基于分岔理论的电力系统电压稳定性研究.pdf

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1、上海交通大学博士学位论文基于分岔理论的电力系统电压稳定性研究姓名：赵兴勇申请学位级别：博士专业：电力电子与电力传动指导教师：张秀彬20080401基于分岔理论的电力系统电压稳定性研究摘要随着我国电网“西电东送，南北互供，全国联网”战略的实施和电力市场化改革的进行，电力系统的结构和运行方式日趋复杂，运行条件的不确定性大大增加，系统的运行点比以往更加接近其稳定极限，从而更加容易诱发电压崩溃事故。电压失稳已经被广泛认为是威胁现代大型电力系统安全稳定运行的主要原因之一。因此，电压稳定性研究受到广泛关注。电力系统是一个大型的、复杂的非线性动态系统，分岔理论是研究非线性动态系统结构稳定性的有力工具。分岔理

2、论在工程中已经得到广泛应用，在许多研究领域已取得了大量的成果，但在电力系统电压稳定性研究方面仍处于初始阶段。本文利用分岔理论对电力系统电压稳定的若干关键问题进行研究，并取得一些具有推广意义的技术成果。作者研究工作的主要成果概括如下：I、基于电力系统的微分代数模型、利用奇异诱导分岔的相关理论，提出一种奇异诱导分岔点的追踪和识别算法，它能在已知某一参数下的奇异点和对应非零失配量的前提下，通过只改变发电机节点注入功率，而保持负荷节点注入功率不变，快速、准确地追踪到在另一参数下的奇异诱导分岔点。其中，由于牛顿一拉夫逊法和牛顿一拉夫逊一塞德尔法的结合使用，使得该算法不存在初值困难，同时确保在分岔点附近不

3、出现雅可比矩阵病态现象。2、提出一种电力系统电压失稳静态分岔自适应分析方法，解决了统一考虑极限诱导分岔点和鞍结分岔点的追踪问题，并能够精确计及设备稳定极限。其中，微分代数模型的建立，克服了以往电压稳定静态分析不考虑元件动态属性的弱点；消除了关于平衡节点、P V 节点等与实际电力系统不相符的假设。在充分考虑平衡解流形曲率的情况下，以自适应步长控制指导鞍结分岔点的追踪，以极限点指导极限诱导分岔点的追踪；在不增加计算量的前提下，给出极限诱导分岔的实用判别方法。3、在考虑发电机无功出力极限的条件下，基于分岔理论和数值计算方法，通过定义最大负荷点、分岔子类型、子类型切换及子曲面等概念，分析电压稳定域的组

4、成，提出一种研究电压稳定传输极限曲面光滑性的方法，并讨论了算法加速收敛策略。研究结果表明：仅考虑单个约束条件，或者考虑两个约束条件且没有并列切换时，传输极限曲面是光滑的；考虑两个约束条件且有并列切换，或者考虑两个以上的约束条件时，传输极限曲面是非光滑的。传输极限曲面的光滑属性，对于与电压稳定相关的预防控制和稳定性指标的计算是非常有用的。4、基于分岔理论，研究了有载调压变压器对电压稳定性的影响。提出一种利用优化有载调压变压器分接头有效增大系统的负荷裕度，从而提高电压稳定性、预防电压失稳的方法。研究结果表明，该方法的调整效果与负荷所采用的模型密切相关，对电压敏感型负荷，在电压较高的情况下，调整分接

5、头才能改善电压稳定性；通过调整有载调压变压器分接头来增加负荷裕度的程度是有限的，只能适应于较小规模的扰动，对于较严重的扰动，要综合应用各种预防控制措施，比如将发电再调度、电容器投切与有载调压变压器分接头调整结合起来使用。综上所述，本文以分岔理论为基础，对电力系统电压稳定性中平衡解流形的追踪、分岔失稳点的求取和识别、电压稳定传输极限曲面的光滑性、多级电网有载调压变压器分接头的协调控制等问题进行了较为深入的研究，并取得了一定的成果，在文章的最后还指出了有待于进一步研究的问题。关键词：微分代数方程，电力系统电压稳定，分岔理论，奇异诱导分岔，鞍结点分岔，极限诱导分岔，电压稳定域，传输极限曲面，预防控制

