提高电力系统静态稳定性的措施

提高电力系统静态稳定性的措施

发表时间：2019-01-07T11:53:24.563Z 来源：《建筑细部》2018年第12期作者：林丽蓉景小东

[导读] 随着国民经济的发展，电网规模日益增大，影响电力系统安全稳定运行的因素也随之增多，电力系统一旦失稳，必将造成巨大的经济损失和灾难性的后果。

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摘要：随着国民经济的发展，电网规模日益增大，影响电力系统安全稳定运行的因素也随之增多，电力系统一旦失稳，必将造成巨大的经济损失和灾难性的后果。因此设计本系统受到一个正阶跃信号的小扰动时，系统处于失稳状态，观察在PSS投入与退出、改变发电机励磁电压两种措施下，发电机功角、转速、电磁功率及机端电压的变化情况。

关键词：静态稳定；励磁系统；PSS

引言

随着电力系统的发展和扩大，输电距离和输送容量的增加，输电系统的稳定问题更显突出。可以说，电力系统稳定性是限制交流远距离输电的输送距离和输送能力的一个决定性因素。

1采用自动调节励磁装置

从静态稳定分析及静态稳定的储备系数公式可知，只要电力系统具有较高的功率极限，就具有较高的运行稳定性。因此，要提高功率极限，就应从提高发电机的电动势、提高系统的运行电压和减小系统电抗等方面着手。对于简单电力系统，如果发电机没有装设自动调节励磁装置，在系统受到小扰动的过程中，发电机的空载电动势是恒定的。当发电机装设了自动调节励磁装置，并且该装置能确保发电机的端电压恒定时，这相当于取消了发电机电抗对功-角特性的影响；或者可以等值地认为发电机的电抗等于零，发电机的电动势就等于它的出口端电压。发电机端电压恒定时的稳定极限远大于空载电动势恒定时的稳定极限。例如，额定电压为220kV，输电距离为200km的双回线输电系统，其中，发电机的电抗在输电系统的总电抗中约占2/3。如果发电机配置了维持发电机的端电压恒定的自动调节励磁装置，其结果相当于等值地取消了发电机电抗，从而使电源间的“电气距离”大为缩短，对提高电力系统的静态稳定性有显著效果。

2降低系统电抗

2.1采用分裂导线

在远距离输电中，采用分裂导线可以把线路本身的电抗减少25％～35％，对提高稳定性和增加输电容量，都是很有效的。当然，采用分裂导线的理由，不单是为了提高功率极限，更主要是为了减少或避免内电晕现象所引起的有功功率损耗和对无线通讯的干扰等。

2.2采用串联电容补偿线路电抗

采用分裂导线是不可能大幅度地降低线路电抗的。目前能大幅度降低线路电抗的有效办法是将电容器串联在线路中，这样使原有的线路感抗因容抗的抵消作用而降低。一般在较低电压等级的线路上采用串联电容补偿的目的是为了凋压；在较高电压等级的精电线路上的串联电容补偿，则主要是用来提高系统的稳定性。对于后者，首先要解决的是补偿度问题。串联电容补偿度的定义是：KC=XC/XL（1）式中：XC———串联电容器的容抗；XL———线路本身的感抗。从表面上看，串联电容补偿度KC似乎愈大愈好，因为它可以使总电抗减小，以提高系统的静态稳定性。但是KC的值一般不超过0.5，这是因为下列因素的限制：1）短路电流不能过大。如果补偿度过大，在串联电容器后发生短路时，其短路电流可能大于发电机端短路时的值。2）当补偿度KC＞1时，线路将呈现容性。因此，当短路发生在串联电容器后端时，电压、电流的容性相位关系可能会引起某些保护装置的误动作。3）当补偿度KC过大时，可能会使发电机出现自励磁现象。因过度补偿使发电机对外部电路电抗可能呈现容性，致使同步发电机的电枢反应起到助磁作用，其结果使发电机的电流、电压无法控制，迅速上升直至它的磁路饱和为止。

