【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 快計(jì)算速度，它還引入了預(yù)測(cè)、校正和步長(zhǎng)控制等策略。目前，參數(shù)連續(xù)化方法主要有局部參數(shù)連續(xù)法、弧長(zhǎng)連續(xù)法及同倫連續(xù)法。在電壓穩(wěn)定研究中，連續(xù)潮流法主要用于求取大家熟知的PV曲線和QV曲線。由于能考慮一定的非性控制及不等式約束條件，且計(jì)算得到的功率裕度能較好地映系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定水平，連續(xù)潮流法已經(jīng)成為靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的經(jīng)典方法。（4）零特征根法零特征根法是一種直接計(jì)算系統(tǒng)臨界點(diǎn)的方法。當(dāng)系統(tǒng)處于臨界點(diǎn)時(shí)，其平衡點(diǎn)的雅可比矩陣奇異，即存在一個(gè)零特征根和對(duì)應(yīng)的非零左、右特征向量，根據(jù)這一特性，可構(gòu)造如下的擴(kuò)展潮流方法直接求取臨界點(diǎn)f(xl,=)0f(xl,=)0w162。fx=0或fxv=0l(v)185。0l(w)185。0兩式中的第一個(gè)方程描述了潮流關(guān)系，第二、三個(gè)方程一起說(shuō)明潮流雅可比矩陣奇異、具有非零的左或右特征向量，第三個(gè)方程根據(jù)需要可采用模2范數(shù)等多種形式。零特征根法對(duì)初值的要求較高，需要采用一定的初始化策略。同時(shí)，零特征根法難以考慮不等式約束條件，而現(xiàn)有的幾種試圖考慮不等式約束的策略在實(shí)際系統(tǒng)下的效果都不佳，有待進(jìn)一步研究。（5）非線性規(guī)劃法非線性規(guī)劃法是將臨界點(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)化為求解最大負(fù)荷裕度的優(yōu)化問(wèn)題，采用非線性優(yōu)化的方法來(lái)求解。相對(duì)于求解一個(gè)非線性方程組，求解一個(gè)非線性規(guī)劃問(wèn)題要復(fù)雜得多，但它能較好地考慮各種等式、不等式約束條件的限制，在求解實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候具有更大的實(shí)用價(jià)值。目前，非線性規(guī)劃法己用一于電壓穩(wěn)定裕度計(jì)算、電壓穩(wěn)定預(yù)防校正控制策略、最優(yōu)潮流、電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度等各種問(wèn)題。其他如潮流多解法、最近電壓崩潰法，也是靜態(tài)電壓穩(wěn)定的分析方法，但由于其求解復(fù)雜或應(yīng)用性不強(qiáng)等原因，已經(jīng)不再?gòu)V泛使用，故不再贅述。從物理本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，不管哪種靜態(tài)分析方法，都是把網(wǎng)絡(luò)傳輸極限功率時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)作靜態(tài)電壓穩(wěn)定的極限狀態(tài)，不同之處在于抓住極限運(yùn)行狀態(tài)的不同特征作為臨界點(diǎn)的判據(jù)。事實(shí)上，電壓失穩(wěn)的發(fā)生是網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的有限和系統(tǒng)各元件的靜、動(dòng)態(tài)特性相互作用的結(jié)果，靜態(tài)研究的成果需要接受動(dòng)態(tài)機(jī)理的檢驗(yàn)。電壓穩(wěn)定本質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)態(tài)問(wèn)題，只有在動(dòng)態(tài)分析下，動(dòng)態(tài)因素對(duì)電壓穩(wěn)定的影響才一能體現(xiàn)，才能更深入地了解電壓崩潰的機(jī)理以及檢驗(yàn)靜態(tài)分析的結(jié)果。由于電壓穩(wěn)定問(wèn)題涉及到的時(shí)間框架很大，從幾秒到幾十分鐘，幾乎牽涉到電力系統(tǒng)全部的機(jī)電和機(jī)械動(dòng)態(tài)元件，為分析方便起見，一般按時(shí)間框架將電壓穩(wěn)定分為短期電壓穩(wěn)定（幾秒以內(nèi)）、長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定（幾秒到幾十分鐘），或者按照擾動(dòng)大小分為小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定、大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定。目前，適用于動(dòng)態(tài)分析的方法主要有小擾動(dòng)分析法、時(shí)域仿真法、能量函數(shù)法等，下面將予以簡(jiǎn)單綜述。（1）小擾動(dòng)分析法小擾動(dòng)分析法是基于線性化微分方程的方法，僅適用于系統(tǒng)受到小擾動(dòng)時(shí)的情形。