6、，有载调压变压器S T U D YO NV o I J A G ES T A B I L I T Yo FP o W E RS Y S T E M SB A S E Do NB I F U R C A T I o NT H E o R YA B S T R A C TW i t ht h ei m p l e m e n t a t i o no ft h es t r a t a g e mo f”p o w e rt r a n s m i s s i o nf r o mw e s tC h i n at oe a s tC h i n a，i n t e r c h a n g ef

7、r o mN o r t hC h i n at oS o u t hC h i n a，N a t i o n-w i d ej n t e r c o n n e c t i o n a n dp o w e rm a r k e t，t h ec o m p l e x i t yo ft h ep o w e rn e t w o r ks t r u c t u r ea n do p e r a t i o nh a v eb e e ne n h a n c e di n c r e a s i n g l y,t h eu n c e r t a i n t yo fo p e

8、 r a t i n gc o n d i t i o n si si n c r e a s e dg r e a t l y,t h eo p e r a t i o np o i n to fp o w e rs y s t e mi sp u s h e dc l o s e ra n dc l o s e rt oi t ss t a b i l i t yl i m i t s，t h ev o l t a g ec o l l a p s eo c c u r sm o r ee a s i l yt h a ne v e r V o l t a g ei n s t a b i

9、 l i t yi sw i d e l yr e c o g n i z e da so n eo fs i g n i f i c a n tr e a s o n st r e a t i n gt h es e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo p e r a t i o no fp o w e rs y s t e m T h e r e f o r e，G r e a tc o n c e r n so v e rv o l t a g es t a b i l i t yh a v eb e e ng r o w i n g P o w e r

10、s y s t e mi sal a r g e，c o m p l i c a t e dn o n l i n e a rd y n a m i cs y s t e m I th a sb e e np r o v e dt h a tb i f u r c a t i o nt h e o r yi so n eo fe f f e c t i v et o o l sf o rs t u d y i n gt h es t r u c t u r es t a b i l i t yo fn o n l i n e a rd y n a m i cs y s t e m B i f

11、u r c a t i o nt h e o r yh a sb e e nw i d e l ya p p l i e di nm a n ye n g i n e e r i n gf i e l d s，a n dag r e a to fr e s u l t sh a v eb e e no b t a i n e d，h o w e v e ri th a si nt h ei n i t i a ls t a g ef o rt h ea p p l i c a t i o no fv o l t a g es t a b i l i t yi np o w e rs y s t

12、 e m B a s e do nt h eb i f u r c a t i o nt h e o r ya n dn u m e r i c a lm e t h o d s，s e v e r a lc r i t i c a lt o p i c so nt h ev o l t a g es t a b i l i t yo fp o w e rs y s t e ma les t u d i e di nt h et h e s i s，a n ds o m es i g n i f i c a t i v er e s u l t sa r eo b t a i n e d M

13、a i nr e s e a r c hw o r k sa n dc o n t r i b u t i o n sa r es u m m a r i z e da sf o l l o w s 1、B a s e do nt h ed i f f e r e n t i a la l g e b r a i ce q u a t i o n s(D A E s)o fp o w e rs y s t e m，a ne f f e c t i v ea l g o r i t h mi sp r e s e n t e df o rl o c a t i n ga n di d e n t

14、 i f y i n gt h es i n g u l a r i t yi n d u c e db i f u r c a t i o n(S I B)p o i n t sb yu s i n gt h eS I Bt h e o r e m，t h em e t h o di n d i c a t e st h a tw h e nt h es i n g u l a r i t yp o i n tu n d e rag i v e np a r a m e t e rv a l u eh a sb e e ns e a r c h e da n dt h ec o r r e

15、s p o n d i n gm i s m a t c hi sc a l c u l a t e d，i nt h a tc a s et h es i n g u l a r i t yi n d u c e db i f u r c a t i o np o i n tu n d e ra n o t h e rp a r a m e t e rv a l u ec a nb ea c c u r a t e l yt r a c e dt h r o u g ho n l yc h a n g i n gt h ei n p u tp o w e r sa tt h eg e n e

