【正文】 有更多的電動(dòng)機(jī)以級(jí)聯(lián)的方式停轉(zhuǎn)，最終將出現(xiàn)更大范圍的電壓崩潰。如果它停轉(zhuǎn)了，則所吸收的無(wú)功電流將增加，使加在鄰近電動(dòng)機(jī)和電容器上的電壓下降。如果存在某些未經(jīng)OLTC供電的工業(yè)負(fù)荷，那么它的一次側(cè)電壓將會(huì)降低到額定電壓的90%。在下一步將是恒溫器和用戶(hù)的動(dòng)作，即他們對(duì)配電電壓的降低做出反應(yīng)。一次系統(tǒng)中的線路充電和電容器均將減少所產(chǎn)生的無(wú)功功率，與此同時(shí)，由于一次網(wǎng)絡(luò)中電流的增加，一次網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗也將增加。于是居民的有功和無(wú)功負(fù)荷將增大，而工業(yè)的無(wú)功負(fù)荷將減少。民用無(wú)功負(fù)荷的減少可能大于工業(yè)無(wú)功負(fù)荷的增加，因此，電壓暫時(shí)穩(wěn)定在某個(gè)較低的水平，或許在95%附近。然而，在工業(yè)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的大量電容器將供出較少的無(wú)功功率，造成凈無(wú)功負(fù)荷增加。當(dāng)上述擾動(dòng)之一是使受端電壓下降時(shí)，有幾種機(jī)制可能起作用。它包括了兩個(gè)簡(jiǎn)化了的配電系統(tǒng)，其一以工業(yè)負(fù)荷為主，另一以居民負(fù)荷為主。這些描述不僅在本質(zhì)上含有全部慢動(dòng)態(tài)的現(xiàn)象，同時(shí)還能對(duì)現(xiàn)有的電壓穩(wěn)定的解析方法提供一個(gè)有效的說(shuō)明。 輻射狀系統(tǒng)這里將對(duì)電壓不穩(wěn)定性進(jìn)行非解析性的描述，以及對(duì)電壓不穩(wěn)定性和電壓崩潰的激勵(lì)有較為深入的理解。電壓越限：指系統(tǒng)仍然具有維持平衡點(diǎn)的能力，但是各種因素（如：發(fā)電機(jī)無(wú)功越限、無(wú)功過(guò)補(bǔ)償?shù)龋闺妷核皆匠龊侠淼姆秶?。電壓安全性：不僅只指一個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力，也是指在出現(xiàn)任何適當(dāng)而可信的預(yù)想事故或有害的系統(tǒng)變更后，系統(tǒng)維持電壓穩(wěn)定的能力。當(dāng)負(fù)荷導(dǎo)納增大時(shí)，負(fù)荷功率亦隨之增大，并且功率和電壓都是能控的。到目前為止，電壓穩(wěn)定研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是與功角穩(wěn)定相比，不僅電壓穩(wěn)定性問(wèn)題理論體系還沒(méi)有建立，甚至對(duì)于電壓失穩(wěn)機(jī)理也還存在不同的觀點(diǎn)。第一階段，從H研究人員反過(guò)來(lái)重視了電壓崩潰現(xiàn)象的物理本質(zhì)的探討，動(dòng)態(tài)機(jī)理的分析和建模方面的研究。因?yàn)橛杏涗浀碾妷罕罎⑹鹿孰x初步故障的時(shí)間都比較長(zhǎng)，早期普遍認(rèn)為電壓穩(wěn)定是一個(gè)靜態(tài)問(wèn)題，研究的重點(diǎn)集中在靜態(tài)機(jī)理的探討和基于潮流方程的極限運(yùn)行狀態(tài)的求取。M馬爾科維奇提出的第一個(gè)電壓穩(wěn)定判據(jù)，但是直到七十年代末期，這一領(lǐng)域都沒(méi)有多大進(jìn)展。盡管電壓崩潰事故發(fā)生的幾率很小，但是其嚴(yán)重后果引起了電力工程界的廣泛關(guān)注。電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析與研究畢業(yè)論文目錄第一章 引言 2第二章 電壓穩(wěn)定問(wèn)題的基本內(nèi)容與研究方法 3 電壓穩(wěn)定的基本概念 3 輻射狀系統(tǒng) 3 電壓穩(wěn)定研究?jī)?nèi)容 5 電壓穩(wěn)定研究方法 6第三章 電壓穩(wěn)定定性分析 10 供電點(diǎn)的電壓穩(wěn)定 10 電網(wǎng)供電的電壓穩(wěn)定 13第四章 負(fù)荷特性 15 15 17 18第五章 無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電壓穩(wěn)定的影響 