電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性探析

王世強(qiáng) 郭魯* 沈陽工學(xué)院 信息與控制學(xué)院

面對電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的要求，且對電力需求較大的背景下，提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性也是當(dāng)代社會要面臨要解決的問題。

1 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)質(zhì)

電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定用通俗的語言來講，在電力系統(tǒng)中某一時(shí)刻某一瞬間受到比較小的干擾后不發(fā)生自激振蕩或相位之間不發(fā)生變化，且具有自動調(diào)節(jié)恢復(fù)到初始運(yùn)行工作狀態(tài)的能力。在電力系統(tǒng)中，任意時(shí)刻都會受到小小的干擾，比如在遠(yuǎn)距離輸送電能時(shí)輸送電線因自然環(huán)境的影響下，使輸電線路發(fā)生搖擺必然會引起線間距的變化從而使電力系統(tǒng)發(fā)生受到干擾；在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度不夠均勻時(shí)會使功角發(fā)生變化從而使電力系統(tǒng)受到干擾；在實(shí)際運(yùn)行中電動機(jī)的減少和增加時(shí)會引起負(fù)荷的增加和減少時(shí)使電力系統(tǒng)受到干擾。所以電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定問題實(shí)際就是系統(tǒng)在某個(gè)區(qū)間運(yùn)行時(shí)能否保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

2 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定概述

影響電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的因素還包括發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)中是否裝設(shè)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，目前，我國在勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)中進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償?shù)姆绞椒椒ê芏?，可以通過引入輔助量來改變勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)節(jié)器通常習(xí)慣上叫其電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)中加入該裝置后可以大大提高勵(lì)磁放大倍數(shù)，以致使發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓保持恒定使其系統(tǒng)的穩(wěn)定性達(dá)到功率的極限。也可以在電力系統(tǒng)中加入電壓、功率、角速度運(yùn)行參數(shù)的一階甚至二階導(dǎo)數(shù)調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的勵(lì)磁，這種方法也叫強(qiáng)力式調(diào)節(jié)器。不管是通過勵(lì)磁調(diào)節(jié)器或強(qiáng)力式調(diào)節(jié)器都會使系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性到達(dá)峰值并保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定計(jì)算

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件下首先要考慮電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，也就是電力系統(tǒng)不允許穩(wěn)定極限在穩(wěn)定范圍的附近，否則在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中稍有變動或者受到小干擾時(shí)系統(tǒng)就會失去穩(wěn)定。因此要提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定度，穩(wěn)定度的大小通常是用穩(wěn)定儲備系數(shù)來表示的如下公式：

Po為輸送的功率，Psl為穩(wěn)定功率。在滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行具備最大儲能系數(shù)時(shí)也要考慮技術(shù)問題和最經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮。當(dāng)儲備系數(shù)足夠大時(shí)會使正常運(yùn)行時(shí)減少發(fā)電機(jī)發(fā)得輸送功率Po，從根本上限制了系統(tǒng)傳輸?shù)哪芰σ矏夯私?jīng)濟(jì)指標(biāo)雖然系統(tǒng)滿足了可靠性卻不符合經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)儲備系數(shù)比較小時(shí)會使正常運(yùn)行時(shí)增大輸送功率Po，從而降低系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性一旦發(fā)生故障將會造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞和安全事故將引起巨大的損失。電力系統(tǒng)中不僅要有正常運(yùn)行時(shí)有足夠的穩(wěn)定儲備系數(shù)也要在非正常運(yùn)行下保證系統(tǒng)能夠在一定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行的穩(wěn)定儲備系數(shù)，從而達(dá)到電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)然穩(wěn)定儲備系數(shù)也是檢驗(yàn)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是否滿足要求。

4 提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施

通過上述的分析，發(fā)電機(jī)輸送的功率極限越高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性越高，在電力系統(tǒng)中可以通過直接地或者間接地改變電抗來提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)中可以通過改變發(fā)電機(jī)裝設(shè)的比例型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的功率常數(shù)特性來實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性，這種方式相當(dāng)于將發(fā)電機(jī)的電抗被調(diào)節(jié)為零。

在提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的方式中也可以改變減少元件的電抗，具體的做法有以下幾種：在高壓輸電線路中因?yàn)榇嬖陔姇灥默F(xiàn)象且要提高穩(wěn)定性應(yīng)增多輸電線路中分裂根數(shù)加大分裂間距從而達(dá)到降低線路的電抗值。在電力系統(tǒng)中功率極限和電壓存在著平方關(guān)系，所以可以通過提高輸電線路的額定電壓等級實(shí)現(xiàn)提高功率極限從而達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)然在提高電壓等級的同時(shí)也要考慮給線路的絕緣、桿的承受壓力等等方面影響。串聯(lián)電容補(bǔ)償有兩個(gè)作用分別是在低壓時(shí)主要用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電壓，高壓時(shí)在輸電線路上串聯(lián)電容補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。但是也要考慮串聯(lián)電容補(bǔ)償過大時(shí)會造成短路電流過大，所以要因地制宜的考慮在系統(tǒng)中適當(dāng)?shù)募尤朐撗b置。

可以通過縮短電氣距離、加強(qiáng)電力系統(tǒng)中各個(gè)聯(lián)系、改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從而達(dá)到提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，具體做法可以在系統(tǒng)中增加輸電線路的回路使比較長的輸電線路的電壓降比較低。也可以在輸電線路中間的變電所內(nèi)裝設(shè)具有自動調(diào)節(jié)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，使輸電線路的電壓及機(jī)端電壓保持相對恒定在此線路中可以采用中間補(bǔ)償設(shè)備的有同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置和靜止補(bǔ)償器等等。

5 結(jié)語

從電力系統(tǒng)的可靠性出發(fā)，系統(tǒng)中的穩(wěn)定極限絕對不能在穩(wěn)定極限附近要不然在系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)很難保證靜態(tài)穩(wěn)定性的要求，也要在電力系統(tǒng)中加強(qiáng)各個(gè)系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)之間的電氣聯(lián)系從而減少電抗使電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性到達(dá)平衡。

[1]魏培鮮,電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析[J] 2013（10）：17-18+23.

[2]黎俊,提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施研究[J] 2011（10）：81.