；
——各厂、站无功电压控制未予以协调，造成电网运行不经济。
近年来国际上几次重大电网事故都是由于无功电压问题致使电网瘫痪。无功电压自动控制技术越来越被引起重视。在过去几年中，基于分层分区控制的二、三级电压控制技术已在法国和意大利等欧洲电网得到应用，并取得明显的控制效果。
二、三级电压控制技术的要点与问题如下：
——实时自动控制电网中众多的各个节点电压太复杂，是不现实、不经济、不必要的；
——发电机无功是电网中电压支撑和调节的主要资源，最容易控制而且廉价，应充分利用；
——现实简单的电压控制系统应当只考虑控制少数主导母线，使电网电压达到次优；
——靠近主导母线的厂站母线，宜与其组成一个控制区；
——通过控制主导母线电压使控制区域内所有母线电压满足要求，而各个控制区域是独立控制；
——区域内控制资源主要是依靠大机组无功功率，即通过控制发电机组无功功率来调节区域内母线电压在允许范围。
2.1 国外二三级电压控制的运行现状
目前，电力系统电压稳定方面的研究主要集中在电压崩溃的机理、电压稳定安全性能指标的计算和防止电压崩溃事故的措施三个方面。二级电压控制是防止电压崩溃事故的有效措施，是管理控制区内可利用的动态无功功率的有效方法。一至三级电压控制的要点如下：
三级电压控制处于最高层，是对全系统的控制，由系统控制中心执行，其响应时间为几十分钟。主要控制作用为电压稳定的监视与控制，这类控制主要是协调各二级控制系统。
二级电压控制处于中间层，是对某个区域的控制，由各地区的控制中心执行，时间常数约为几十秒钟到几分钟。控制的主要目的是保证中枢母线（Pilot Node）电压等于设定值，如果中枢母线的电压幅值产生偏差，二级电压控制器则按照预定的控制规律改变一级电压控制器的设定参考值。
一级电压控制处于最底层，设置在发电厂、用户和各供电点，通常是快速反应的闭环控制以控制本地电压，响应时间一般在1秒至几秒内。控制设备通过输出变量保持尽可能地接近设定值来补偿电压快速、随机的变化。
传统二、三级电压控制在法国和意大利电网已经运行近20年，主要存在以下问题：
——分区一般采用事先离线确定的方法，对那些电网联系紧密，不易分区的电网不太适宜；
——很难考虑区域之间相互影响，及无功支援；
——不能很好控制区域间无功流动，减少网损；
——不能反映电网实时网络拓扑变化对分区影响，可能造成误控；
——采用下达电压目标指令的方式，难以很好控制无功潮流；
虽然存在以上问题，但由于存在巨大的潜在效益，因而十几年来法国和意大利电网一直在运行中不断完善和改进其自动电压控制技术。
2.2 国内部分省网无功电压工作现状
浙江电网以提高电网电压稳定水平为主要目的，采用灵敏度分析法、奇异值分解法、连续潮流法和非线性规划法，对浙江电网的多种运行方式进行全面的静态电压稳定和暂态电压稳定的大规模离线分析研究，分析近年浙江电网电压稳定的薄弱区域和薄弱点，评估浙江电网的静态电压稳定水平，同时也评估采取增强网络结构、电源优化布局、SVC 应用等措施的效果。应用稳定控制技术，在电网负荷快速增长而电网建设相对滞后的情况下，研究提高供电可靠性和安全稳定运行水平，增强供电能力。
浙江电网开发了实时静态电压稳定分析系统，从EMS能量管理系统获取的实时信息，对电网进行电压稳定的分析和监视，并采取实时校正，提高了浙江电网的安全水平。
河南电力系统进行了全局无功最优控制的仿真研究，针对发电机、并联电容器、变压器有载分接
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头等无功可控设备的特点及调节性能进行分析，确定了将发电机作为唯一控制手段的仿真研究方法。
江苏省以泰州市供电局为试点，开发了电网无功电压优化集中控制系统，通过采集调度自动化SCADA系统的实时数据，进行综合优化处理后，形成集中控制指令，运用调度自动化“四遥”功能，实现整个泰州市电网无功电压优化运行。
山东、福建等省也准备进行自动电压控制方面的研究。总体来看，从全局的角度进行无功电压自动控制的工作，目前处于初步研究阶段。电压的调控仍未能从技术上实现类似于AGC的闭环控制，电压质量也难尽人意。
上海电网无功补偿经验是：整个系统的安全，以用户就地补偿为最大原则。电网只补偿电网本身产生和消耗的无功（一般电网补偿为过补偿）。无功储备留在发电机中以便迅速调出。系统调压是主动、经济、高效的，有较强抗事故冲击能力。
江苏电网从各地、县来看，无功基本能够各自就地平衡；从全局角度来看，无功电压主要存在苏北电网无功过剩；苏南电网无功不足，一旦机组跳闸或系统发生故障将缺少动态无功支撑，威胁到电网的安全运行；以及无功自动投切装置较少的问题。
2.3 南方电网电压稳定状况的分析与研究
南方电网从多馈入交直流输电系统电压稳定状况展开研究。在多馈入的交直流输电系统中，直流输电元件的电压稳定和无功控制是一个崭新的课题，通过分析典型运行方式下的静态、动态、暂态电压稳定性问题，分析系统存在的电压稳定薄弱环节和隐患，研究改进措施并制订防止电压失稳的预防和校正控制的策略。
主要研究内容包括：
——结合多馈入交直流混合输电的特点，考虑发电机动态、发电机励磁、HVDC、TCSC、OLTC、SVC、负荷特性等因素的影响，提出适应于分析计算静态、动态、暂态电压稳定性分析的模型和参数；
——静态电压稳定性分析：基于包括动态元件的扩展潮流方程，采用连续潮流法、灵敏度法及特征值方法等进行事故筛选和排序；计算系统静态电压稳定性指标，确定系统电压稳定裕度和传输功率极限，找出系统电压稳定的薄弱环节；研究防止电压不稳定的预防措施和电压崩溃的校正措施；
——动态电压稳定性分析:研究交直流混合输电系统动态电压稳定性的机理，系统元件动态特性的影响，应用国际上通用的仿真软件分析动态电压稳定性，研究HVDC、TCSC、OLTC动态特性、发电机励磁限制、无功投切、负荷变化等对系统电压稳定性的影响，校验系统电压稳定裕度和传输功率极限，检验预防、校正措施的效果；
——暂态电压稳定性分析：研究大扰动条件下交直流混合输电系统暂态电压稳定性的机理，采用软件研究直流系统故障、直流换相失败、交流系统故障、发电机故障、负荷大扰动等对系统暂态电压稳定性的影响，提出电压稳定控制策略。
研究的特点包括应用国际上先进的电压稳定分析工具，对南方电网复杂的交直流混合电力系统进行静态、暂态以及动态电压稳定性问题研究；结合多馈入交直流混合输电的特点，研究引起电压崩溃的机理，研究系统元件非线性特性和HVDC参数对电压稳定性的影响；以OLTC和OEL等慢动态元件以及负荷特性对动态电压（中长期）稳定性的影响进行研究，分析可能引起系统电压崩溃的机理，制订相应的防范措施等。
2.4 广东电网无功电压优化控制研究
广东电网对典型电网结构和负荷分布进行计算和理论分析，优化无功补偿配置容量。具体内容包括典型结构220 kV变电站补偿容量研究、典型结构110 kV变电站补偿容量研究、变电站主变额定电压选择和抽头比较与配合选择研究、无功分层和分区平衡情况分析和支路无功经济分点的数学验证。
通过分析变电站级无功电压分散控制的存在问题，广东电网开发了分布式无功电压全局实时优化控制系统，控制电网内各节点电压在允许范围内，并实现全网有功损耗最小。
