第八章 电压稳定分析

Q2
V1V2 Cos 12
X
V22
Cont… 有功功率传输
送电端有：
P1
V1V2 X
Sin 12
Pm a xSin 12
Hale Waihona Puke BaiduP2
Q1
V12
V1V2Cos12
X
Cont…
最大的传输功率发生在=900。 注意稳定和不稳定的平衡点 （SEP/UEP: Stable/Unstable Equilibrium Point，
不确定负荷功率如何随电压变化就不能确定网络特性
失稳的现象
网络稳定运行的前提 存在平衡点。
失稳的可能性：
网络参数变化 负荷增加 实际情况中：大扰动会引起失稳现象。扰动 后，网络的特性会有突变，因而扰动后的网 络特性曲线与负荷的无交点。
负载极限与最大传输功率
当负荷渐渐增加。曲线与网络特性曲线 相切，如果继续再增加就没有交点了。 负载极限不一定与最大传输功率一致， 这取决于负荷特性
P
失稳机理
网络对负荷的PV特性
功角稳定分析中，负荷随电压和频率变化。 电压稳定研究中，负荷特性通常包括二部分：对电
压的函数和对独立变量的函数。负荷需求为 P=Po
特定的，代表一条曲线并与V（P，Q）表面相交， 相交点就是可能的运行点，当 变化，则相交点也 变化。所有的需求值求得交点，就得网络P-V特性
无约束的最大传输功率 负荷：Zl ＝ Z*
给定功率因数下的最大传输 |Zl| = |Z|
> 最大传输功率决于网络参数，与负荷特 征无关。
功率-电压关系
Q=Ptanf, 可得一组曲线，称为鼻族曲线
(Nose Curve)
V2
PF(power factor)
PF=0.95超前
PF=0.95
PF=1.0
这是电力系统稳定分析的直接法的二个重要的概 念）。 对 于 典 型 的 功 率 传 输 和 功 率 角 ， 例 如 当 =30o ， 有Sin，可近似写作P＝Pmax 。 常说有功传输主要取决于功率角度。
无功功率传输
如果 V1=V2:
两端发电机同时担任传输有功功率时所需用 的无功功率
如果 V1 != V2, Cos1时
Cont… 进一步解释
n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。 n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。
Cont… 无功功率的角色
Note：定义中没有引入无功功率。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。
Cont…
减少无功传输：
减少有功损耗，提高经济性； 减少无功损耗，减少无功设备投资。 减少功频过电压
与电压稳定相关的因素
网络的二个基本特性
最大传输功率 负荷与网络电压关系
考虑网络元件对传输功率的影响
串取补偿和并联补偿， 有载调压；
Single Load System
P＋jQ
E
最大传输功率
长过程 | 频率稳定 长过程电压稳定
*可以用不同的方法对稳定问题进行分类。上面的分类可
以有效地分别电压稳定与功角稳定的差别。
Cont…
快速稳定问题：
暂态功角稳定：无同步力矩，缺乏阻尼 小扰动稳定：缺乏阻尼 短期电压稳定：感应电动机和受控负荷， HVDC暂态 功角稳定和快速电压稳定很难分开： 负荷（负荷模型）对功角稳定有影响 发电机（发电机模型）对电压稳定也有作用。
Q1
V1 (V1 V2 X
)
,
Q2
V2 (V1 V2 X
)
Cont…
无功传输主要联决于电压幅值 从较高电压端注下低电压端
(这样的假设在重负荷的情况下就不成立)
Q不能通过大功角或过大的电压落差传输
大功角差:长输电线（大X）和大功率传输 电压必须保证在1005%之内 相比于P, Q不可能以长距离传输
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。
电压失稳的定义
文献[TVCUTSEM] ：
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
Cont… 进一步解释
n电压：许多母线的电压发生明显的、不可控 的下跌。 n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，反而降低了功率的消耗， 这是电压失稳的关键。 n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。 n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。
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
时间 | 发电机驱动
负荷驱动
－－－－－－－－－－－－－－－－－
快速 | 功角稳定
快速电压稳定
| 暂态 静态
Cont…
长过程稳定问题： 频率问题：
发电与负荷的不平衡 电压问题：
发电与负荷的距离 取决于网络结构
传输网
电网传输的基本特性
1
G1
2
G2
Cont… 有功功率传输
假设线路是无损耗的。有功和无功的传 输取决于线路两端的电压幅值和相角的。 受电端有：
P2
V1V2 X
Sin 12
Pm a xSin 12
作者的意图：不过于强调它在电压稳定中的
作用。有功功率和无功功率二者同时对电
压稳定有重要的作用。
作者的实例：表明电压失稳与无功功率没有 因果关系。
电压失稳范例
R
RL
E
RL
E
t
P
Po
PL
I2
* RL
E2 (R RL )2
RL
t
Cont…
范例中：
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。
电压稳定的基本概念
在过去二十几年中，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） 。。。
Cont…
无论是发达国家的还是发展中国家中，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
负荷特性（1）
负荷特性是影响电压稳定的关键性因素，配网电压调 节装置和变电站有载分接头调节装置（under loads taps change system,ULTCS）将试图将负荷点电压保 持在恒定电压，在正常的可控范围，负荷将呈现为一 个恒定功率负荷，这对电压稳定不利。