28 28 29 30第六章 系統(tǒng)電壓失穩(wěn)機(jī)理 32 32 33第七章 防止電壓崩潰的措施 35 35 36 37第八章 仿真 39參考文獻(xiàn) 42第一章 引言近二十年來(lái)，電力系統(tǒng)向大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓和遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展，對(duì)于合理利用能源，提高經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)環(huán)境具有重要意義。但是也給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了一些新的問(wèn)題，其中之一是電壓崩潰惡性事件，如1978年12月19日法國(guó)電網(wǎng)，1983年12月27日瑞典電網(wǎng)和1987年7月23日日本東京電網(wǎng)，都因?yàn)殡妷菏Х€(wěn)導(dǎo)致大面積、長(zhǎng)時(shí)間停電，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)生活的紊亂。電壓穩(wěn)定的研究一直可以追溯到四十年代H1978年法國(guó)的災(zāi)難性電壓崩潰事故把這個(gè)長(zhǎng)期被忽視的課題變成了電力界關(guān)注的焦點(diǎn)，從那時(shí)以后進(jìn)行了大量的研究工作。爾后碰到的問(wèn)題使人們認(rèn)識(shí)到電壓穩(wěn)定問(wèn)題的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)研究的必要性。由此可以把電壓穩(wěn)定的研究劃分為三個(gè)階段。M馬爾科維奇提出的第一個(gè)判據(jù)到七十年代末期，是電壓穩(wěn)定性問(wèn)題沒(méi)有引起足夠重視的階段；第二階段，從七十年代末期到八十年代中期，是注重靜態(tài)研究的階段；第三階段，從八十年代中期到現(xiàn)在，是以動(dòng)態(tài)機(jī)理探討為基礎(chǔ)的全面研究階段。第二章 電壓穩(wěn)定問(wèn)題的基本內(nèi)容與研究方法 電壓穩(wěn)定的基本概念電壓穩(wěn)定性：是指系統(tǒng)維持電壓的能力。電壓崩潰：是指由于電壓不穩(wěn)定所導(dǎo)致的系統(tǒng)內(nèi)大面積、大幅度下降的過(guò)程。電壓穩(wěn)定程度：系統(tǒng)（節(jié)點(diǎn)）承受負(fù)荷擾動(dòng)的能力。電壓失穩(wěn)：系統(tǒng)喪失維持平衡點(diǎn)的能力。使用輻射狀系統(tǒng)可以對(duì)電壓穩(wěn)定問(wèn)題給出最為清楚的描述。 具有某些在電壓穩(wěn)定問(wèn)題中起重要的元件的輻射狀系統(tǒng)一個(gè)運(yùn)行于接近其電壓穩(wěn)定極限的輻射狀系統(tǒng)中，有功或無(wú)功負(fù)荷的少許增加，失去發(fā)電或并聯(lián)補(bǔ)償，送端電壓下降或失去輸電，都會(huì)造成電壓不穩(wěn)定。這兩種負(fù)荷類(lèi)型具有兩種極端的負(fù)荷特性：工業(yè)負(fù)荷是低功率因數(shù)的（有大量并聯(lián)電容器補(bǔ)償），且負(fù)荷功率不隨電壓發(fā)生明顯的變化；而居民負(fù)荷的功率因數(shù)較高（有少量并聯(lián)電容器補(bǔ)償），并且負(fù)荷功率隨電壓的下降而下降。首先，民用有功與無(wú)功負(fù)荷將隨電壓的下降而下降，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)占主體的工業(yè)負(fù)荷將變化很小。民用負(fù)荷的減少會(huì)減輕線路載荷，因而也減輕了無(wú)功損耗。下一步就輪到了配電的有載調(diào)壓變壓器（記為OLTC）的動(dòng)作，已恢復(fù)配電電壓。所增加的居民負(fù)荷的影響通常大于所降低的工業(yè)負(fù)荷的影響，致使一次側(cè)電壓進(jìn)一步下降。典型情況下，OLTC將處于或接近極限位置，一次側(cè)電壓將處于90%附近，而配電電壓低于額定電壓。當(dāng)對(duì)電壓敏感的受控負(fù)荷慢慢地向滿功率回升時(shí)，一次側(cè)和二次側(cè)電壓會(huì)進(jìn)一步下降。