参考书籍

1. 参考书籍 • Carson W. Taylor, Power System Voltage Stability • P. Kundur, Power System Stability and Control • 倪以信， 动态电力系统理论和分析 • 王满义,吴竟昌,蒙定中，大电网系统技术 • 袁季修， 电力系统安全稳定分析 • 张伯明， 高等网络分析

2. Main Resources for Power System Analysis and Research(电力系统分析研究的主要信息资源) • IEEE Review /Power Engineering • Electra (CIGRE，英/法语） • 中国期刊网

3. Cont… • Reports ： • 美国电力科学研究院：EPRI • 电科院 • 情报所 • 国际大电网组织： CIGRE • 电科院 • 情报所

4. Cont… • Research Articles： • IEEE Trans. on Power Systems (PS) • IEEE Trans. on Power Delivery • IEEE Trans. on Energy Conversion • IEEE Trans. on Circuit Systems • IEEE Computer Applications in Power • Proceeding of the IEEE

5. Cont… Conference Proceedings : IEEE winter and summer meetings 地区国际会议

6. 电压稳定的基本概念 在过去二十几年中，电网运行越来越接近于极限状态。主要有几个原因： • 环保对电源建设和线路扩建的压力 • 重负荷区域的用电消费增加 • 电力市场下的新的系统负荷方式（潮流方式） • 。。。

7. Cont… • 无论是发达国家的还是发展中国家中，都存在负荷、线路和电源间的矛盾： • 用户负荷在增加 • 电网扩建却面临着更大的问题 • 由于网络运行在重载情况下，出现了慢速或快速的电压跌落现象，有时甚至产生电压崩溃，电压稳定已成为电力系统规划和运行的主要问题之一。

8. 电压失稳的定义 • 文献[TVCUTSEM] ： 电压失稳产生于 动态的负荷功率的恢复 在传输网和发电系统的能力之外

9. Cont…进一步解释 • n电压：许多母线的电压发生明显的、不可控的下跌。 • n失稳：超越了最大的传输功率极限，负荷功率的恢复变得不稳，反而降低了功率的消耗，这是电压失稳的关键。 • n动态：任何稳定问题与动态有关，可以用微分方程（连续变化）或用差分方程（离散变化）模拟。 • n负荷：是电压失稳的原动力，因此这一现象也被称为负荷失稳，但负荷不是仅有的角色。

10. Cont…进一步解释 • n传输网：有传输极限，从基本电工理论就可是到这个结论，这一极限是电压失稳的开始。 • n发电系统：发电机不是理想的电压源，其模型的准确性对正确的电压稳定十分重要。 • 与电压稳定相关的另一术语是电压崩溃。电压崩溃可能不是电压失稳的最终结果。

11. Cont…无功功率的角色 Note：定义中没有引入无功功率。在交流网中，电抗线路占主导，电压控制和无功功率有密切的关系。 作者的意图：不过于强调它在电压稳定中的作用。有功功率和无功功率二者同时对电压稳定有重要的作用。 作者的实例：表明电压失稳与无功功率没有因果关系。

12. 电压失稳范例 RL R RL t E E P Po t

13. Cont… 范例中： 没有无功功率， 没有功角稳定问题， 但具有电压失稳的主要特征。 交流电力系统中， • 无功功率使得问题变得更复杂，但不是问题的唯一根源。 • 传输有功功率仍然是电力系统的主要功能，而无功功率的传输和消耗也是的电力系统的不可缺少的一部分。

14. 电压稳定VS电力系统稳定 时间 | 发电机驱动 负荷驱动 －－－－－－－－－－－－－－－－－ 快速 | 功角稳定 快速电压稳定 | 暂态 静态 长过程 | 频率稳定 长过程电压稳定 *可以用不同的方法对稳定问题进行分类。上面的分类可以有效地分别电压稳定与功角稳定的差别。

15. Cont… 快速稳定问题： 暂态功角稳定：无同步力矩，缺乏阻尼 小扰动稳定：缺乏阻尼 短期电压稳定：感应电动机和受控负荷，HVDC暂态 功角稳定和快速电压稳定很难分开： • 负荷（负荷模型）对功角稳定有影响 • 发电机（发电机模型）对电压稳定也有作用。