广东电网根据无功补偿配置原则，详细分析配电网无功补偿的工程实际问题，构造制约函数求解并以变迟度法进行寻优。研究配电网无功优化补偿的数学模型与算法，以及不同季节、不同负荷水平的运行模式，不同运行模式无功电压优化调度计划的制定。以基于改进遗传算法的电力系统无功优化技术，为供电部门开发计算软件，优化10 kV配电网无功补偿问题，提高了配电网可靠性和经济运行。
2.5 无功电压控制的发展方向
电力系统是一个复杂的动态关联系统，其潮流是动态变化并相互关联的。变电站内变压器分接开
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关在某个范围内的调整将影响无功功率的交换，进而影响电网无功潮流的分布和节点电压的变化。单个变电站独立实行无功电压控制，存在局部优化但影响全局的弊端。
要解决上述弊端，必须考虑全局的优化，将各个变电站点采集的无功电压数据和控制结果送至调度中心或集控站的主机，依据实时的潮流进行状态估计，确定各个变电站节点电压和无功要求，对全网的无功电压进行分层分区综合调整。
基于调度系统或集控站的区域集中控制模式是维护系统电压正常，实现无功优化综合控制，提高系统运行可靠性和经济性的最佳方案。但大量信息输入调度中心计算机，必然会造成无功电压控制软件复杂化和控制的实时性变差，因此分层分区和分散就地的关联控制已成为全网无功电压控制的发展方向。
分层分区和分散就地的关联控制优点在于：系统正常运行时，各变电站的电压无功控制装置或软件自动执行电压无功调控，实现功能分散、责任分散、危险分散；紧急情况下调度中心执行应急程序，闭锁下级调度或集控站以及各变电站的自动调控功能，由调度中心直接控制或下达电压无功系统参数至枢纽变电站，保证全网系统运行的安全性和经济性。为达到分层分区和分散就地的关联控制的目的，要求各变电站需装设执行分散就地控制任务的装置或软件（VQC装置或软件），并且应具有对受控变电站状态的分析、判别和控制功能，以及较强的通信能力和手段。由于此类分散就地控制装置或软件能够根据变电站不同的运行方式和工况选择最优的局部调控策略，可自动判别运行方式和计算投切电容器，以及调节分接头可能发生变化的配合问题。因此，分层分区和分散就地的关联控制兼顾了全局优化和局部优化的问题。
3 AVC研究现状 [2,3]
基于最优潮流（OPF）的实时电压自动控制（A VC）集安全性和经济性于一体，可实现安全约束下的经济性闭环控制。正常运行情况下，A VC通过实时监视电网无功电压情况，进行在线优化计算，分层调节控制电网无功电源及变压器分接头，调度自动化主站对接入同一电压等级、电网各节点的无功补偿可控设备实行实时最优闭环控制，满足全网安全电压约束条件下的优化无功潮流运行，达到电压优质和网损最小。省级电网研究的A VC是集中控制型的，也即在电网调度自动化系统SCADA、EMS 与现场调度装置之间通过闭环控制实现A VC。
电力系统电压自动控制主要有以下两个方面：
——无功补偿可控设备的自动化。包括发电机、有载调压器、电容（电抗器）、SVC、STATCOM及其他无功补偿设备的自动控制；
——全网无功电压的最优化。
3.1 国外研究现状
德国的RWE、美国的PG＆E、法国的EDF和意大利的ENEL等正在进行或准备实施在线全局无功最优控制。在控制过程中，根据电力系统的实际情况，所采用的实现方式也各不相同，欧洲的电力系统一般将电力控制分为三个等级，这个模式符合无功电压优化的区域性和电力系统分层分区调度体制的要求，已在法国等国外电力系统得以实施。3.2 国内研究现状
湖南电网提出了采用经济压差进行全局无功优化的思想，以每条线路电压降落的纵分量最小为目标求解最优潮流，计算各发电厂和变电站注入系统的无功功率，而各发电厂和变电站通过安装电力系统无功电压调整装置，自动调节无功出力和变压器的分接头，使其实际输出无功功率为计算出的无功优化值。
福建电网无功电压A VC控制系统能在很短的时间内实现无功电压二级协调控制，提高无功资源的合理分配和可靠利用。其特点是：
——适应电网运行方式变化，能实施不同的无功电压优化运行方案；
——全网（集中）控制与分层分区控制相结合；
——集中控制与分布执行相结合；
——无功平衡稳定电压与分接开关调节电压相结合；
——保电网安全与无功电压控制相结合；
——潮流计算、灵敏度分析与专家系统规则判别相结合。
4 结论[2,4]
无功补偿及电压调节的优化首先要搞好无功就
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地平衡，无功补偿的理想状态是各级电压线路上没有无功电流流动，各级电压母线的功率因数均为1。为此，应本着自下而上，由末端向电源端的顺序逐级平衡补偿。在补偿方式上宜采用集中补偿和分散补偿相结合，以分散为主；高压补偿和低压补偿相结合，以低压为主的原则。并安装自动补偿投切装置。在电网中采用有载调压变压器，安装无功——电压优化自动控制装置，可以实现经济调压。
电网的无功、电压调节和管理的必要措施如下：（1）采取电网分层分区运行；
（2）加强电网无功及电压的调节和管理；
（3）电力系统分区并确定各个区的电压中枢点以便对电压进行分级分布式控制；
（4）合理配置无功补偿设备，做到无功就地补偿、分层分区平衡；
（5）加强送、受端电网建设，能提高运行可靠性、调度灵活性和通道的输送能力，并能提供足够短路容量和足够大惯性的系统；
（6）在长距离、大容量送电线路中大量采用串联补偿，以提高电网输送能力、改善运行电压水平；
（7）在落点集中的负荷中心、受端电源少、受端大规模接受西电东送的落点采用动态无功设备；
（8）研究广东电网受端系统电压稳定和动态无功补偿问题，根据研究成果合理配置无功电源，使之满足电网动态无功备用；
（9）对省网进行无功优化调节控制，实施分级分布式的控制策略，实现整个省网的闭环实时控制，实现全网无功优化配置；
（10）运用“无功电压优化集中控制系统”，完善电压自动监测网络，实现数据自动采集、自动传输和自动统计分析，实现全网无功优化实时控制。
参考文献：
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国家电网公司, 2006.
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收稿日期：2006-12-05
作者简介：
曾纪添（1950–），男。高级工程师，主要从事电力科技情报信息工作。
（本文责任编辑 黄 瑜）
昆明特高压试验研究基地暨特高压国家工程实验室开工奠基※信息与报道※
2008年1月3日，中国南方电网昆明特高压试验研究基地暨特高压工程技术国家工程实验室的开工奠基仪式在昆明市嵩明县举行。该国家工程实验室建成后，将填补国内外的多项空白，创下多项世界第一。
南方电网公司副总经理祁达才在开工仪式上要求，南方电网技术研究中心和云南电网公司要把基地建设作为2008年的重点工作之一，把基地建设成为一个真正具有示范意义的精品工程。
据悉，基地由南方电网公司投资建设，清华大学作为合作方提供技术支持，规模为直流±800 kV、交流1 000 kV，基地海拔高度约2 100 m，总投资4.6亿。