若在該負(fù)荷的某處有個(gè)邊緣電動(dòng)機(jī)（指電壓降低到85%~90%時(shí)將停轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)），也許在電壓降低到比正常電壓值低一些的某一點(diǎn)，它就可能停轉(zhuǎn)。當(dāng)電容器所提供的無(wú)功功率下降并造成電壓進(jìn)一步下降時(shí)，另一些電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩會(huì)低于它的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，結(jié)果他們也將停轉(zhuǎn)。電壓的崩潰將使大部分電機(jī)掉閘，這時(shí)由于負(fù)荷的大量減少又會(huì)造成電壓的回升。發(fā)電機(jī)將增加無(wú)功出力，幫助維持電壓。較遠(yuǎn)方的發(fā)電機(jī)將承擔(dān)起電壓控制的任務(wù)，但是其結(jié)果是負(fù)荷區(qū)的電壓將下降。在一個(gè)更為嚴(yán)重的擾動(dòng)下，崩潰可能幾乎瞬間即出現(xiàn)或在僅經(jīng)1~2分鐘的慢動(dòng)態(tài)之后出現(xiàn)。在“邊緣穩(wěn)定”的情況下，慢動(dòng)態(tài)可能把系統(tǒng)推到崩潰的邊緣上。雖然上述討論是針對(duì)所謂的輻射狀系統(tǒng)，然而，現(xiàn)今大多數(shù)系統(tǒng)都表現(xiàn)出了真實(shí)輻射狀系統(tǒng)中所具有的特性。 電壓穩(wěn)定研究?jī)?nèi)容目前的研究工作按其目的不同可分為兩大類(lèi)：電壓崩潰現(xiàn)象機(jī)理探討、電壓穩(wěn)定安全計(jì)算和預(yù)防措施研究。早期的靜態(tài)研究中的機(jī)理認(rèn)識(shí)集中在曲線和曲線分析、潮流多解的穩(wěn)定性分析和基于靈敏度系數(shù)的物理概念討論。目前普遍認(rèn)為無(wú)功功率的平衡、電動(dòng)機(jī)的無(wú)功出力限制、OLTC的動(dòng)態(tài)和負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性與電壓崩潰關(guān)系密切。負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性是探討電壓失穩(wěn)機(jī)理的關(guān)鍵，建立適合于電壓穩(wěn)定研究的負(fù)荷模型已受到重視。已提出的安全指標(biāo)主要有：各類(lèi)靈敏度指標(biāo)、潮流雅克比矩陣奇異值指標(biāo)、最小模特征值指標(biāo)、負(fù)荷狀態(tài)空間中潮流多解間的距離指標(biāo)、臨界電壓指標(biāo)和裕度指標(biāo)△P、△Q和△V。目前需要解決以下三個(gè)問(wèn)題：（1）快速準(zhǔn)確的裕度指標(biāo)計(jì)算方法；（2）根據(jù)動(dòng)態(tài)機(jī)理對(duì)各類(lèi)指標(biāo)的合理性、準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，為運(yùn)行部門(mén)選擇指標(biāo)提供依據(jù)；（3）在快速算法中計(jì)及影響電壓穩(wěn)定的主要?jiǎng)討B(tài)元件的作用，比如電動(dòng)機(jī)無(wú)功越限和負(fù)荷特性的影響等。前者強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)事故狀態(tài)下的電壓控制能力，后者基于其對(duì)電壓崩潰過(guò)程的時(shí)段的劃分，側(cè)重于事故發(fā)生前的緊急狀態(tài)下的預(yù)防措施。 電壓穩(wěn)定研究方法在電壓崩潰的深度研究中，求解電壓崩潰臨界點(diǎn)即電壓崩潰裕度是關(guān)鍵的一步。按研究中采取的模型來(lái)劃分，電壓穩(wěn)定性研究方法可以分為三大類(lèi)別：基于物理概念的定性分析；基于潮流方程的靜態(tài)研究；基于微分方程的動(dòng)態(tài)研究。在以往的研究中將電壓穩(wěn)定劃為靜態(tài)問(wèn)題，例如PV曲線機(jī)理解釋和OLTC的負(fù)調(diào)壓作用都是在簡(jiǎn)化條件下得出的，再推廣到復(fù)雜系統(tǒng)中時(shí)，往往不一定成立。 基于潮流方程的靜態(tài)研究基于潮流方程或修改過(guò)的潮流方程是靜態(tài)電壓穩(wěn)定性研究的中心，求出的臨界潮流解即可被看做是電壓穩(wěn)定極限，這方面的研究已比較成熟，主要的研究方法有以下幾種。