提高电力系统稳定性技术分析

晁阳

摘 要：我国的电网系统随着经济的发展了较大的进步，有利于保障电力系统的稳定性，但是随着客观条件的改变，影响电力系统正常运行的因素逐渐增加，管理人员应当针对现如今的新情况进行对电力系统的稳定性的改进，加强其稳定性的程度，本文根据维护电力系统的稳定性的相关经验，对能够有效地保证电力运行系统的稳定性的相关技术进行分析。

关键词：电力系统；稳定性技术；分析

由于我国的科学技术在不断地进步，使我国的电力相关的工业得到了发展的空间，我国用于运行电力系统的相关设备，如变压器以及发电机的单机容量在不断扩大，电力系统中的机组规模逐渐扩大、电压逐渐升高、电网的规模也在逐渐扩大，电网能否保证运行质量，对于我国的各个行业的顺利运行起着关键性的作用，本文对几种能够保证电力系统的稳定性的技术进行研究。

1 电力系统的稳定性及其分类

电力系统与一般的运行系统之间存在差异，具有极其复杂的非线性特点，在进行动态性质的行为时，会出现一些不良现象，如电压发生崩溃、频率发生崩溃以及混沌震荡的事故。电力系统保持较好的稳定性，就能帮助减少以上三种不良现象发生的可能性。我们可以将电力系统的稳定性能看成一个动态性的过程，一旦这个系统在日常工作中受到了客观因素的干扰，使同步运行的电机以及电压相角发生了重新调整，形成的新运行系统就可以被称为电力运行系统的稳定性，电力系统的稳定性状态可以被分为：动态稳定、静态稳定以及暂态稳定。

动态稳定是稳定状态的一种特殊情况，在电力系统被干扰之后，尤其是受到了较大的干扰的情况时，如果震荡过程超过了三个运行周期，系统中的每一个同步电机都具有保持一致的性能，在这个过程中，除了常规性指令，还要考虑调压器以及调试器的动作，负荷动的特性影响因素也不可被忽略。

静态稳定一般是电力系统受到的干扰程度比较小的时候发生的，一般不会发生自震荡以及失步周期性，系统能够迅速回归到原本正常状态下的运行能力。

暂态稳定是指：当系统遭受较大干扰后，系统中的各同步电机还能保持同步运行到一個新的稳定状态或者恢复到未受干扰前的稳定状态的能力，小于三个荡振的周期，约三秒以内。

2 确保电力系统稳定性的措施

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。

2.1 对送电系统的控制

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。

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。

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]。

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 采用附加装置提高电力系统的稳定性

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。

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。

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]。

2.3 非线性控制技术在暂态稳定控制中的应用

为提高电力系统运行的稳定性，除应对电网进行合理的规划、建设、采取紧急措施之外，最主要的就是对相关部件采取有效的控制手段。根据电力系统采用模型的不同可选取不同的方法。通常对非线性系统进行控制的方法有：

Lyapunov直接法：在假设非线性控制系统的原点为平衡点，寻找一个正定Lyapunov函数，，且，在此基础上求出反馈控制规律，使得，这就是正定函数的思想，当时闭环系统才会逐渐的趋向稳定。由此可见，要想使受干扰后的系统动态过程以较快的速度趋向平衡点则需要V越负越大。自适应、滑膜等控制设计都可以用Lyapunov直接法。

变结构控制方法：20世纪70年代中期科学研究者们开始研究变结构控制方法，该方法不但能有很好的全局渐进稳定性，而且它有很强的鲁棒性，能抗外部干扰和参数的摄动。该方法的基本思想是：预先选定一个超平面，利用切换函数和高速开关将电力系统的相轨迹按照一定的规律驱动到超平面上，我们将该运动定义为滑动模态，其基本思想是，利用高速开关和切换函数将系统的相轨迹按一定的趋近律驱动到一个预先选定的超平面S（X）=0（称滑行面或切换面）上，超平面上的系统运动称为滑动模态（Slidingmode），且系统的滑动模态是逐渐趋向稳定的。

结束语

我国对于保持电力系统的稳定性已经做出了新的探索，除了本文中提到的几项能够有效保证电力系统稳定性的技术，还有许多新型的技术还处于实验阶段，能够有效地解决电力系统中的一些突出性的问题，无论是我国还是外国对于其稳定性的研究都在持续进行中，我国的技术人员必须坚定信心，针对我国的电力系统当前的发展状况，开发出更多能够适用于我国的电力系统的稳定性的技术，使电力系统的供电质量可以满足供电需求。

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.

[4]张振川，盛四清.如何提高电力系统运行稳定性[J].科技资讯，2011（19）