建成后，该基地将是世界上唯一可以直接进行高海拔特高压试验研究的基地；具有世界最高水平的交直流高压设备考核能力，能够为我国特高压工程的产品选型、特高压电网设备的自主创新开发提供强有力的技术支撑；是世界唯一可以同时进行特高压直流、交流线段试验的试验站，能够为特高压电网设备的研制提供更全面的试验条件；是世界唯一具备特高压直流和交流叠加电磁环境试验场的试验站；是世界上海拔最高、电压等级最高、技术最先进的特高压试验研究基地。
（本刊编辑部）
太原科技2009年第4期TAIYUAN S CI-TECH 浅谈电力系统电压稳定性 刘宝，李宝国 文章编号：1006－4877（2009）04－0035－02 最近30年来，世界各国的电力系统普遍进入大电网、高电压和大机组时代，巨量的电能需要通过长距离的高压输电线送到负荷中心，电力系统面临的压力越来越大，很多电力系统不得不运行在其稳定极限附近，极易发生失稳事故。这些事故损失是巨大的，引起人们对电压稳定问题的严重关注。可以说电压稳定问题目前已成为世界各国电力工业领域研究的热点。 1电力系统电压稳定的定义及分类 1.1电压稳定定义 电力系统电压稳定性是指给定一个初始运行条件，扰动后电力系统中所有母线维持稳定电压的能力。在发生电压失稳时，可能引起电网中某些母线上的电压下降或升高，从而导致系统中负荷丧失、传输线路跳闸、级联停电及发电机失去同步等。1.2电压稳定分类 目前，文献中可以见到与电压稳定的主要有静态电压稳定、暂态电压稳定、动态电压稳定、中长期电压稳定等，对它们的含义和范畴，至今还没有一个统一的定义。2004年，IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组给出了电力系统电压稳定的分类：电力系统电压稳定分为小扰动电压稳定和大扰动电压稳定。 小扰动（或小信号）电压稳定是指电力系统受诸如负荷增加等小扰动后，系统所有母线维持稳定电压的能力。大扰动电压稳定是指电力系统遭受大干扰如系统故障，失去负荷，失去发电机或线路之后，系统所有母线保持稳定电压的能力。 2电力系统电压失稳的机理 对电力系统电压失稳机理的研究是十分重要的，合理解释和明确区分电压失稳现象，可以正确应对预想的事故。静态研究认为电压失稳原因是负荷超过了网络的最大传输极限，从而造成潮流方程无解。随着对电压稳定研究的进一步深入，越来越多的人们开始用非线性动力学系统的理论知识来解释电压失稳的机理。对于电压失稳机理，T．Van Custem提出：电压失稳产生于负荷动态地恢复其自身功率消耗的能力超出了传输网络和发电机系统所能达到的最大极限。把电压稳定问题仅当作静态问题的观念是不周全的；负荷是电压失稳的根源，因此，电压失稳这一现象也可称为负荷失稳，但负荷并不是电压失稳中唯一的角色；发电机不应视为理想的电压源，其模型（包括控制器）的准确性对准确的电压稳定分析十分重要。 3电压稳定性的分析方法 电力系统作为一个复杂的非线性动力系统，考虑其动态因素，数学上可用一组DAE（Differential Algebraic Equations）微分代数方程组来表示。微分方程组主要体现动态元件，代数方程组主要体现网络结构等约束条件。目前，电力系统电压稳定性的分析方法主要有：静态分析方法、动态分析方法、非线性动力学方法。 3.1静态电压稳定分析方法 潮流方程和扩展的潮流方程是静态分析方法的基本立足点。静态分析方法一般认为潮流方程的临界解就是电压稳定的极限静态方法，将一个复杂的微分代数方程组简化为简单的非线性代数方程实数，大体上可以归纳为：连续潮流法、特征值分析法、最大功率法等。 3.1.1连续潮流法 连续潮流法（CPFLOW）又称延拓法，连续潮流法使用包括有预估步和校正步的迭代方案找出随负荷参数变化的潮流解路径。连续潮流法跟踪负荷和发电机功率变化情况下电力系统的稳态行为，通 （辽宁工业大学，辽宁锦州121001） 摘要：介绍了电力系统电压稳定的定义和分类，提出了电压失稳机理和电压稳定的主要研究方法，反映出该领域的研究概貌和最新动向。 关键词：电力系统；电压稳定；静态；动态 中图分类号：TM712文献标志码：A 收稿日期：2009－01－05；修回日期：2009－02－05 作者简介：刘宝（1982-），男，山东滨州人。2006年9月就 读于辽宁工业大学，攻读硕士学位。 研究与探讨
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 为进一步加强国家电网公司无功补偿装置的技术管理工作，规范电网无功补偿的配置要求，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，国家电网公司在广泛征求公司各有关单位意见的基础上，制定完成了《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，并于8月24日以国家电网生［2004］435号印发，其全文如下： 国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 第一章总则 第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。 第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。 第二章无功补偿配置的基本原则 第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。 第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV 电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。 第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。 第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。 第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV 及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。
关于电力系统电压稳定的探讨 现如今，社会经济的发展越来越快，人们对电力的需求量也越来越多，电力系统的电压稳定性不仅与整个电力系统运行的稳定、安全密切相关，还会影响到人们的生产和生活，因而变得越来越重要。本文首先对电力系统电压稳定性问题进行了分析，然后阐述了电力系统的电压稳定分析方法及其控制措施。 【关键词】电力系统电压稳定 电力系统是一个庞大复杂的多变量非线性动态系统，确保电力系统正常运行的基本条件是安全以及稳定。随着电力市场化改革的不断深入，电网规模越来越大，远距离重负荷输电的局面会越来越明显，使得电力系统越来越频繁地在接近网络极限输送能力的状态下运行。所以，加强电压稳定性的研究具有非常重要的理论意义与现实意义。 1 电压稳定性问题的分析 电压稳定性问题是电力研究工作中发展比较晚的分支，电压的稳定性开发研究工作是发电机在所有情况下同步运行的分析，但是在电力系统产生电压的时候无法满足于负荷无功需求时的稳定情况，所以电压的稳定与否主要是由电力系统的无功不足引起的。电力系统属于动态系统，对于电压稳定性可以从以下几个方面进行研究：
