电力系统线路电压稳定性研究

张鑫

摘要：电力系统具有高度非线性特点，在其的管理和建设方面的难度相当高。并且随着我国社会发展的不断加快、国民经济建设速度不断提高、广大人民群众的生活质量和生活环境不断提升，群众、社会、企业等对电力系统的电压稳定性提出了新的要求。在现代化大型电力系统中，电压失稳、电压崩溃、供电系统故障所引发的一系列问题对群众、企业、社会都造成了不可弥补的损失和影响。因此，对电力系统线路电压稳定进行一定的研究工作是有非常有必要的，这是相关专业工作人员和研究人员一直不断深入研究的重要课题，也是相关工作者的一项重要任务。所以，本文将以电力系统线路电压稳定性研究为主要阐述内容，结合实践工作经验进行相关问题指出，分析电压崩溃所产生的原因，总结电压稳定类型，希望对自己的日常工作还有从事相关方面研究的人员提供一定的帮助，撰文唐突如有不实之处，欢迎指正交流。

关键词：电力系统；线路电压；电压稳定研究

近年来，随着科学技术的不断进步，电力系统的发展速度的得到了质的飞跃，供电系统的科技含量越来越高，我国的电力系统逐步进入了高压电、大机组、大电网群时代。并且，根据国家能源发展要求，供电企业逐步开始将传统的火力发电转型为水利、风力、清洁核能源等绿色环保、低污染、低能耗、低排放的发电方式。同时伴随着电力系统改革优化升级的还有电力系统管控运维管理方面，长线路、重负荷及无功储备不足等供电系统特点日益突出，供电线路问题正需要相关人员通过有效的管理措施进行缓解和解决。电压失稳是其中的重点问题，世界范围内先后发生了多起电压失稳、崩溃事故，它所引发的大面积停电造成了巨大经济损失和严重的社会后果。我国虽然还没发生过类似的恶性事故，但是由于供电线路电压失稳所引起的局部停电故事还是时有发生的，例如1972年的湖北电网、1973年的大连电网停电事故对相关地区群众、企事业单位、社会都造成了一定的影响。因此，对电力系统供电线路电压稳定进行科学性研究，找出日常工作中的存在问题，追根溯源进行解决，维护日常线路用电安全。

一、电力系统电压崩溃原因分析

研究问题需要我们秉承“追根溯源”的原则，找到问题产生的源头，结合所学知识和实践工作经验进行问题的分析，从而更好地解决问题，电力系统电压崩溃原因研究也需如此，我们需要正确认识、合理分析、找出优化整改措施，从而解决电力系统线路电压失稳问题，避免群众和企业的经济损失。

总的来说电压失稳的原因有两种，一是电压偏差，二是电压波动。其中电压偏差指的是线路中的实际电压增幅或降幅在合理的预测值内，只是偏离了线路的额定电压，偏差值具有稳定性，是一种人为可预测的线路电压问题，这在日常生活中很常见，就是我们平时所说的电压不稳定。并且线路电压偏差大小主要取决于区域内电力系统运行方式、线路抗阻效率和线路有功负荷和无功负荷变化。不过电压波动相较于电压偏差来说它的偏差值较大，增幅降幅幅度远超线路内稳压装置限制，造成电压波动的主要原因是线路内电气设备的故障或者用电装置短路。而且，较大的电压波动极容易造成设备损坏，线路自燃，从而影响用户电能使用还容易引发各种电气火灾，对社会影响较大。

造成电力系统电压崩溃的原因有：1）供电、用电系统负荷增加，超过了供电系统的承受范围，这种情况主要发生在夏季、冬季等用电高峰季节；2）系统突发性事故，这种原因不可控，主要由电气设备或者用电设施的突发性宕机等造成；3）负荷中心电压水平降低等。