當(dāng)負(fù)荷的需求超過(guò)網(wǎng)絡(luò)所能傳輸功率的極限時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，其中包括電壓失穩(wěn)行為。但是這里存在著由于臨界點(diǎn)附近潮流雅克比矩陣奇異而無(wú)法用傳統(tǒng)的牛頓法求解潮流方程的難點(diǎn)。（2）潮流方程多值解法潮流方程是種非線性代數(shù)方程組，在給定的節(jié)點(diǎn)注入量F，其解存在多值性。當(dāng)系統(tǒng)接近極限運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，潮流雅克比矩陣接近奇異，潮流方程只有一對(duì)關(guān)于奇異點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的解。另外，還在一定程度上存在精度問(wèn)題。（3）靈敏度法靈敏度法利用系統(tǒng)中某些量的變化關(guān)系來(lái)分析電壓穩(wěn)定問(wèn)題，因此，其優(yōu)點(diǎn)是不僅能給出電壓穩(wěn)定的指標(biāo)，而且能夠方便的識(shí)別系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)弱，給出相應(yīng)采取的對(duì)策?；诟鞣N目的，靈敏度判據(jù)的類(lèi)別有很多，常見(jiàn)的有、等。這里需要指出的是，在簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，各類(lèi)靈敏度判據(jù)相互等價(jià)，且能夠準(zhǔn)確的反映系統(tǒng)傳輸功率的能力，但推廣到復(fù)雜系統(tǒng)后，則彼此不能保持一致，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)判別錯(cuò)誤。還有的利用潮流雅克比矩陣的稀疏特征，采取稀疏存貯技術(shù)并對(duì)節(jié)點(diǎn)編號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用最優(yōu)乘子法潮流程序迭代收斂時(shí)所對(duì)應(yīng)的因子表，根據(jù)逆迭代原理快速算出及其對(duì)應(yīng)的左、右奇異向量和的靈敏度，從而分析出系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的原因，指出增加電壓穩(wěn)定裕量的系統(tǒng)調(diào)控方向。綜上所述，這些方法的相同之處在于都不計(jì)及各類(lèi)元件的動(dòng)態(tài)特性，本質(zhì)上都是把電力網(wǎng)絡(luò)輸送功率的極限狀態(tài)作為電壓靜態(tài)穩(wěn)定臨界點(diǎn)。這里需要強(qiáng)調(diào)的是在復(fù)雜的大系統(tǒng)中應(yīng)酌情考慮應(yīng)用這些靜態(tài)研究方法，因?yàn)樗鼈儧](méi)有分析到電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，常常會(huì)出現(xiàn)不正確的分析結(jié)果。系統(tǒng)中所有的動(dòng)態(tài)元件包括發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)、負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性、OLTC及其無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備都對(duì)電壓失穩(wěn)有著重要影響。（1）小擾動(dòng)分析法小擾動(dòng)分析法就是把描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的非線性微分方程和代數(shù)方程在運(yùn)行點(diǎn)處線性化，形成狀態(tài)方程，并通過(guò)狀態(tài)方程的特征矩陣的特征根分析來(lái)判斷該運(yùn)行點(diǎn)的穩(wěn)定性。由于現(xiàn)有的小擾動(dòng)分析法采用的系統(tǒng)模型有很大差別，所以建立后可能簡(jiǎn)化的而又包含相關(guān)動(dòng)態(tài)信息的系統(tǒng)模型是小擾動(dòng)分析法研究的一個(gè)重要課題。國(guó)際電力界從80年代開(kāi)始研究和應(yīng)用該理論。目前存在的主要問(wèn)題是要進(jìn)行復(fù)雜的化