（1）电压小干扰时候电力系统的稳定性； （2）电压大干扰时候电力系统稳定性以及系统电压失稳过程； （3）电力系统中稳态平衡点能够存在的可能性； （4）分析系统中电压稳定性的概率，因此对系统中电压是否稳定的分析方法也有很多种。 2 电力系统电压稳定分析方法 对电力系统电压稳定性进行预防与控制的基础条件就是分析电力系统的电压稳定性，电力系统电压稳定性的分析方法包括动态电压法以及静态电压法两类。 2.1 静态电压稳定分析 在静态电压稳定分析方法中比较常用的方法主要有奇异值分解（特征值分析）法、潮流多解法、灵敏度分析法、最大功率法、崩溃点法这几种，它们都是在潮流方程或者是经过修改的潮流方程的基础上的，静态电压稳定的临界点在本质上都由电力网络的潮流极限来做，在线性化当前运行点处后再进行分析和计算；不同的地方是使用极限运行状态下不同特征的电压崩溃的判据与采用的求取临界点的方法。静态电压稳定分析法的好处是用一个简单的非线性代数方程实数解的存在性研究代替复杂的微分方程解的性态研究，它的坏处是把小干扰电压稳定的极限点用电力系统的潮流极限来做，并且静态电压分析法无法反映各元件的动态特性。
电力系统的无功优化、补偿及无功补偿技术对低压电网功率因数的影响 电气与信息工程学院 自动化13-2 马春野 20131802
电力系统的无功优化、补偿及 无功补偿技术对低压电网功率因数的影响 一前言 随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。降低网损，提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司（电网公司）通过有效的手段，降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。 无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。 二无功优化和补偿的原则和类型 1、无功优化和补偿的原则 在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定： 1)根据网络结构的特点，选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制； 2)根据无功就地平衡原则，选择无功负荷较大的节点。 3)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动，以提高系统运行的经济性。 4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准0.7的规定。 2、无功优化和补偿的类型 电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。在超高压输电线路中(500kV及以上)，由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV 每公里的容性充电功率达1.2Mvar／km。这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。如实际上，电网在500kV的变电所都进行了感性无功补偿，并联了高压电抗和低压电抗，使无功在500kV电网平衡。
电力系统暂态稳定实验 一、实验目的 1 ?通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践结合，提高学生的感性认识。 2?学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施 3?用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进行分析。 二、原理与说明 电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。 正常运行时发电机功率特性为：P1=( Eo x Uo)x sin S i/X1 ; 短路运行时发电机功率特性为：P2=( Eo x Uo)x sin S 2X2 ; 故障切除发电机功率特性为：P3 =( Eo x Uo)x sin S 3/X3 ; 对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件 是切除故障角S c小于S max S max可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，S max也不同，使对故障切除的时间要求也不同。 同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使S max增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重 合闸，使系统进入正常工作状态。这二种方法都有利于提高系统的稳定性。 三、实验项目与方法 (一)短路对电力系统暂态稳定的影响 1 ?短路类型对暂态稳定的影响 本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路，两相相间短路，两相接 地短路和三相短路试验。 固定短路地点，短路切除时间和系统运行条件，在发电机经双回线与“无穷大”电网联网运行时，某一回线发生某种类型短路，经一定时间切除故障成单回线运行。短路的切除时间在微机保护装置中设定，同时要设定重合闸是否投切。 在手动励磁方式下通过调速器的增 (减)速按钮调节发电机向电网的出力，测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，并进行比较，分析不同故障类型对暂态稳定的影响。将实验结果与理论分析结果进行分析比较。P max为系统可以稳定输出的极限，注意观察有功表 的读数，当系统出于振荡临界状态时，记录有功表读数，最大电流读数可以从YHB-川型微机保护 装置读出，具体显示为： GL- 三相过流值 GA- A相过流值