它的主要思路是將描述電力系統(tǒng)的微分一代數(shù)方程在當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)線性化，消去代數(shù)約束后形成系統(tǒng)矩陣，通過(guò)該矩陣的特征值和特征向量來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和各元件的作用，其主要難點(diǎn)在于建立簡(jiǎn)單而又包括系統(tǒng)主要元件相關(guān)動(dòng)態(tài)的模型。目前，小擾動(dòng)分析己用于有載調(diào)壓變壓器（OLTC）、發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁控制系統(tǒng)和負(fù)荷模型等對(duì)電壓穩(wěn)定影響的研究。關(guān)于OLTC對(duì)電壓穩(wěn)定的影響，研究表明OLTC是否應(yīng)該閉鎖或反調(diào)取決于其對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)傳輸能力和負(fù)荷恢復(fù)使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)加重兩方面作用的綜合效果。關(guān)于發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)電壓穩(wěn)定的影響，研究表明勵(lì)磁電流的上限將會(huì)使電壓崩潰域擴(kuò)大、穩(wěn)定域縮小。（2）時(shí)域仿真法時(shí)域仿真分析是研究電壓穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)機(jī)理、過(guò)程以及檢驗(yàn)其他電壓穩(wěn)定分析力‘法正確性的最有力手段，適合于任何電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型。目前，電壓穩(wěn)定的時(shí)域仿真研究還存在一些難點(diǎn)，主要包括時(shí)間框架的處理、負(fù)荷模型的適用性以及結(jié)論的一般化問(wèn)題。文獻(xiàn)采用了時(shí)間標(biāo)度技術(shù)壓縮慢動(dòng)態(tài)元件的時(shí)間常數(shù)，建立了中長(zhǎng)期電幾穩(wěn)定的仿真工具，文獻(xiàn)提出了吉爾（Gear）法和改進(jìn)梯形法，使得慢動(dòng)態(tài)和快動(dòng)態(tài)過(guò)程能高效地起進(jìn)行仿真研究，這兩者都較好地解決了時(shí)間框架的處理問(wèn)題。文獻(xiàn)在仿真過(guò)程中結(jié)合了靈敏度法、模式分析法等靜態(tài)分析方法，使得仿真研究的結(jié)論相對(duì)更具有了一般性。負(fù)荷建模本身就是電壓穩(wěn)定研究的難點(diǎn)之一，在仿真研究中采用不同的負(fù)荷模型會(huì)得到不同的結(jié)論，目前已提出了眾多模型，但仍有很大爭(zhēng)論，有待于進(jìn)一步研究。（3）能量函數(shù)法能量函數(shù)法是直接估算動(dòng)態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的方法，可避免耗時(shí)的時(shí)域仿真，基本思想是利用能量函數(shù)得到狀態(tài)空間中的一個(gè)能量勢(shì)阱，通過(guò)求取能量勢(shì)阱的邊界來(lái)估計(jì)擾動(dòng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定吸引域，并據(jù)此判斷系統(tǒng)在特定擾動(dòng)下的穩(wěn)定性。能量函數(shù)法在判斷暫態(tài)功角穩(wěn)定方面已取得了相當(dāng)多的成果，在研究電壓穩(wěn)定方面仍處于起步階段。研究雖然從非線性動(dòng)態(tài)微分方程導(dǎo)出了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的能量函數(shù)，但由于忽略了負(fù)荷的動(dòng)態(tài)過(guò)程，實(shí)際上只是為當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)提供了能量性的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)，而沒(méi)能用于電壓穩(wěn)定性的直接判斷?？偟膩?lái)說(shuō)，目前用能量函數(shù)來(lái)研究電壓穩(wěn)定的學(xué)者還不多，取得的成果也不多，與實(shí)際應(yīng)用仍有較大的差距，有待于進(jìn)一步努力。從本質(zhì)上講，只有動(dòng)態(tài)分析方法才是研究電壓穩(wěn)定的根本方法，然而在現(xiàn)階段，動(dòng)態(tài)分析方法還不成熟，很難用于指導(dǎo)實(shí)踐。靜態(tài)分析方法由于發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，目前己較成熟，且因其簡(jiǎn)單易行，己得到廣泛利用。分岔理論溝通了兩種研究方法部分結(jié)果，也奠定了靜態(tài)分析方法的理論基礎(chǔ)。分岔理論研究的是非線性系統(tǒng)在參數(shù)變化時(shí)能否保持原有定性性態(tài)的問(wèn)題，靜態(tài)電壓穩(wěn)定則可視為系統(tǒng)在何種負(fù)荷水平下發(fā)生分岔的問(wèn)題，靜態(tài)電壓穩(wěn)定的研究才得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。非線性系統(tǒng)在參數(shù)變化下有多種分岔形式，在單參數(shù)情形下，只有鞍結(jié)分岔和霍普夫分岔為通有分岔，即在其他參數(shù)的小擾動(dòng)下可以保持原有的性態(tài)。