电力系统电压稳定性的分析方法综述 朱惠娟
电力系统电压稳定性分析与调控技术研究
电力系统电压稳定性分析与调控技术研究电力系统是现代社会运转的重要基础设施，其稳定性对经济的发展和人民生活的质量至关重要。
而电压稳定性作为电力系统的核心指标之一，对于保障系统可靠性和安全性具有重要意义。
因此，对电力系统电压稳定性的分析与调控技术的研究显得十分关键和必要。
一、电力系统电压稳定性分析电力系统电压稳定性是指在各种紊乱和异常情况下，系统中的电压能够稳定地保持在合理范围内，而不会出现严重偏离额定值的情况。
电压稳定性分析的目标是通过对系统的电压变化进行研究，提早预判潜在的电压紊乱，并进行相应的调控措施，以保证系统的稳定运行。
在电压稳定性分析中，首先需要对系统进行建模和仿真。
系统模型包括输电线路、变压器、发电机以及各种负荷等元件，以及这些元件之间的电气关系。
通过使用仿真软件，可以模拟系统在不同负荷和故障条件下的电压响应，从而确定系统的电压稳定性。
电压稳定性分析主要包括静态稳定分析和动态稳定分析两个方面。
静态稳定分析主要关注系统在不同负荷和故障情况下的电压是否能够稳定在合理范围内，通过计算各个节点的功率平衡以及潮流分布，确定系统是否存在电压偏差或过大的情况。
动态稳定分析则重点研究系统在发生故障时，电压是否能够迅速恢复到正常水平，以及系统是否存在振荡或失稳的风险。
二、电力系统电压稳定性调控技术研究为了提高电力系统的电压稳定性，需要采取一系列的调控措施。
电力系统电压稳定性调控技术研究主要着眼于以下几个方面：1. 无功补偿技术：无功补偿采用牵引变压器、电容器、STATCOM等装置在不同节点进行无功功率的注入或吸收，以调节系统的电压水平。
通过优化无功补偿装置的选取和调度策略，可以有效改善系统的电压稳定性。
2. 发电机励磁控制技术：发电机励磁系统的控制是影响系统电压稳定性的重要因素之一。
通过调节励磁系统的参数和控制策略，可以使发电机的输出电压保持在合理范围内，确保系统的电压稳定。
3. 优化输电线路和变压器的配置：输电线路和变压器的合理配置对电力系统电压稳定性具有重要影响。
电力系统中电压稳定性的分析
电力系统中电压稳定性的分析在现代社会中，电力系统的稳定运行对于各行各业的正常运转以及人们的日常生活至关重要。
而电压稳定性作为电力系统稳定性的一个重要方面，直接影响着电能的质量和电力设备的安全可靠运行。
电压稳定性，简单来说，就是电力系统在给定的运行条件下，维持负荷节点电压在允许范围内的能力。
当系统中的电压失去稳定时，可能会导致一系列严重的问题，如设备损坏、大面积停电等，给社会经济带来巨大的损失。
电力系统是一个复杂的网络，由发电、输电、变电、配电和用电等多个环节组成。
在这个系统中，电压的稳定性受到多种因素的影响。
首先，负荷特性是影响电压稳定性的关键因素之一。
不同类型的负荷，如恒功率负荷、恒电流负荷和恒阻抗负荷，对电压变化的响应各不相同。
当负荷需求突然增加，而系统的供电能力无法及时跟上时，就容易出现电压下降的情况。
如果这种情况持续恶化，可能会引发电压崩溃。
其次，电源的分布和特性也对电压稳定性有着重要影响。
发电设备的容量、类型以及它们在电网中的位置，都会影响到电力的供应和电压的支撑能力。
例如，远离负荷中心的电源，在输电过程中可能会因为线路阻抗而导致电压损耗增大，从而影响负荷端的电压稳定性。
再者，电网的结构和参数也是不可忽视的因素。
输电线路的长度、电阻、电抗等参数，决定了电能传输过程中的电压降。
电网的拓扑结构，包括线路的连接方式和变电站的布局，也会影响电压的分布和稳定性。
此外，无功功率的平衡对于维持电压稳定至关重要。
无功功率不像有功功率那样直接用于做功，但它对维持电压水平起着关键作用。
当系统中的无功功率不足时，电压会下降；而无功功率过剩，则可能导致电压升高。
为了分析电力系统的电压稳定性，研究人员和工程师们采用了多种方法。
静态分析方法是常用的手段之一。