16、 r a t o rb u s e sb u tt h ei n p u tp o w e r sa tl o a db u s e sl 印u n c h a n g i n g D u et ot h ec o m b i n a t i o no ft h eN e w t o n R a p h s o n(N R)m e t h o da n dt h eN e w t o n-R a p h s o n S e y d e l(N R S)m e t h o d，t h e r ei sn ot h ei n i t i a lv a l u ep r o b l e m，a n

17、dt h ei l lp h e n o m e n ao ft h eJ a c o b i a nm a t r i xi nt h ev i c i n i t yo fab i f u r c a t i o np o i n tc a nb ea v o i d e d 2、B a s e do nt h eb i f u r c a t i o nt h e o r y,as y s t e m a t i ca n da d a p t i v em e t h o df o rt r a c i n gt h es t a t i cb i f u r c a t i o np

18、 o i n t so ft h eD A E si sp r e s e n t e di nt h ea n a l y s i so fp o w e rs y s t e mv o l t a g es t a b i l i t y T h et w om a i nt y p e so fs t a t i cb i f u r c a t i o n s，ac o m m o ns a d d l en o d eb i f u r c a t i o n(S N B)a n dan e wt y p eo fb i f u r c a t i o n-一l i m i ti n

19、 d u c e db i f u r c a t i o n(L I B)，a r es t u d i e ds i m u l t a n e o u s l ya n da l lk i n d so fd e v i c el i m i t sa r ec o n s i d e r e d C o m p a r e dw i t ht h ee x i s t i n gs t a t i ca n a l y s i sm e t h o d so fv o l t a g es t a b i l i t y,t h ep r o p o s e dm e t h o dt

20、 a k e sa c c o u n ti n t ot h ed y n a m i c so fd e v i c e sb yu s i n gt h eD A E sm o d e li nv o l t a g es t a b i l i t y,a n do v e r c o m e st h eu n r e a s o n a b l ea s s u m p t i o n sf o rp r a c t i c a lp o w e rs y s t e ms u c ha se q u i l i b r i u mb u s，p vb u sa n dS Oo n

21、 T h es t e ps i z ec o n t r o lc o n s i d e r st h ec u r v a t u r eo fe q u i l i b r i u mm a n i f o l d，t h eS N Bp o i n ti st r a c e di nt e r m so ft h ea d a p t i v es t r a t a g e mo ft h es t e ps i z ec o n t r 0 1 T h eL I Bp o i n ti st r a c e di nt e r m so ft h el o c a t i o

22、no fd e v i c el i m i tp o i n t s，a na d d i t i o n a lc a l c u l a t i o ni su n n e c e s s a r y T h ei e c o g n i t i o nc r i t e r i o no fL I Bi nt h ep r a c t i c a le n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o ni sg i v e n 3、T h er e a c t i v ep o w e rl i m i to fag e n e r a t o ri st

23、 h o u g h ta sc o n s t r a i n，b a s e do nt h eb i f u r c a t i o nt h e o r ya n dn u m e r i c a lm e t h o d s，b yt h ed e f i n i t i o n so fas e r i e so fc o r r e l a t i v ec o n c e p t ss u c ha sm a x i m u ml o a d i n gp o i n t，b i f u r c a t i o ns u b t y p e，t r a n s i t i o

24、no fb i f u r c a t i o ns u b t y p e，a n ds u b s u r f a c ea n dS Oo n，t h ev o l t a g es t a b i l i t yr e g i o no fp o w e rs y s t e mi sa n a l y z e d，an e wm e t h o d o l o g yf o ri n v e s t i g a t i n gt h es m o o t h n e s so ft h et r a n s f e rl i m i ts u r f a c eo fv o l t

25、a g es t a b i l i t yi sp r e s e n t e db yc h a r a c t e r i z i n gt h es t a t eo fag e n e r a t o ru s i n gam a x i m u ml o a d i n gp o i n t，a n dt h ea c c e l e r a t es t r a t a g e mo fa l g o r i t h mc o n v e r g e n c ei sa l s od i s c u s s e d T h et r a n s f e rl i m i ts u

26、 r f a c ei ss m o o t hw i t h o u tc o n s t r a i n t，w i t hs i n g l ec o n s t r a i n ta n dt w oc o n s t r a i n sw i t h o u tad u p l i c a t e s w i t c h i n g T h et r a n s f e rl i m i ts u r f a c ei Sn o n s m o o t hw h e nt w oc o n s t r a i n t sw i t had u p l i c a t e s w i