3提高系统的运行电压

电力系统的运行电压不仅能反映电能质量，而且对系统稳定运行有很大的影响。从简单电力系统的功-角特性可知，功率极限与受端系统电压成正比。另外，对某些无功功率不足的系统，电压过分下降将导致电压崩溃，使系统瓦解而形成严重的事故。由此可见，电力系统应配备足够的调压手段，使系统电压保持在较高的运行水平是非常重要。

4提高暂态稳定性的措施

提高暂态稳定性的措施有很多，主要的目的就是在电力系统受到巨大的干扰之后能够很快恢复到正常的运行状态，同时系统不会受到任何的损害。为了提高电力系统的暂态稳定性，需要找到影响暂态稳定性的原因，进而采取切实可行的防治措施。通常情况下，需要考虑到功率的不平衡性以及功率的差额程度等。

4.1切出故障

利用切出故障的方式，需要严格遵守速度原则，要做到迅速、利落。如果电力系统出现故障就会使得所做的功率出现差额的现象，进而自动加快转子的转动速度。因此，需要根据相应的规则来实现电力系统的暂态稳定。这时，需要通过降低加速面积或者是增加减速面积的方式来进行。这样才能在相互作用的过程中，减小转子的运动速度。可见切出故障的方式具有一定的现实意义。

4.2重合闸装置

对于电力系统产生的故障而言，多数都是瞬时性的非永久性的。采用重合闸装置的设置，可以断开故障线路，待故障解决之后再重新投人使用。这种方式促进了电力系统的可靠性，同时能够保证供电的安全性和可靠性，因此，对于电力系统的暂态稳定性也具有重要的意义。重合闸动作愈快对稳定愈有利，但是重合闸的动作时间受到短路处去游离时间的限制。一般短路点往往会出现电弧，如果重合过快，则产生电弧的短路点，可能因去游离不够而使电弧重燃，使重合闸不成功，甚至使故障扩大。特别是单相重合闸，由于故障相与两正常相的相间电容和互感而产生的潜供电流维持了电弧的燃烧，使去游离时间加长。重合闸不成功对暂态稳定是很不利的，这相当于在很短的时间内又给了系统一个大的冲击。

4.3强行励磁

当由于外部短路而使发电机端电压降低，从而使其输出的电磁功率减小时，可以采用强励磁装置以增加其电磁功率输出，减小转子的

不平衡功率。一般的发电机自动调节励磁系统都具有强行励磁装置。当机端电压Vg低于额定电压的85%时，低电压继电器动作，并通过中间继电器将励磁装置的调节电阻强行短接，使励磁机的励磁电流大大增加。从而使得发电机的励磁电流，励磁电压都迅速增大，以提高发电机电势，增加电磁功率输出。

4.4变压器中性点经小电阻接地

当在中性点接地的电力系统中发生不对称接地短路时，将产生零序电流分量。若此时在系统中星形接线的变压器中性点经小电阻接地，则零序电流流过时将在这一电阻中产生功率损耗。这种功率损耗可以减少转子的不平衡功率，有利于系统的暂态稳定。同时接人小接地电阻，反映在正序增广网络中，相当于加大了附加阻抗，减少了系统联系阻抗，也提高了电磁功率。接地电阻的大小和安装地点应通过计算来确定，一般接地电阻值大约与变压器的短路电抗值接近。

结语

综上所述，PSS的基本作用是通过调节发电机励磁，对同步电机转子之间的振荡提供阻尼，从而来提高稳定极限。为了提供这种阻尼，稳定器必须能够产生和转子速度变化同相的电气力矩分量，其传递函数必须能补偿发电机、电力系统和励磁系统的增益特性和相位特性，这个传递函数的参数与电压调节器增益、发电机运行情况和系统联系情况有直接关系。所以，PSS除了可以有效地抑制低频振荡外，还可以有效地提高电力系统静态稳定性。

参考文献：

[1]周春梅.论我国电力系统稳定运行[J].科技资讯，2008，（1）.

[2]袁季修，孙光辉.电力系统安全稳定控制的现状与进展[J].电力系统自动化，1989，（4）.