其中，潮流计算是基础。
通过潮流计算，可以得到系统在给定运行方式下的节点电压、功率分布等信息，从而判断系统是否处于电压稳定的状态。
还有一种常用的方法是动态分析。
电力系统电压稳定问题综述
电力系统电压稳定问题综述ABSTRACT:With the rapid development of power system, power system voltage stability problem has become an important factor in restricting the safe operation of power systems.This article elaborate the concept and classification of voltage stability, voltage instability mechanism and the factors of voltage stability, and focuses on analysis at this stage the voltage stability analysis methods and their advantages and disadvantages, on this basis, put forward corresponding measures to improve power system voltage stability.KEY WORDS:power systems；voltage stability；instability mechanism；static analysis method；dynamic analysis method摘要：随着电力系统的快速发展，电力系统电压稳定性问题已经成为制约电力系统安全运行的重要因素之一，本文对电压稳定的概念及分类、电压失稳机理及电压稳定问题的影响因素等方面进行了介绍，并重点介绍、分析了现阶段电压稳定性分析的方法及其优缺点，在此基础上，提出了提高电力系统电压稳定性的相应措施。
关键词：电力系统；电压稳定；失稳机理；静态分析法；动态分析法0 引言随着用电规模的逐渐增加，电网规模不断扩大，系统的稳定性问题变得更加重要。
电力系统中的电压稳定性分析与改进策略
电力系统中的电压稳定性分析与改进策略电力系统的电压稳定性分析与改进是确保系统正常运行和供电质量稳定的重要环节。
本文将详细介绍电力系统电压稳定性的分析方法，以及改进策略。
一、电压稳定性分析方法（一）静态分析法静态分析法是一种简化了电力系统模型的静态平衡法，通过忽略短期动态响应和系统的非线性特性来分析电压稳定性。
静态分析法可以使用功率流分析进行电压稳定性分析，主要包括节点电压法、导纳阻抗法和调整阻抗法等，通过计算得到系统的节点电压和功率偏差，从而判断系统的电压稳定性。
（二）动态分析法动态分析法是一种考虑了电力系统的瞬态响应和非线性特性的分析方法，通过考虑负载变化、故障和控制器动态响应等因素对系统进行动态模拟和仿真，计算系统响应过程中的电压波动情况。
常用的动态分析方法有振荡等效法、自衔接法、以及时域和频域模拟方法等。
动态分析法能够全面考虑系统的非线性特性和瞬态响应，对电压稳定性的评估更准确。
二、电压稳定性的改进策略（一）发电侧的控制策略1.发电机调整控制：通过调整发电机励磁系统使得电压保持稳定。
2.AVR和无功补偿：采用自动电压调节器(AVR)和无功补偿装置来调节系统电压，并通过改变电源电压变化率减小电压波动。
3.机组统一调度：通过合理的机组出力分配和协调运行，减少机组负荷波动，提高系统的电压稳定性。
（二）负荷侧的控制策略1.合理负荷预测和管理：对负荷进行准确预测，并采取合理的负荷管理措施，控制负荷波动范围，减小对系统电压的影响。
2.负荷调度和优化：通过负荷调度和优化方法，将考虑削峰填谷，均衡负荷和降低电压尖峰，提高系统的电压稳定性。
