提高电力系统稳定性措施分析

摘要：电网是一个庞大的系统，随着社会的发展，用电量不断增加，电力系统运行的稳定性不仅仅关系到电力系统自身的运行安全，同时也关系到国民生产的经济性。

关键词：电力系统；稳定性；措施

引言

随着电力工业的迅速发展，我国发电机、变压器单机容量不断增大，电力系统正朝着“大机组、超高压、大电网”的方向发展。在当今电力作为推动社会飞速发展的主动力时代，电力网是否稳定对社会的生产、生活、发展起着决定性的影响。

1 电力系统稳定性的重要性

我国经济发展速度越来越快，对电力的需求也越来越大，电力建设是各行各业发展的基础，是国民经济增长的基础，是我国向现代化前进的命脉。近年来我国电力消耗越来越高，预计到“十二五”时期，我国电力需求会逐年上升10%，在加上我国电力系统的大规模化和系统结构的复杂化，电力系统的不确定性也增加了发生电力事故的概率，给人民生活、工业生产以及国民安全带来较大的损失。所以要维持我国经济的高速发展，必须要建立现代化的电力系统，其首要问题就是保证电力系统稳定正常安全的运行。

电力系统所具有复杂的非线性特征，其不确定的动态行为使得电力系统会出现混沌振荡、频率崩溃和电压崩溃，这三种现象就是电网系统不稳定的典型特征，这也是电网事故三大主要原因。1966年美国两大电网西北西南电网合并互联时，就曾发生过振荡现象，在一分钟内发生了六次混沌振荡，从而导致两大电网解列。1996年5月28日11时57分我国华北电网发生了一起较为罕见的系统振荡事故，振荡持续了1分46秒，造成地处张家口地区的两座火力发电厂的停电，即沙岭子电厂（4*300MW），下花园电厂（2*100+200MW）全停，最后导致该区域大部分地区停电，这就是严重的“5.28”华北电网事故。由此可见，电力工作者们必须在工程和技术上非常重视和关注电力系统的稳定性。

2 提高电力系统稳定性措施

2.1 对送电系统的控制

2.1.1 改善发电机励磁调节系统的特性：由电力系统功率极限的简单表达式可知，减小发电机的电抗，可以提高电力系统功率极限和输送能力。

2.1.2 改善原动机的调节特性：我们根据发电机功角变化对于再热式轮机可以采用快速调节轮机汽门与带有微机控制和带有功角检测仪的高速系统来消除故障后发电机输入以及输出功率之间的不平衡，交替关、开快速汽门，以缩短振荡时间，提高暂态稳定。

2.1.3 快速操作汽阀（快关）：当系统受到较大干扰时，输出的电磁功率突变，这时，如果原动机的调节装置非常的准确、灵敏和快速，使得原动机自身的功率能跟上相应的变化的电磁功率，则能极大让系统稳定性得以提高。

2.1.4 切机：提高系统暂态稳定的基本措施包括减小原发电机大轴不平衡功率。方法有两个一个是减少原发动机的输入功率，第二个是增大发电机发出的电磁功率，当系统有充足的备用电机时，我们同时切除故障线，同时切除部门联锁发电机，这样就能有效的增大系统稳定性。

2.2 动态无功补偿技术

无功不足会导致系统的电压跌落，甚至发生电压崩溃，无功调节对电力系统电压的稳定性具有关键的作用，无功调节不能发挥作用时，电力系统母线电压会随着运行方式的变化而发生较大的变化，导致网损增加，电压不合格率提高。为了提高电力系统稳定性，需要通过一定的技术手段向电力系统补偿一定的无功。

主要的无功补偿设备有：调相机、静止无功补偿器（SVC）、统一潮流控制器、可控硅串联补偿器等设备。由于调相机是旋转设备，维护困难，现在一般不再安装新的调相机。灵活交流输电技术是现在的一项新技术，由于电力电子元器件的发展，无功补偿器能够实现调节的快速性和平滑性。由于电力系统的运行状态是时刻改变的，因此需要针对不同的时刻的具体情况对电力系统的无功进行补偿，动态补偿是一个较好的解决方案，控制理论的发展可以对无功补偿设备进行适应性控制，实现电力系统无功的动态补偿。

2.3 采用附加装置提高电力系统的稳定性

2.3.1 在输电线路串联电容：利用电容器容抗和输电线路感抗性质相反的特点，在输电线路中串联电容补偿线路中的电感来提高超高压远距离输电的功率极限，从而起到提高系统稳定的作用。

2.3.2 在输电线路中并联电抗：改善远距离输电系统稳定性的重要措施之一就是将电抗并联到输电线路中。因为随着输电线路长度的增加，产生的电抗就会越大，随之容抗也会变大，而增加的电容则会给线路带来大量的无功，当线路负荷较轻情况下，线路中大量的无功会造成线路末端电压过高。为改善这种情况，我们将电抗器并联到输电线路上来吸收由长距离线路所产生的大电容造成的无功功率，这样，可以减小发电机的运行功角，提高发电机的电势从而提高长距离输电系统的稳定性。

2.3.3 将变压器中性点改为小阻抗接地：电力系统发生接地短路情况时产生的暂态稳定和变压器中性点接地情况有着重要的联系。为了提高中性点直接接地系统的稳定性，我们利用电流流过阻抗会消耗有功功率原理将系统中变压器的中性点改为经小阻抗接地，这样系统短路时产生的零序电流经过变压器中性点小阻抗后消耗有功这就增加了发电机的输出电磁功率，减小了发电机转轴上存在的不平衡功率，进而提高了系统的暂态稳定[3]。

2.4 统一潮流控制器的在电力系统稳定性中的作用

统一潮流控制器也是电力电子技术发展的产物，它具有多种补偿功能，串联补偿、并联补偿、端电压调节等基本功能，并且这些功能可以综合起来应用，实现更加复杂的调节功能。统一潮流控制器本质是背靠背变流器。

变流器1和变流器2分别通过变压器T1和T2接入系统，其中变流器1可以等值为两个并联电流源，分别向系统注入无功功率和有功功率，从而可以通过调节无功控制变流器接入点的电压，也可以通过调节有功功率电流源使得系统与装置所交换的有功功率为零，从而保持变流器直流部分电容的电压恒定。变流器2则负责向电力系统提供一个幅值和相位均可变的串联电压源，通过该电压源控制流过线路的复功率。由于直流部分的存在，变流器1和变流器2可以独立地控制，因此可以独立地发出或者吸收无功功率，起到调节电力系统无功的作用。

统一潮流控制器和动态无功补偿技术对提高电力系统的稳定性的机理是相同的，都是通过向电力系统补偿无功，提高对系统母线电压的调节能力而实现，在实际中，无功补偿并不是越多越好，过度的欠补偿和过补偿都不合适，补偿无功恰好等于系统的无功缺额则容易使系统产生谐振，因此在变电站中常常采用的办法是适当的过补偿，这主要是因为若采用欠补偿，电力系统中的产生的感性无功增加，还是很容易导致谐振问题。

3 结语

目前，我国电力系统已步入大电网、大机组、超高压、远距离输电时代，随着电力系统的发展及其互联，电力系统稳定问题也将越来越突出。有关电力系统稳定问题的研究已成为国内外电力界的热门课题之一。因此，在当前，研究电力系统稳定问题的机理、以及提高电力系统稳定性的控制措施，具有重要的意义。

参考文献：

[1]与永源，杨绮雯.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]陈衍.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.

[3]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.