电力系统电压稳定性的再认识 近年来随着电力系统从发电、输电的一体化体制演变到开放和竞争的环境，电力系统规划和运行的不确定性和不安全因素增加，电压不安全已经成为限制电力传输的主要因素之一。世界上许多国家相继发生由电压稳定问题导致的大面积停电事件，世界各国目前对电压稳定性的研究十分重视,IEEE和CIGRE还成立了专门工作组调查和研究电压稳定性问题，并进行了大量的研究工作。 早期研究普遍认为电压稳定问题是一个静态问题，或者认为系统的动态对电压稳定的影响很慢，从而将电压稳定问题转换为平衡点的存在性问题"研究集中在以潮流为工具的静态方法上。随着研究的深入，人们正在逐渐认识电压稳定性的动态本质，从而开始重点研究电压崩溃的动态机理和系统模型的需求，并提出了一些有关电压稳定性的分析方法和防止电压崩溃的对策。 对电力系统电压稳定性及分岔理论的学习已有8个多月，本学期的课程也上了过半，下面我将就此问题谈谈我的认识。 一、电压不稳定现象及其解释 对于电压稳定性，IEEE和CIGRE工作组已经给出了简明的定义，然而对于这类已有的概念，有必要对“电压不稳定”进行定义。 电压不稳定性源自负荷动态具有使耗电量恢复到超过传输系统和发电系统容量的趋势。 下面逐字的解释这个描述性的定义： ●电压：在许多的网络节点上，以大的、不可控的电压降落的形式所揭示 的现象。 ●不稳定性：已经超过最大传输功率的限制，负荷功率恢复机制变得不稳 定，所消耗的功率减少而不是上升。这个机制是电压不稳定性的核心。 ●动态：任何稳定性问题都涉及到动态。这些动态行为可以通过微分方程 （连续动态）或者差分方程（离散动态）来建模。 ●负荷电压是不稳定性的驱动源，就这个原因而言，这个现象也成为负荷 不稳定性。 ●传输系统，对能量传递来说，正如从电路理论所知，有一个有限的容量。 这个限制（也受到发电系统的影响）标志着电压不稳定性的开始。 ●发电：发电机并不是理想的电压源。发电机的精确建模（包括控制器） 对于正确地评估电压稳定性是非常重要的。 二、电压稳定性研究方法 1、早期基于静态的研究方法 早期人们简单地将电力系统电压失稳问题看作系统过载引起，从而将其视为静态问题。利用代数方程研究电压的稳定性，大体上可以归纳为最大传输功率法、
毕业设计 学生姓名学号 系(部) 机电工程系 专业电气自动化技术 题目电力系统电压稳定的研究指导教师
摘要：电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，随着电力工业发展和商业化运营，电网规模不断扩大，对电力系统稳定性要求也越来越高。在现代大型电力系统中，电压不稳定/电压崩溃事故已成为电力系统丧失稳定性的一个重要方面。因此，对电压稳定性问题进行深入研究，仍然是电力系统工作者面临的一项重要任务。 从国内外一些大的电力系统事故的分析来看，发生电压崩溃的一个主要原因就是无法预计负荷增长或事故发生后可能导致的电压失稳的程度和范围，难以拟定预防和校正的具体措施。所以，我们有必要在负荷模型基础上考虑采用更好的方法来进行电压稳定性评的研究。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 关键词：电力系统，电压崩溃，电压失稳，稳定性 Abstract：Power system is a highly complex systems, nonlinear with the power industry and commercial operation scale constantly expanding, network, the power system stability requirements is also high. in large power system, voltage instability of the voltage of power system of stability has become an important aspect. therefore, the voltage stability problems and in-depth study is still the power systems are faced with an important task.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。From home and abroad some big power systems analysis of the accident, there is a major cause of the voltage is not expected to load up or after the accident may lead to the loss of degree and scope, to work out specific measures to prevent and correct. Therefore, we have to consider adopting the model on the basis of better ways to make a stability assessment study.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 Keywords：Power systems,V oltage collapse,In a voltage,Stability酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
10 电力系统暂态稳定性 10. 1习题 1) 什么是电力系统暂态稳定性？ 2）电力系统大扰动产生的原因是什么？ 3）为什么正常、短路、短路切除三种状态各自的总电抗不同？对单机无限大供电系统为什么Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ？PⅠ·max＞PⅢ·max＞PⅡ·max？ 4）短路情况下Ⅱ如何计算？ 5）什么是加速面积？什么是减速面积？什么是等面积定则？ 6）单机无限大供电系统，设系统侧发生三相短路，试问短路时功率极限是多少？ 7）什么是极限切除角？ 8）若系统发生不对称短路，短路切除后最大可能减速面积大于短路切除前的加速面积，系统能否暂态稳定？若最大可能减速面积小于加速面积发生什么不稳定？ 9）分段法中t=0时和故障切除时过剩功率如何确定？ 10）写出分段法的计算步骤。 11）为什么说欧拉法是折线法？每段折线如何确定？ 12）改进欧拉法在何处做了改进？ 13）写出改进欧拉法的计算步骤。 14）用图解说明单相自动重合闸为什么可以提高暂态稳定性？ 15）试说明快关汽轮机汽门、连锁切机有何相同与不同？ 16）提高电力系统暂态稳定的具体措施有哪些种？原理是什么？ 17）提高电力系统暂态稳定的措施在正常运行时是否投入运行？ 18）解列点的选择应满足什么要求？ 19）异步运行时为什么系统需要有充足的无功功率？什么是振荡中心？ 设已知系统短路前、短路时、短路切除后三种情况的以标幺值表示的功角特性曲线：=2、=0.5、=1.5及输入发电机的机械功率=1。 求极限切除角。 20）供电系统如图10- 1所示，各元件参数： 发电机G：P N=240MW，U N=10.5kV,，，X2=0.44，T J =6S，发 电机G电势以E‘表示；变器T1的S N为300MVA，U N为10.5/242kV，X T1=0.14 T2的S N为 280MVA，U N为220/121kV，X T2=0.14电力线路长l=230km每回单位长度的正序电抗X1= 0.42Ω/km，零序电抗X0=4X1。 P=220MW