3.过载保护和限流：对负载过载和瞬态故障采取保护措施，如及时切除过载负荷，限制故障电流对电压的影响。
（三）系统拓扑优化和规划策略1.线路规划和交叉调度：通过合理规划系统线路布局和交叉调度，减小线路阻抗和负载不平衡，提高系统电压稳定性。
2.变电站布置和优化：根据负荷分布和功率流向情况，合理布置变电站和选择变电站参数，以降低系统的电压损耗和提高系统电压稳定性。
电力系统中电压稳定性分析方法
电力系统中电压稳定性分析方法在现代社会中，电力系统的稳定运行对于保障人们的生产生活至关重要。
而电压稳定性作为电力系统稳定性的一个重要方面，直接影响着电力设备的正常工作以及电能的质量。
因此，深入研究电力系统中电压稳定性的分析方法具有极其重要的意义。
要理解电压稳定性，首先得明白电压是什么。
简单来说，电压就是推动电荷流动的“力量”。
在电力系统中，电压需要保持在一个合适的范围内，才能让各种电器设备正常运转。
如果电压出现大幅度的波动或者降低到一定程度，就可能导致设备故障、停电等问题，这就是电压不稳定的表现。
那么，如何分析电力系统中的电压稳定性呢？这可不是一件简单的事情，需要综合运用多种方法。
一种常见的方法是静态分析方法。
静态分析主要通过研究电力系统在某一特定运行状态下的潮流方程来评估电压稳定性。
潮流计算就是根据给定的网络结构、参数和负荷情况，计算电力系统中各节点的电压、电流和功率分布。
通过对潮流计算结果的分析，可以得到系统中各节点的电压水平以及功率传输的情况。
如果在增加负荷的过程中，某些节点的电压持续下降，甚至达到崩溃的临界值，那么就说明系统在该运行状态下电压稳定性较差。
静态分析方法中，还有一个重要的概念叫做“PV 曲线”。
它描绘了节点电压随着注入有功功率的变化情况。
通过观察 PV 曲线的形状和特征，可以直观地了解系统的电压稳定性。
当 PV 曲线的斜率逐渐减小并趋近于零时，就意味着系统接近电压崩溃的临界点。
除了静态分析，动态分析方法在电压稳定性研究中也发挥着重要作用。
动态分析考虑了系统中各种动态元件的特性，比如发电机的励磁调节系统、负荷的动态特性等。
与静态分析不同，动态分析能够捕捉到系统在受到扰动后的暂态过程中的电压变化情况。
在动态分析中，常用的工具包括时域仿真和小干扰稳定性分析。
时域仿真可以详细地模拟系统在各种故障或扰动下的动态响应，通过观察电压的变化轨迹来判断系统的稳定性。
小干扰稳定性分析则是通过建立系统的线性化模型，分析系统在受到小扰动后的稳定性。
研究电力系统电压动态稳定性的一种新方法(上)——分析方法
研究电力系统电压动态稳定性的一种新方法(上)——分析方法胡国根;彭志炜
【期刊名称】《电力系统自动化》
【年(卷),期】1999(23)21
【摘要】为研究电力系统电压动态稳定性，应用分叉理论，基于电力系统动态模型，提出了一种寻求平衡解流形上动、静分叉点的新方法。
将系统雅可比矩阵特征复平面进行特定的映射变换，从而只需了解映射后特征复平面上的最大模特征值的表现，即可确定系统动态稳定性性态。
此方法具有计算量小、适用面广以及物理、几何意义明确的特点。
运用这种方法对电力系统电压动态稳定性进行研究。
【总页数】5页(P32-36)
【作者】胡国根;彭志炜
【作者单位】贵州工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM712
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电压稳定性分析
电力系统电压稳定性分析方法报告关于电力系统电压稳定性的分析方法大致可以分为两类：静态分析法和动态分析法，其中电压稳定的静态分析方法的核心是电力系统潮流方程，本质上是研究潮流方程是否存在可行解的问题，动态分析方法主要电压崩溃的机理和电力系统稳定性的本质的方面进行分析的，以便能提出有效措施,避免电压崩溃事故的发生。
下面将分别介绍电力系统电压稳定的静态分析方法和动态分析方法。