16. Cont… 长过程稳定问题： 频率问题： 发电与负荷的不平衡 电压问题： 发电与负荷的距离 取决于网络结构

17. 1 2 G1 G2 传输网 • 电网传输的基本特性

18. Cont…有功功率传输 • 假设线路是无损耗的。有功和无功的传输取决于线路两端的电压幅值和相角的。受电端有：

19. Cont…有功功率传输 • 送电端有：

20. Cont… 最大的传输功率发生在=900。 注意稳定和不稳定的平衡点 （SEP/UEP: Stable/Unstable Equilibrium Point，这是电力系统稳定分析的直接法的二个重要的概念）。 对于典型的功率传输和功率角，例如当=30o， 有Sin，可近似写作P＝Pmax 。 常说有功传输主要取决于功率角度。

21. 无功功率传输 • 如果 V1=V2: 两端发电机同时担任传输有功功率时所需用的无功功率 如果 V1 != V2, Cos1时

22. Cont… • 无功传输主要联决于电压幅值 • 从较高电压端注下低电压端 (这样的假设在重负荷的情况下就不成立) Q不能通过大功角或过大的电压落差传输 大功角差:长输电线（大X）和大功率传输 电压必须保证在1005%之内 相比于P, Q不可能以长距离传输

23. Cont… • 减少无功传输： • 减少有功损耗，提高经济性； • 减少无功损耗，减少无功设备投资。 • 减少功频过电压

24. 与电压稳定相关的因素 网络的二个基本特性 • 最大传输功率 • 负荷与网络电压关系 考虑网络元件对传输功率的影响 • 串取补偿和并联补偿， • 有载调压；

25. Single Load System P＋jQ E

26. 最大传输功率 • 无约束的最大传输功率 负荷：Zl ＝ Z* 给定功率因数下的最大传输 |Zl| = |Z| > 最大传输功率决于网络参数，与负荷特征无关。

27. V2 PF=0.95超前 PF=1.0 PF=0.95 P 功率-电压关系 • Q=Ptanf, 可得一组曲线，称为鼻族曲线 • (Nose Curve) PF(power factor)

28. 失稳机理 • 网络对负荷的PV特性 • 功角稳定分析中，负荷随电压和频率变化。 • 电压稳定研究中，负荷特性通常包括二部分：对电压的函数和对独立变量的函数。负荷需求为 P=Po 特定的，代表一条曲线并与V（P，Q）表面相交，相交点就是可能的运行点，当 变化，则相交点也变化。所有的需求值求得交点，就得网络P-V特性 不确定负荷功率如何随电压变化就不能确定网络特性

29. 失稳的现象 • 网络稳定运行的前提 存在平衡点。 失稳的可能性： 网络参数变化 负荷增加 实际情况中：大扰动会引起失稳现象。扰动后，网络的特性会有突变，因而扰动后的网络特性曲线与负荷的无交点。

30. 负载极限与最大传输功率 当负荷渐渐增加。曲线与网络特性曲线相切，如果继续再增加就没有交点了。 负载极限不一定与最大传输功率一致，这取决于负荷特性

31. 无功补偿 • 负荷补偿最常用的是电容器，以平衡传输网的主导的电抗, 。 • 网络补偿串取和并联补偿两类： 也有用电抗器的时间，以吸收电容性无功。以改善电网运行，如维护电压 • 减少线路电抗因而减少网损，提高稳定性。

32. 线路的串联补偿 • 减少线路电抗、补偿后一般在0.3~0.8之间。 作用：减少发电机与负荷的电气距离，于是，提高网络的最大传输功率 效果：暂态稳定和电压稳定的有利措施，具有的自适应的特性

33. 并联补偿 • 并联电容器和电抗器： • 投切：手动或自动 (VS. 串联装置) 动作更频繁。 电抗器：防止超高压网的轻载过压现象，

34. SVC：Static Voltage Compensation • SVC：受电压控制的并联补偿装置 • 一般，SVC装设在中压网，通过对高压网的电压测量控制并联导纳->母线电压 • 昂贵成本<->快速响应效果 • 对暂态功角稳定和快速电压稳定 • 极限情况下，是常规的电容器或电抗 • 对电压稳定不利 • 不如极限状态下的发电机和调相机。

36. 有载调压器 • (U)LTC: (Under) Load Tap Changer • 变压器的作用：从负荷端来看，电网具有恒定电压 !! • 电网中的主要变压器有： • 配电变压器 • 高压/中压变压器 • 联络变压器，超高压/高压变压器 • 发电机升压变压器

37. 第一类变压器：影响负荷的动态特性 • 后三种变压器对网络特性的影响 • LTC的电压控制作用是缩短电源和负荷的电气距离 • 有的系统的电源和负荷的电气距离较远，如果没有LTC的电压控制作用就不可能运行。 • 多级LTC控制电压，原理是一样的。 • 各级LTC的动态特性的互相影响对稳定有很大的影响。 （see 典型故障）