绪论 电力系统是由电能生产、传输、使用的能量变换、传输系统和信息采集、加工、传输、使用的信息系统组成的。电力系统稳定性问题可以分为角度稳定、电压稳定和频率稳定三个方面。电压稳定性问题与发电系统，传输系统和负荷系统都有关系。电压稳定性是指电力系统在正常运行或经受扰动后维持所有节点，电压为可接受值的能力 引起电压不稳定的主要因素是电力系统没有能力维持无功功率的动态平衡和系统中缺乏合适的电压支持；电压不稳定性受负荷特性影响很大。电压崩溃通常是由以下几种情况引发的：①负荷的快速持续增长；②局部无功不足；③传输线发生故障或保护误动； ④不利的OLTC的动态调节；⑤电压控制设备限制器（如发电机励磁限制）动作。这些情况往往是互相关联的，持续恶化的相互作用将最终导致电压崩溃的发生。 电压安全是指电力系统的一种能力，即不仅在当前运行条件下电压稳定，而且在可能发生的预想事故或负荷增加情况下仍能保持电压稳定。它意味着相对可信的预想事故集合，电力系统当前运行点距离电压失稳点具有足够的安全裕度。 为了防止电压失稳/崩溃事故，最为关心的问题是，当前电力系统运行状态是不是电压 稳定的，系统离电压崩溃点还有多远或稳定裕度有多大。因此必须制定一个确定电压稳定程度的指标，以便运行人员做出正确的判断和相应的对策 电压稳定性研究的方法：非线性动力学方法、概率分析方法、静态分析方法和动态分析方法。 电力系统是非线性动力系统，稳定本身属于动态范畴，电压失稳或电压崩溃本质是一个动态过程。当我们深入研究电压不稳定发生的原因、机理及其变化过程时，特别是要研究因电压过低而导致系统的动态稳定破坏时，静态分析方法难以完整计及系统动态元件的影响，因此无法深入研究电压失稳的机理及其演变过程。必须在计及元件动态作用的前提下，建立恰当的数学模型，采用合适的动态方法进行研究才能真正揭示电压失稳的发展机制。 负荷特性在电压稳定研究中起着重要作用，它直接影响分析的结果，但由于负荷的随机性、分散性及多样性，严格统一负荷特性尚无法确立，这使得负荷特性成为电压稳定研 页脚内容1
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/8d13313275.html, 关于电力系统电压稳定性的研究 作者：赵崇宇阎惊奇 来源：《中国科技博览》2015年第35期 [摘要]随着我国经济的飞速发展，电力作为经济发展的强劲推动力，对于其的研究已经比较深入。由于人们物质生活水平的不断提高，对于电力的需求更加的严格，而电力系统的电压稳定性更是我们现如今研究的重点，而如何有效的解决实际运营过程中电压不稳定的现象，是我们需要积极研究的课题。文章首先系统的分析了电力系统电压稳定性的基本理论与方法，以及一些电力系统运营的现状，然后对如何提高电力系统的稳定性作了一定的分析和探讨，最后分析得到一些提高电压稳定性的对策。 [关键词]电力系统电压稳定性电力需求 中图分类号：TM421.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0328-01 伴随着人们对于电力的极大需求，使得现代化的电网产生了巨大的经济效益，也给电力系统的发展提供了契机。但是由于现在的电网规模的日益巨大，结构越来越复杂，使得其电力系统的不稳定性问题逐渐显现出来。由于电力系统在人们的日常的生产生活过程中已经占据了举足轻重的地位，一旦电力系统出现稳定性的破坏，一定会给正常的生产生活产生巨大的影响，导致严重的经济损失。电压稳定性作为电力系统稳定问题中最为重要的研究课题，目前在电力工业的飞速发展过程中，由于电压稳定问题导致的财产损失已经不胜枚举，使得电力系统所面临其稳定性的强大挑战，如何解决这一问题已经日益迫切了。 1 电力系统的电压稳定性 本节主要对电力系统的电压稳定性做了比较准确的定义和分析。考虑到部分的工程技术人员对于电压稳定问题相对比较不了解，本节会首先对其做一定的描述和分析。 1.1 电压稳定性的基本定义 电力系统维持其自身电压的能力即电压稳定性。电压的安全性主要是指在一些可控的运行问题中，还能够保证系统的稳定运行的能力。 1.2 电压崩溃的过程 由于系统在实际的运营过程中，其所负荷的电压会不断地变化和传递引起的衰落，当保证系统运营的工作人员无法控制这些电压变化时，就会使得系统电压进入一个极不稳定的工作状态，甚至导致电力系统的崩溃，即我们常说的电压崩溃。电压崩溃的主要特征是失去电力负载能力，无法自身恢复系统的正常电压以及其导致的区域化的停电情况。只有将用户工作点的电压保持在一个相对稳定的水平，才能保证系统的稳定性需求。
《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》 第一章总则 第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。 第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。 第二章无功补偿配置的基本原则 第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV 及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。 第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。 第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。 第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。 第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。 第八条35kV及以上电压等级的变电站，主变压器高压侧应具备双向有功功率和无功功
现代生产和现代生活离不开电力。电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要，而且也要满足对电能质量上的要求。所谓电能质量，主要是指所提供电能的电压、频率和波形是否合格，在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高，电压质量是电能质量的一个重要方面，同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着至关重要的作用。 1 电压与无功补偿 电压顾名思义就是电(力)的压力。在电压的作用下电能从电源端传输到用户端，驱动用电设备工作。 交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称 为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路的电抗上也需要大量无功功率。
国际电工委员会给出的无功功率的定义是：电压与无功电流的乘积 为无功功率。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件活动所需要的功率交换称为无功功率。