1、静态稳定分析方法电压稳定的静态分析方法主要包括连续潮流法、非线性规划法、奇异值分解法、特征值分析法、灵敏度分析法等。
（1）连续潮流法[1] [2] [3]常规潮流计算方法可以大致画出P-Q曲线的上半支和Q-V曲线的右半支，可以确定网络中不同点的电压稳定水平，但是其在电压崩溃点无解和在电压崩溃点附近不能可靠收敛，然而对于调度人员来说，最实用的电压稳定安全指标是功率裕度指标，即电压失稳临界点，因此，文献[1][2][3]中给出另一种潮流技术方法—连续潮流法。
连续潮流法是求取PV曲线的有力工具，它通过不断更新潮流方程，使得所以可能的负荷状态下，无论在稳定平衡点还是不稳定平衡点潮流方程都有解，克服了接近稳定极限运行状态时的潮流的收敛性差的问题。
连续潮流法具有较强的鲁棒性和灵活性，是解决临界点附近的收敛问题的理想方法。
但由于该方法计算量大，计算时间长，因此提出将常规潮流的计算方法和连续潮流法结合起来，以达到快速、准确的目的。
具体做法是先从基本工况开始，逐步增加负荷，采用常规潮流方法如牛顿-拉夫逊法或快速解耦法（PQ分解法）等，计算潮流解，直至计算不收敛点。
然后，从该点后采用连续潮流法求解潮流。
（2）非线性规划法[1]汤涌.电力系统电压稳定性分析.北京：科学出版社，2011[2]周双喜，朱凌志，郭锡玖，王小海.电力系统电压稳定性及其控制.北京：中国电力出版社，2003[3]Venkataramana Ajjarapu,Colin Christy.THE CONTINUATION POWER FLOW ：A TOOL FOR SIEADY STATE VOLTAGE STABILITY ANALYSIS. Transactions on Power Systems，1992，7（1）：416-423[2]配电网中对电压稳定性影响较大的负荷主要是有载调压变压器和补偿电容。
电力系统中的电压稳定性分析
电力系统中的电压稳定性分析电力系统是由发电机、变电所、输电线路、负荷等组成的一个复杂的能源系统。
在电力系统中，保持稳定的电压是非常重要的。
因为电压的不稳定将会导致电力设备的损坏，甚至失去供电，引发重大事故。
因此，电压稳定性分析是电力系统调度和运行的重要问题之一。
一、电压稳定性的基本概念电压稳定性指电力系统的电压波动或变化的程度，通常以电压的净波动指数（NSI）描述。
NSI是电压波动的数量与系统额定电压的比值。
当NSI大于5%时，说明电网电压变化不稳定。
二、电压稳定性的原因电力系统的电压稳定性是由许多因素决定的，其中最主要的因素是电力负荷，其次是输电线路和发电机。
1. 电力负荷：电力系统中的负荷是不断变化的。
当负荷超过一定范围时，电压将出现波动甚至暂时停电，造成电网不稳定。
2. 输电线路：输电线路是电力系统中电能输送的重要部分。
输电线路的阻抗会引起电压波动。
3. 发电机：发电机的负载变化和电压调节引起的电压波动是影响电力系统电压稳定性的两个重要因素。
三、电压稳定性的分析方法电压稳定性的分析方法主要包括静态分析和动态分析两种。
1. 静态分析：通过计算得出电力系统的状态，对电网的电压稳定性进行分析。
静态分析方法主要有潮流计算、潮流灵敏度分析、潮流约束方法等。
2. 动态分析：电压稳定性的动态分析是指对电力系统的电压-功角特性进行分析，寻找系统中临界支路或节点，以及电气机械暂态过程的动态稳定性。
动态分析方法主要有转子运动方程、应用李雅普诺夫定理、频域分析等。
四、提高电压稳定性的措施通过对电力系统的电压稳定性分析，可以提出一些措施来提高电网的稳定性。
1. 选用适当的控制模式和调节参数。
2. 加强智能化的电力监控系统，及时监测电网的各种参数。
3. 增加电容器补偿以提高输电线路的功率因数，减少系统的阻抗。
4. 优化电网结构，调整负荷分布，并加强对发电机的调节。
综上所述，电力系统中的电压稳定性是保证电力系统安全稳定运行的关键之一。