電力系統(tǒng)本身是一個(gè)多參數(shù)系統(tǒng)，但目前對(duì)多參數(shù)系統(tǒng)的研究還沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法，故一般將其轉(zhuǎn)化為單參數(shù)系統(tǒng)(如以負(fù)荷水平為參數(shù)等)。目前的研究中，一般將靜態(tài)電壓臨界點(diǎn)和鞍結(jié)分岔點(diǎn)等同，霍普夫分岔雖然在研究中提到，但實(shí)際中很少出現(xiàn)，所以對(duì)它的研究較少。將靜態(tài)潮流方程擴(kuò)展為動(dòng)態(tài)方程，將潮流方程視為描述動(dòng)態(tài)方程平衡點(diǎn)的方程，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單地推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)分析下的電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)和動(dòng)態(tài)分析下的鞍結(jié)分岔點(diǎn)是一致的，從而研究靜態(tài)方程的鞍結(jié)分岔點(diǎn)就是研究動(dòng)態(tài)方程的部分鞍結(jié)分岔點(diǎn)，這是靜態(tài)分析的一個(gè)理論基礎(chǔ)。 頻率穩(wěn)定的定義和現(xiàn)狀電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定反映著系統(tǒng)的有功平衡情況。當(dāng)一個(gè)擾動(dòng)(有功缺額)發(fā)生以后，要盡可能迅速而準(zhǔn)確地判斷其對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的影響，從而及時(shí)采取相應(yīng)的措施來(lái)防止或盡量減少擾動(dòng)帶來(lái)的危害。因此電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定分析是一項(xiàng)十分重要的工作。此前已有一些相關(guān)研究，對(duì)于擾動(dòng)后系統(tǒng)頻率的預(yù)測(cè)和切負(fù)荷量的估算主要有動(dòng)態(tài)潮流法、頻率穩(wěn)定分析的快速算法、基于廣域量測(cè)的頻率緊急控制預(yù)測(cè)算法。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)一般有兩類方法：一類是逐步積分法(SBS)，通過(guò)對(duì)微分方程的積分求解來(lái)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。另一類是直接法，它不需逐步積分，直接通過(guò)代數(shù)運(yùn)算判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。應(yīng)用逐步積分法研究電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的核心思想是采取了系統(tǒng)的同一頻率假設(shè)，將潮流方程和頻率微分方程迭代求解。逐步積分法研究頻率穩(wěn)定問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)在于它能夠考慮復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，且計(jì)算精度高。但該方法計(jì)算速度慢，難以在線應(yīng)用。根據(jù)最近一次潮流計(jì)算的雅可比矩陣，提出頻率穩(wěn)定分析的直接法。該方法不需進(jìn)行逐步積分，直接計(jì)算出最近一次系統(tǒng)操作后的穩(wěn)態(tài)頻率，從而判斷系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。該方法作為電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析直接法的補(bǔ)充，將電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全分析從暫穩(wěn)分析延伸到頻率穩(wěn)定分析。在頻率動(dòng)態(tài)分析中最基本的一條假設(shè)是“系統(tǒng)同一頻率假設(shè)”，即忽略了系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)搖擺，認(rèn)為系統(tǒng)沒(méi)有同步穩(wěn)定問(wèn)題。系統(tǒng)的同一頻率定義為其慣量中心的角速度wsys，有nwsys=229。(Hiwi)i=1229。Hi=1nni系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)方程為：Jwsys(dwsysdt)=229。Pmi229。Pei=Pacci=1i=1n式中J為系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和。i=1，2，3....n一發(fā)電機(jī)序號(hào)。Pmi Pei一第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率和電磁功率。Pacc一系統(tǒng)總加速功率。