27、t c h i n go rm o r ec o n s t r a i n sa r ec o n s i d e r e d T h es m o o t h n e s so ft h et r a n s f e r1 i m i ts u r f a c ei sv e r yu s e f u lf o rc a l c u l a t i o n so fp r e v e n t i v ec o n t r o l sa n ds t a b i l i t yi n d i c e sr e l a t e dt ov o l t a g es t a b i l i t

28、y 4、B a s e do nt h eb i f u r c a t i o nt h e o r y,o nt h eb a s e so ft h ea n a l y s i so fO n-l o a dt a pc h a n g e ro nt h ee f f e c to fv o l t a g es t a b i l i t y,an e wm e t h o df o ri m p r o v i n gv o l t a g es t a b i l i t ya n dp r e v e n t i n gv o l t a g ei n s t a b i l

29、 i t yi sp r e s e n t e db yo p t i m i z i n gt h em o d i f i c a t i o no ft h eO n l o a dt a pc h a n g e r s，t h ep r o p o s e dm e t h o di n c r e a s ea l s ot h el o a d a b i l i t y T h es t u d yh a ss h o w nt h a tt h em o d i f i c a t i o ne f f e c to ft h ep r o p o s e dm e t h

30、 o di sc l o s e l yr e l a t e dt ot h em o d e lo fl o a d I nh i g hv o l t a g ec i r c u m s t a n c e s，t h ev o l t a g es t a b i l i t yc a nb ei m p r o v e db ya d j u s t i n gt a p sf o rt h ev o l t a g e s e n s i t i v el o a d T h el o a d a b i l i t yi n c r e a s eo b t a i n e d

31、u s i n gt a po p t i m i z a t i o ni sr e l a t i v e l ys m a l li nt h i sc a s e T h u s，i ta p p e a r st h a tt a pm o d i f i c a t i o nb yi t s e l fs h o u l db eu s e do n l yf o rm i n o rs e c u r i t yl i m i tv i o l a t i o n s F o rm o r es e r i o u ss e c u r i t yp r o b l e m，t

32、 a pa d j u s t m e n tc o u l db ec o m b i n e dw i t ho t h e rp r e v e n t i v ec o n t r o lm e a s u r e m e n t ss u c ha sc a p a c i t o rS w i t c h i n g，g e n e r a t i o nr e s c h e d u l i n g，a n dS Oo n。T os u mu p，b a s e do nt h eb i f u r c a t i o nt h e o r y,as e r i e so ft

33、o p i c sO i lt h ev o l t a g es t a b i l i t yo fp o w e rs y s t e ms u c ha st r a c i n go ft h ee q u i l i b r i u mm a n i f o l d，l o c a t i n ga n di d e n t i f y i n go fb i f u r c a t i o np o i n t s，s m o o t h n e s so ft r a n s f e rl i m i ts u r f a c eo fv o l t a g es t a b

34、i l i t y,o p t i m i z i n gm o d i f i c a t i o no fO n l o a dt a pc h a n g e r s，a n dS Oo na r es t u d i e dt h o r o u g h l y,a n dm a n yr e s u l t sa r eo b t a i n e d A tt h ee n do ft h i sd i s s e r t a t i o n，as y s t e m a t i c a ls u m m a r ya n df u t u r es t u d ya r eg i

35、v e nK e y w o r d s：D i f f e r e n t i a la l g e b r a i ce q u a t i o n s，P o w e rs y s t e mv o l t a g es t a b i l i t y,B i f u r c a t i o nt h e o r y，S i n g u l a ri n d u c e db i f u r c a t i o n，S a d d l en o d eb i f u r c a t i o n，L i m i ti n d u c e db i f u r c a t i o n，V o

36、 l t a g es t a b i l i t yr e g i o n，T r a n s f e rl i m i ts u r f a c e，P r e v e n t i v ec o n t r o l，O n l o a dt a pc h a n g e r上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。穆铀走鳃牛签年者

37、0诸史幻搬2雠瓤挚日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密耐。(请在以上方框内打“”)日期：2。脬斗月乡日日期?睁牛月乃日籀l 搴绫论第1 章绪论1 1 课题研究的背景和意义电力系统是一类典型的非线性动态系统。从现代控制论的角度看，可以将电力系统看成盘缝量转换与信息处理嚣大子系统