二、电力系统电压稳定类型分析

电力系统电压的稳定性就是由于各种不确定因素（包括人为因素或者自然因素）所导致的系统在正常运行状态下受到干扰后能够经过安装在线路中的稳压装置或设施进行非人工性自动调节，恢复到正常稳定运行状态的能力。科技的发展让电力系统电压稳定性得到了一定程度上的提升，线路中的稳压设施性能得到了质的提高。如果电力系统自身可以经受住外部因素的干扰进行内部调节从而恢复到失稳前的电压运行状态那么我们会认为该系统正常运行方式下是稳定的，相反如果电力系统内的变量因素（电压、电流、电功）在经过相关稳压设施干预后仍不能达到一个合理稳定幅度，那么该系统就是不稳定的。这种不稳定性将存在到电网失去一定的荷载后，或者直接将电力系统瓦解成几个部分，后果十分严重。

一般来说，电力系统线路电压稳定性可以分成静态稳定性和暂态稳定性。电压的静态稳定性是指供电系统在规定标准运行模式下受到外界因素干扰后，经过稳压装置设施的调节或者系统内部调节回到正常运行状态的能力。这种小的干扰在生活中随处可见，比如我们日常生活中开关灯、下雨天风对供电线路所造成的摇摆，电气设备的不稳定运行等，这种小的干扰作用所引起的电力系统变化量较小。电压的暂态稳定性则是说系统在稳定运行状态下突然受到较大的外界干扰作用，通过自身调节或者相关稳压装置的辅助从而过渡到一个新的稳定运行状态的能力。这种状态的造成原因可以分成两种，一种是电力系统控制中心的正常操作，另一种是电力系统设备故障导致。正常操作则是电力系统大负荷设备的投入或者移除，比如大容量发电机、变压器等，都会对电力系统造成较大的干扰。与其不同的是当电力系统中的电气设备发生故障所宕机时，线路内的电磁功率的平衡就会受到破坏从而直接影响电压的稳定性。

三、电力系统电压稳定性研究内容及研究展望

电力系统电压稳定性研究主要包括电压失稳机理研究和电压稳定安全计算和预防控制两部分。

1.电压失稳机理研究

进行这项研究的目的主要是找出导致电压失稳发生的本质因素，理清电压稳定问题和电力系统中其他问题的相互关系以及电力系统中其他元部件对电压失稳、崩溃事故所起到的作用，从而建立出研究电压稳定问题的理论数据模型。其中，研究电力系统电压失稳机理因素将会用到的研究手段有物理讨论、电压失稳和崩溃现象的数据剖析、人为控制小干扰分析、时域仿真计算等。通过数理分析研究得出，电力系统无功功率平衡、发电机组的无功处理限制、OLTC的动态和系统负荷的动态特性对电压失稳、崩溃有着直接影响。

2.电压稳定安全计算

电压稳定安全计算主要包含两方面一是找出评定电压稳定的安全指标，二是精确快速的计算方法。评定电压稳定的安全指标主要分成两类：裕度指标和状态指标，并且这两类指标都可以给出系统当前运行情况距离失稳、崩溃状态的数字信息，然后与通过相关计算进行人为干预和操作从而保持电力系统电压稳定。

3.电压稳定研究展望

电压稳定研究作为电力系统领域的重要研究课题，虽然随着科技的发展近年来得出了一定的研究成果，相关人员也研制出了电压稳定分析和检测的应用软件。但是我们不能够停滞向前，就目前的数理理论和机理研究而言，我们对电压稳定问题的认识深度和所得成果远不及该问题领域的“冰山一角”。因此，今后我们对电压稳定问题研究的方向大致是：1）电力系统电压崩溃机理、数理研究；2）电力系统各元部件对电压稳定问题影响分析，并建立相关研究模型；3）建立和完善电力系统电压监测、预警、报警系统。

综上所述，在电力系统运行过程中，电力电压的稳定性还存在一定问题，我们对电压稳定性研究仍将继续。在研究和在实践中找出电压稳定控制方法，优化控制理论，升级控制装备从而多角度全方面地提升电力系统的稳定、安全运行，提高电压稳定性的可控能力。

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