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电力系统电压稳定性的分析方法综述朱惠娟
发表时间：2017-12-28T21:25:01.983Z 来源：《基层建设》2017年第28期作者：朱惠娟[导读] 摘要：超高压、大电网、远距离和重负荷输电等现代电力系统的发展趋势和特点，使得系统稳定问题愈益突出，电网运行电压的调控变得愈益困难。
广东卓维网络有限公司广东省佛山市 528200 摘要：超高压、大电网、远距离和重负荷输电等现代电力系统的发展趋势和特点，使得系统稳定问题愈益突出，电网运行电压的调控变得愈益困难。
与此同时，新近大量增加的空调负荷、现代电力电子整流设备以及配电网上广泛使用的无功电压综合自动控制装置在改善用户供电质量的同时，也给系统稳定带来了极为不利的影响。
保持系统的电压稳定性与功角静态稳定性是发展和运行现代电力系统时应予
特别重视的技术课题。
关键词：电力系统；电压稳定；分析 1引言
电力系统是一个复杂的大规模非线性动态系统，其稳定性分析是电力系统规划和运行的最重要也是最复杂的任务之一。
随着科学技术的发展，为满足日益增长的电能需求，电力系统发生了许多新变化，例如，电网电压等级的升高，电力系统的互联，大容量发电机组的普遍应用等。
这些变化对于合理利用能源，提高经济效益和保护环境都有重要意义。
2电网稳定的定义和分类
2.1电压稳定的定义
电力系统稳定是一个整体性问题，可能发生的失稳形式有：功角失稳、频率失稳以及电压失稳。
在年提出的新的电力系统稳定性定义和分类报告中，联合工作组指出：电压稳定性是指系统在给定的初始运行点受到扰动之后，所有母线能够维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求和系统向负荷供电之间保持或恢复平衡的能力[1]。
2.2电压稳定分类
根据扰动的大小，电压稳定分为小扰动电压稳定和大扰动电压稳定。
小扰动电压稳定是指电力系统受到注入负荷增加等小扰动后系统维持稳定电压的能力[2]。
可以在给定的运行点对系统方程进行线性化，用静态方法研究。
大扰动电压稳定是指电力系统受到大扰动后系统维持稳定电压的能力，如失去发电机、输电线路开断等。
这种能力是由系统和负荷特性、连续和离散控制与保护的共同作用所决定的。
大扰动电压稳定的研究时段可以从几秒一直到几十分钟，一般可用时域仿真来研究。
根据负荷恢复速度，电压稳定分为短期电压稳定和长期电压稳定。
短期电压稳定涉及快速动作的负荷设备的动态过程，如感应电动机、电力电子控制负荷等。
研究时间框架在数秒之间，需要求解适当的微分方程进行分析。
这与功角稳定的分析相似，通常需要负荷的动态模型。
长期电压稳定涉及慢动作的设备，如OLTC、温控负荷、发电机励磁电流限制器等。
研究时间框架为几分钟或更长时间。
系统电压稳定与否通常是由连锁的设备停运而不是初始扰动的严重性所决定的。
在许多情况下，可采用静态分析方法估计稳定裕度和确定影响稳定性的因素。
若要选择控制动作的时间，可采用准稳态时域仿真[3]。
电压稳定和功角稳定的区别并不是基于无功功率电压幅值和有功功率功角变化之间的弱耦合关系。
对于重负荷状态下的电力系统，这种耦合关系很强，电压稳定和功角稳定都受到扰动前有功和无功潮流的影响。
两种稳定的区别应该基于历经持续不平衡的特定的一组独立作用因素，以及随后发生不稳定时主要的系统变量。
2.3电压失稳分类
根据引起电力系统电压失稳主要原因的不同，把系统中可能发生的电压失稳分为两种类型：（1）电压调控能力丧失型失稳：这种类型的电压失稳是由于系统中的无功储备（包括发电机、同步调相机和SVC等动态无功补偿装置）已经被耗尽引起，此刻在系统中发生故障或受到其他扰动时，由于系统已经丧失了对电压的控制能力，因而会导致电压失稳的出现。
