电力系统稳定性分析研究

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科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 动力与电气工程电力系统中各同步电机间保持同步是
电力系统正常运行的必要条件。

如果不能
保持各发电机之间的同步,或者暂时失去
同步后不能恢复同步运行,这就使得电力
系统失去稳定。

电力系统稳定的破坏,往往
会导致系统的解列和崩溃,造成大面积的
停电。

所以,保证电力系统稳定是电力系统
安全运行的必要条件。

1 电力系统稳定性的重要性
电力建设是经济社会发展的关键环
节,是各行业发展的命脉,是国民经济增长
的基础。

预计“十二五”时期,我国电力需求
增速预计在10%左右,近些年大规模联合电
力系统的出现,系统的结构和运行方式越
来越复杂,特别是很多远距离大功率输电
线路和系统间弱现象的出现,增加了发生
系统性事故和导致大面积停电的概率,给
居民用电、安全生产带来较大损失。

在现代
化电力系统中,保证电力系统稳定性成为
电力系统正常运行的首要问题。

2 电力系统运行的基本状态
电力系统正常运行的必要条件是电力
系统发出的总的有功和无功功率应随时随
刻与电力系统中随机变化着的总的有功和
无功负荷相等,可以用下列数学公式表示:
gi lj s i j s P P P (1)
gi lj s i j s Q Q Q (2)
式中: g P 、 g Q 为发电机或其他电源设
备发出的有功和无功功率;
l P 、 l Q 为各种有功和无功负荷;
s P 、 s Q 为电力系统中各种有功和无
功功率的损耗。

电力运行的状态主要包括以下四种。

(1)正常状态:电力系统能以质量(电压
和频率)合格的电能满足负荷的用电需求。

(2)警戒状态:电力系统在正常运行状
态下往往可能受到一系列大小不等的干
扰,这些干扰的积累效应,使电力系统总的
安全水平逐步降低而进入警戒状态。

(3)紧急状态:电力系统在遭受一个足
够严重的干扰后,运行参数将严重偏离正
常运行状态,某些不等式约束条件已不能
满足,电力系统进入紧急状态。

(4)恢复状态:在紧急状态之后,如能借助继电保护或自动装置,或者人工干预,使故障隔离,事故停止扩大,电力系统大体可以稳定下来。

3 电力系统稳定性的基本概念电力系统中各同步发电机只有在同步运行状态下,其送出的电功率为定值,同时在电力系统中各节点的电压及支路的功率潮流也都是定值,这就是电力系统的稳定运行状态。

反之,如果电力系统中各发电机之间不能保持同步,则发电机送出的电功率和全系统各节点的电压及支路将发生很大幅度的波动。

如果不能使电力系统中各发电机间恢复同步运行,电力系统将失去稳定的状态。

电力系统的稳定性包含以下几种。

(1)电力系统的静态稳定:这是指电力系统在某一运行方式下受到微小干扰的稳定性问题。

假如电力系统中有一瞬时性小干扰,在扰动消失后,系统能回复到原始运行状态;而在一个永久性的小干扰作用下,系统经历一个暂态过程后,能达到一个新的稳态运行状态,则这一状态是静态稳定状态。

(2)电力系统的暂态稳定:电力系统在某一运行方式下,受到外界大干扰后,经过一个机电暂态过程,能够回复到原始稳态运行方式或达到一个新的稳态运行方式,则认为电力系统在这一运行方式下是暂态稳定的。

(3)电力系统的动态稳定:在大规模互联电力系统中,一个干扰的全部影响有时要在它发生几秒钟甚至更长时间后才能反映出来,它们对全电力系统的稳定性的影响是事先难以预料的,这就需要电力系统的动态稳定。

4 电力系统稳定性的研究方法根据不同的电力系统稳定性问题及其特点,可以采用不同的研究方法。

目前主要的方法有以下几点。

(1)对于小干扰下的电力系统稳定性问题,可以将电力系统的数学模型进行线性化处理,所以一般采用频域法,即计算电力系统参数矩阵的特征值和特征向量,可以用来确定动态和动态稳定性。

(2)对于大干扰下的稳定性研究,由于要求解非线性方程组,目前几乎没有例外的采用时域法,即用各种数值积分的方法。

时域法的优点是不管电力系统多么复杂,都能求解,并给出各变量的时间解。

从能量上来讲,一个动力学系统的总能量随着时间的变化率是负数时,是一个能耗系统,它最后总是回到它的最小储能位置上,而最小储能位置是这个系统稳定性的量度。

一个电力系统的动力学系统可以用下列微分方程组来表述: 11122212112(,,,,)(,,,,)(,,,,)n n n n dx f x x x t dt dx f x x x t dt dx f x x x t dt L L L L (3)如果系统是线性定常的,即f (x ,t )=AX =0 (4)式中A 为一个常数矩阵。

如果A 为非奇异矩阵,则系统只有一个平衡状态,也就是稳定状态。

如果f 为非线性函数,则可以有多个解,也就有多个平衡状态。

将电力系统的稳定性转化为非线性系统,可以比较方便的利用数学方法求解电力系统的稳定性。

5 结语本文首先分析了电力系统稳定性的重要性,然后研究了电力系统运行的基本状态和电力系统稳定性的基本概念,最后重点介绍了将电力系统稳定性问题转化为非线性系统求解非线性微分方程的数学求解方法,对于电力系统稳定性的分析具有重要的借鉴意义。

参考文献[1]张妍,王治,周宁.对于电力系统暂态稳定分析的几点认识[J].江西电力,2011(4):18～20.[2]刘宪林,丁超杰,王子琦,等.电力系统小扰动稳定的直接法分析[J].电力自动化设备,2011(7):1～4.[3]张振川,盛四清.如何提高电力系统运行稳定性[J].科技资讯,2011(19):158.电力系统稳定性分析研究
浦挺
(江苏省电力公司南京 210024)
摘要:电力系统是一个结构复杂的大系统。

电力系统的稳定性对于保障国民经济的安全运营意义重大。

本文首先分析了电力系统稳定性的重要性,研究了电力系统运行的基本状态,最后结合电力系统稳定性的基本概念分析了电力系统稳定性的研究方法。