第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為：Jiwi(dwsysdt)=Pai=(JiJ)Pacc=FPiacc式中，Ji,Fi—i臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及其所占系統(tǒng)總慣量的比例。Pai一第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的加速功率。負(fù)荷采用靜態(tài)非線性負(fù)荷模型：Pi=P0jwVQi=Q0jwqiVaapikpjkqj式中，P0j，Q0j一額定狀態(tài)下負(fù)荷j吸收的有功功率和無(wú)功功率。ap，ia，qik，pkj一負(fù)荷j的頻率、電壓特性指數(shù)。動(dòng)態(tài)潮流法是分析頻率動(dòng)態(tài)特性的一種時(shí)域仿真法。傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法采取事先設(shè)定各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)類型方式，其所設(shè)定的節(jié)點(diǎn)類型主要包括PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)和松弛(平衡)節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)所有的不平衡功率都由松馳節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平衡。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)功率擾動(dòng)之后，如采用傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法對(duì)擾動(dòng)后的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流進(jìn)行計(jì)算時(shí)，將存在如下問(wèn)題：所有的擾動(dòng)功率完全由進(jìn)行潮流計(jì)算之前事先設(shè)定好的松馳節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平衡，而實(shí)際情況是各臺(tái)發(fā)電機(jī)都感應(yīng)到該不平衡功率，并且參與該不平衡功率的調(diào)節(jié)。用傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法計(jì)算得到的平衡節(jié)點(diǎn)的出力與實(shí)際出力極限相比會(huì)有誤差，可能出現(xiàn)平衡節(jié)點(diǎn)的出力完全大于其出力極限。動(dòng)態(tài)潮流是分析系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡功率時(shí)，頻率變化過(guò)程和潮流分布情況的一種方法，其核心是頻率分析和潮流計(jì)算。當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行或負(fù)荷發(fā)生較大變化的情況時(shí)，系統(tǒng)功率將會(huì)不平衡，功率的不平衡將產(chǎn)生加速功率或減速功率。如果考慮準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過(guò)程，除了負(fù)荷按其頻率特性能平衡一部分功率差額外，系統(tǒng)的功率差額將主要由發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)作來(lái)達(dá)到新的平衡。這個(gè)過(guò)程一般并不是只由一臺(tái)所謂平衡機(jī)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的，而是多臺(tái)發(fā)電機(jī)協(xié)調(diào)動(dòng)作的結(jié)果，同樣系統(tǒng)負(fù)荷也會(huì)根據(jù)其自身的調(diào)節(jié)特性去改變其消耗的功率。系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性與系統(tǒng)功角穩(wěn)定性都是轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的基本要求。只有同時(shí)滿足頻率穩(wěn)定和功角穩(wěn)定的要求時(shí)，同步機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)才能保證穩(wěn)定。系統(tǒng)頻率穩(wěn)定問(wèn)題主要是原動(dòng)機(jī)功率頻率特性問(wèn)題，因?yàn)樗荒苋我飧?。系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性能否保證，由系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)總功率輸出能否與系統(tǒng)總負(fù)荷功率平衡來(lái)決定。所以，要保證電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性，首先要有足夠的功率貯備，其次是有性能良好的按頻減負(fù)荷裝置。一般系統(tǒng)頻率穩(wěn)定破壞都是由其他原因?qū)е陆饬兴鸬?。參考文獻(xiàn)[1] 中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則，中國(guó)電力出版社2