（2）阻塞型电压失稳：发生这种类型电压失稳的起因包括在传输线路中的无功损耗I2X过大、有载调压变压器分接头到达调节极限以及由于节点电压不断降低导致并联补偿电容器无功出力下降等，这些原因使需要无功支撑的区域得不到无功供应，从而造成的电压稳定问题，称为阻塞型电压失稳。
发生这种电压失稳时，系统中的无功储备可能还没有耗尽。
3电网稳定性分析方法
3.1 静态分析方法
静态分析方法大致可以分为两大类：线性化方法和裕度方法。
线性化方法包括灵敏度法、特征值奇异值分析法、模态分析法和潮流多解法等，它们是将潮流方程或扩展潮流方程在当前运行点处线性化以后计算得到的。
裕度方法的基本原则是把网络输送功率的极限作为静态电压稳定临界点，将该点和系统当前运行点的功率差值作为电压稳定的裕度。
3.2 动态分析方法
电压稳定问题本质上是一个动态问题。
系统中的诸多动态因素对电压稳定均起着重要的作用，如发电机及其励磁控制系统、负荷动态特性、动态、无功补偿设备特性等。
电压稳定动态分析对于深入了解电压崩溃的机理，了解分析系统的一些固有特性和某些控制器的作用，以及检验静态分析的结果都具有十分重要的意义。
3.3 电压稳定分析新方法（1）非线性动力学方法
电力系统是一个非线性动力学系统。
电压稳定性态的改变，实质上是从稳态走向分岔的过程。
属于静分岔，对应于单调失稳模式，可用从现有运行状态直接搜索出静分岔点的直接法和追踪平衡解流形的延拓法进行分析。
分岔属于动分岔，对应于周期性的振荡发散失稳模式。
在负荷增长的情况下，电力系统无功需求也在逐渐增长，当发电机或者其他电压调节装置达到无功极限时，将导致极限诱导分岔。
系统将会突然减少稳定的负荷裕度，甚至有可能失去稳定而引起电压崩溃。
分岔理论沟通了静态分析和动态分析方法，为静态分析奠定了理论基础，保证了静态电压稳定安全指标的合理性，确立了静态方法求出的预防校正控制策略的有效性。
（2）电力稳定的概率评估方法
为了弥补确定性方法不能体现系统状态、参数随机性的不足，国内外学者已开始进行电压稳定性的概率评估研究。
概率电压稳定可以分为概率静态电压稳定和概率动态电压稳定。
概率静态电压稳定主要研究在系统元件故障和负荷增长时，系统在较长时间能否保持静态电压稳定，以及采取维持静态电压稳定的有效控制措施；考虑在元件随机故障和可调范围内，系统能否保持无功平衡，母线电压偏差能否维持在允许范围内，研究安全控制措施。
概率动态电压稳定主要研究在系统元件随机停运时，系统在短时间内能否保持动态电压稳定，是否可能发生电压崩溃或振荡。
（3）复杂系统暂态电压稳定分析方法
对于规模庞大的复杂电力系统而言，当同时考虑系统各个元件的动态特性时，会使系统求解方程的阶次过高，导致用解析法分析时的严重困难。
因而对于复杂系统，时域仿真是主要的研究手段。
时域仿真法不仅适用于暂态电压稳定分析，同时也适用于小扰动下的动态稳定分析以及功角稳定分析。
由于时域仿真法存在求解时间过长的缺点，同时其计算结果难以揭示物理现象的本质。
因而如何在复杂系统中进行暂态电压稳定性的实时、快速判断仍是一个值得关注的研究方向。
4电压稳定分析指标
一个好的指标应能度量出系统现在的运行点离电压崩溃点还有多远，并且能找出最容易发生电压崩溃的区域或节点，以帮助调度运行人员采取正确的控制措施，防止电压崩溃事故的发生。
己提出的比较重要的电压稳定性指标有：基于常规潮流解的电压稳定性指标；基于潮流解对的邻近电压崩溃指标；基于灵敏度分析的电压稳定性指标；以及基于潮流雅可比矩阵最小奇异值的电压稳定性指标。
5 结论
电力系统电压稳定的研究是一项系统工程，需要通过分析电力系统中众多参数后综合分析得出结论。
电力系统电压崩溃的后果严重，电压稳定的研究具有重大的意义。
参考文献：
[1] 赵畹君．高压直流输电工程技术[M]．北京：中国电力出版社，2004．
[2] 李兴源．高压直流输电系统的运行和控制[M]．北京：科学出版社，1998．
[3] 周双喜，朱凌志，郭锡玖，王小海．电力系统电压稳定性及其控制[M]．北京：中国电力出版社，2003．。