我们以电感元件和电容元件的并联回路来说明这个问题，见图1a，在电压的作用下，电感回路中电流滞后电压90°，而在电容回路中电流却是超前电压90°，即在同一电压作用下，任一瞬时，IL和IC在时间轴对称。我们将每一瞬间电感上的电压与电感电流IL相乘得到电感的功率曲线PL(图1b)，同样的，将电容上的电压与电容电流IC相乘得到电容的功率曲线PC(图1c)。 如图2a所示，功率在第二个和第四个1/4周期内电感在吸收功率，并把所吸 电感收的能量转化为磁场能量；而在第一和第三个1/4周期内
电力系统电压稳定性研究综述 摘要: 电力需求的快速发展对电压稳定性提出了更高的要求，本文以对电压稳定性的研究为基础,综述电压稳定性的本质和机理, 以及电力系统电压稳定性的研究现状。研究用于防止系统电压失稳的控制策略及电力系统优化理论。 关键词: 电力系统；有功功率；电压稳定性 中途分类号：F407.61文献标识码：A-E文章编号：2095-2104（2011）12-015—01 近十几年经济快速发展,用电量急剧增加,给电力系统的安全运行带来了新的问题，一些大型电力系统相继发生大面积停电事故，网络建设速度跟不上用电量的增长速度,网架建设的薄弱也给电压稳定带来很大的安全隐患。同时,电力市场竞争机制使各种电源竞价上网, 给庞大的极限运行的网络带来很多不确定的因素,使电压稳定性问题成为影响电网安全的一大因素。迫切要求对电压稳定性问题进行深入研究。 1 电压稳定性的本质 1.1 电压稳定性机理 随着电力系统规模的扩大,系统越来越朝极限方式运行,电压稳定性面临新的挑战,此时其本质开始受到重视。有学者从线路和负荷的关系出发,认为电压稳定性的本质不仅跟无功功率有关,而且跟有功功率有关,特别是当系统在极限附近运行时,有功功率和负荷性质均对电压有重要影响,从某种意义上说,电压稳定性就是负荷稳定性。另外一部分学者从非线性系统理论出发,以分岔及中心流形理论来描述电压稳定性的本质,把电压稳定性划分为短期和中长期稳定性。 1.2 近期研究动态 由于电压稳定性与功角稳定性之间并不是孤立作用的,近期对电压稳定性的研究开始围绕短期电压稳定与功角稳定相互作用的机理展开。用微分代数方程的奇异性研究暂态电压崩溃的机理过程,动态负荷在时间常数、负荷功率、负荷成分等方面对功角稳定和电压稳定相互影响的关系。结论为: 对于时间常数小、有功负荷重、恒功率负荷比重大的动态负荷,一般由于其电压失稳而导致功角失稳。这种分析方法对暂态电压稳定和功角稳定之间的机理联系分析有一定的参考作用。 2 电压稳定性研究方法及现状 2.1 电压稳定性的研究方法
电压稳定基本概念 从80年代以来，电网运行越来越接近于极限状态。主要有几个原因： ?环保对电源建设和线路扩建的压力 ?重负荷区域的用电消费增加 ?电力市场下的新的系统负荷方式（潮流方式） ?。。。 无论发达国家还是发展中国家，都存在负荷、线路和电源间的矛盾 用户负荷在增加<——> 电网扩建却面临着更大的问题 由于网络运行在重载情况下，出现了慢速或快速的电压跌落现象，有时甚至产生电压崩溃，电压稳定已成为电力系统规划和运行的主要问题之一。 （介绍电压稳定的三本国际性的书籍：） 那么什么是电压失稳？（在国际上，有多种公认的定义。）在这里，我们观察文献[TVCUTSEM]的定义： 电压失稳产生于动态的负荷功率的恢复在传输网和发电系统的能力之外。作者进一步解释道： ?电压：许多母线的电压发生明显的、不可控的下跌。 ?失稳：超越了最大的传输功率极限，负荷功率的恢复变得不稳，反面降 低了功率的消耗，这是电压失稳的关键。 ?动态：任何稳定问题与动态有关，可以用微分方程（连续变化）或用差 分方程（离散变化）模拟。 ?负荷：是电压失稳的原动力，因此这一现象也被称为负荷失稳，但负荷 不是仅有的角色。 ?传输网：有传输极限，从基本电工理论就可是到这个结论，这一极限是 电压失稳的开始。 ?发电系统：发电机不是理想的电压源，其模型的准确性对正确的电压稳 定十分重要。 与电压稳定相关的另一术语是电压崩溃。电压崩溃可能不是电压失稳的最终结果。
无功功率的角色 可以注意到上述定义中没有引入无功功率。众所周知，在交流网中，电抗线路占主导，电压控制和无功功率有密切的关系。这里作者的目的是不想过于强调无功功率在电压稳定中的作用。的确，有功功率和无功功率二者同时对电压稳定有重要的作用。作者引用了一个例子，表明电压失稳与无功功率没有因果关系。 假设电源电压E 恒定，控制R L ，使功率消耗达到予定值P o ： o L L P R I R -=2& 同时，我们知道最大的传输功率发生在R L = R ： R E P 42max = 如果需求的P o 大于P max , 负荷电阻会下降比R 更小，电压失稳就会产生了。 这个范例虽然没有无功功率，没有功角稳定问题，但具有电压失稳的主要特征。在交流电力系统中，无功功率使得问题变得更复杂，但不是问题的唯一根源。传输有功功率仍然是电力系统的主要功能，而无功功率的传输和消耗也是的电力系统的不可缺少的一部分。 电压稳定VS 电力系统稳定 可以把电压稳定归到一般的电力系统稳定问题，下表显示根据时间域和失稳原因方式进行的分类。我们应该知道，可以用不同的方法对稳定问题进行分类。这里的分类可有效地分别电压稳定与功角稳定的差异。 快速稳定问题：
毕业论文（设计） 题目电力系统的无功优化、补偿及无功补 偿技术对低压电网功率因数的影响
2007年8月30日 电力系统的无功优化、补偿及 无功补偿技术对低压电网功率因数的影响 电气工程及其自动化专业 学生：指导教师： 摘要：电力系统的无功优化和无功补偿是提高系统运行电压，减小网损，提高系统稳定水平的有效手段。本文对当前常用的无功优化和无功补偿进行了总结，对目前无功补偿和优化存在的问题进行了一定的探讨和研究。电压是电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的，电压问题本质上就是一个无功问题。解决好无功补偿问题，具有十分重要的意义。 关键词：无功优化无功补偿网损电压质量功率因数 Reactive power system optimization, compensation and Reactive power compensation of low voltage network of power factor Electrical Engineering and Automation Student:Luobifeng Supervisor：Qingyuanjiu Abstract:Reactive optimization and reactive compensation of power system is a valid way to increse the sy stem’s operating voltage and maintenance level .It’s also the way to reduce the internet loss . This essay summarize what Reactive optimization and reactive compensation are in our daily life. It also discusses and studies some problems existing in reactive optimization and reactive compensation. Voltage is one of the important targets of Quality of power supply, whose quality will affect stabilization of power grids and electric equipment functioning well
姓名：郑疆 学号：2013141441114 班级：107 学院：电气信息学院
系统静态稳定实验 一、实验目的 1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围； 2．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。 二、原理与说明 电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。实验用一次系统接线图如图2所示。 图2 一次系统接线图 本实验系统是一种物理模型。原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。 为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。 三、实验项目和方法 1．单回路稳态对称运行实验 在本章实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式，然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率，使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等），观察记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。 2．双回路对称运行与单回路对称运行比较实验 按实验1的方法进行实验2的操作，只是将原来的单回线路改成双回路运行。将实验1的结果与实验2进行比较和分析。 表3-1
电力系统电压稳定问题分析研究 发表时间：2018-11-11T12:30:30.640Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：王有军 [导读] 摘要：在改革开放的新时期，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。 （国网滁州供电公司安徽滁州 239000） 摘要：在改革开放的新时期，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 引言 电力系统属于复杂的庞大非线性多变量动态系统，其中稳定与安全是电力系统运行的基本条件与必备条件。伴随着电网规模的不断扩大，以及电力市场化的深入改革，远距离的重负荷输电状况将会更加突出，这就使得电力系统运行将会愈来愈接近网络的极限输送能力。所以，鉴于国外出现的恶性电压崩溃事件与我国部分区域出现的电压失稳现象，强化电力系统的电压稳定及控制研究具有重要的现实意义与理论价值。 1电压稳定性 电压稳定性时整个电力系统正常运作的保障，它是電力系统在额定的运行条件下和遭受外部干扰后系统中所有的母线都能持续地保持可接受的电压的能力。当有外部干扰或改变系统条件下，从而造成了渐进的、不可控制的电压降落，那么电压就处于不稳定状态了。电压不稳定通常情况下是局部现象，但这容易导致连锁反应，从而导致整个电力系统的电压崩溃。在功角稳定性中，同步发电机的转矩平衡而决定其稳定性；在电压稳定性中，所有母线都持续保持可接受的电压时，功角失稳并不能影响电压的稳定性，但持续能力的消退会引起功角失稳，从而导致电压的不稳定。 2电力系统的电压稳定分析方法 2.1静态分析法 静态电压稳定分析主要以平衡点间的稳定性研究为主，其要求电力系统受到的干扰幅度尽可能小，或者电力系统的演化过程尽可能的缓慢，以至于可以忽略电力系统模型的动态化过程，这时的电力系统运行轨迹主要由稳定的平衡点所构成。一旦电力系统的实际功率难以平衡，即不存在所谓的稳定平衡点，则可以确定电力系统存在电压失稳的隐患，这一失稳机理能够通过Q-V曲线或者P-V曲线得到科学合理的解释。从本质上讲，静态分析法就是将网络传输极限功率时的实际运行状态，当作成静态电压稳定的最高极限状态。静态电压分析法重点从静态观点对电压崩溃机理进行揭示，用代数方程对系统微分方程进行代替，用静态模型对负荷进行描述。其能够显示出电压稳定的裕度指标，且能通过灵敏度分析法显示出电力系统的弱区域以及其他信息。静态分析法因方便快捷而得到了广泛的应用与发展，是当前电力系统的电压稳定研究中成效最为显著的一项，且相关研究成果已被应用到了电力领域之中。 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 3.1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。 3.2无功电源对电压稳定的控制 静止的无功发生器具有连续输出从额定感性无功到额定容性无功的能力，且具有输出无功电流谐波小、输出无功动态响应速度快的特点；装置具有完善的分级保护，在系统和装置自身故障时能够正确动作，对装置自身起到保护作用。静止的无功发生器是通过从电力网中吸收或者是向电力网中输送可连续条件的无功功率来达到维持电压平衡的。通常情况下，静止无功发生器吸收电网中的无功功率，当电力系统发生扰动时，静止无功发生器的功能发生转变，由吸收无功功率转变为输出无功功率。静止无功发生器的响应速度也高于其他电压调节装置，响应时间一般在0.1S-0.5S左右。 3.3电压安全监控系统 伴随着计算机技术发展的深入，其已经渗透到社会生活的方方面面，不无例外的也可以应用到保证电力系统的电压稳定性中去。我们可以通过建立电压安全监控系统，更加便捷和合理的调度电力需求，使得电力的输送更加符合实际的电力需求。还可以通过开发出功能更加强大电压安全监控软件，从而使得电压系统的安全监测更加的全面和有效，这样将会对电力系统的稳定运行起到积极地推动作用。使得电力系统更加及时发现导致电压失稳的原因，以便及时的将其排除，从而最大化电力企业的经济效益。 3.4科学规划设计 要提升电力系统的电压稳定及控制成效，就必须对电力系统进行科学合理的规划与设计。其中，对电压、负荷以及传输网络的规划，应尽可能的提升网络传输能力，强化负荷中线电源调控电压的能力。同时，电网结构还应确保运行过程中的灵活性，最大程度做好电网结构的无功功率规划工作等。 3.5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