38、所组成。其中，能量转换子系统包括：电能生产、传输、分配与使用环节；信息处理予系统包括：信息采集、加工、传输与处理环节。随着电力系统中新技术与新设备的广泛使用，使得电力系统的非线性特点更加突出。电力工业的市场化发展和大机组、远距离、高电压、跨区域电网互联在提高经济效益、优化资源配置、保护环境的同时，也对电力系统的安全稳定运行提出了更加严峻的挑战u 翻。电力系统的稳定运行是安全、经济运行的前提，对电力系统稳定性的研究是电力系统规划设计和运行研究领域中个十分重要的课题。长期以来，人们对电力系统功角稳定的研究比较成熟，对这一问题的机理已经有了毙较清楚和一致的认识，研制和开发出整套完善的分析方法和控制措

39、施，并应用于实际电力系统中。在软件(B P A，P S A S P，P O W E R w O R L D)和硬件(微机在线监控，可控审补等)方面都有很成熟酶产晶p 胡。然而，对于电力系统电压稳定性研究至今没有达到理想的成熟效果，虽然人们对这一问题的研究已经历了相当长的历史时间，但很多研究得到的结论却只能停留在理论分析的层次两旦尚未在业内取得共识。大量的资料和运行经验表明，在现代电力系统中，电压稳定性事故与功角稳定性、频率稳定性事故相比，更黑“突发性蚪和“隐蔽性”1 5-6 。2 0 世纪8 0 年代以来，国际上多个大型电力系统相继发生了电压失稳、电压崩溃事故，每次均带来巨大的经济损失，同时也

40、引起了社会的极大紊乱【_ 卜引。这些事故教训使电压稳定性这个长期被忽视盼闻题，吕渐成为圜内外嗽力工业界和学术界关注的焦点。1 9 9 0 年国际大电网会议上，电力系统运行与控制小组将电压稳定性问题列为头号重点研究课题。I E E E 还成立了工作小组，专门调查和研究电压稳定性问趔9 1。国家自然科学基金在新设立的重大研究计划电力系统广域安全防御基础理论及关键技术研究项目中，包含了有关电力系统电压稳定性的研究内容。与第1 章绪论此同时，基于G P S 和光纤通信的广域测量系统(W A M S)在电力系统中也逐步得到应用，使在电网全局的高度开展电压稳定性的研究成为可能。到目前为止，虽然已取得了很大

41、的进展，但与其它稳定性问题相比，在电压稳定性的机理解释、安全指标计算、研究理论体系的建立等方面仍不完善，仍有待更深入的研究。电压失稳已被广泛认为是电力系统发生崩溃的重要原因之一。电压失稳的外在表现为幅值的振荡失稳或瞬间大幅度跌落，分岔是其中的主要原因之一。失稳可以认为是含参数的非线性动态系统，当参数连续变化并经过某临界值时，系统的定性性态(平衡点的数目、稳定性、周期轨道的拓扑结构等)发生突然变化，这是非线性动态系统出现的必然结果。分岔理论在电力系统中的应用主要集中在：分析电力系统中发生的各种分岔现象以及发生分岔现象的条件；分析电力系统发生非线性振荡、次同步谐振和电压失稳及电压崩溃的机理；研究快

42、速搜寻分岔点的方法；运用分岔控制方法延迟、抑止甚至消灭电力系统分岔现象的发生，扩大电力系统的安全稳定域：研究柔性交流输电系统(F l e x i b l eA l t e r n a t i n gC u r r e n tT r a n s m i s s i o nS y s t e m s，F A c T S)与控制对电力系统分岔的影响等。理论和实践已经证明，分岔理论是分析研究非线性动态系统结构稳定性的有力工具【1 叫2 1。因此，分岔理论与电力系统电压稳定性研究有着必然的联系。如今，我国电网已经步入大电网、大机组、超高压、远距离输电时代，随着电力市场化的发展以及跨区电网的互联，电力系统

43、的结构R 趋复杂，导致电力系统运行方式的多样化和随机化，电压稳定性问题也越来越突出。因此，为适应我国电网及电力市场发展的需要，应用分岔理论加强对电压稳定性问题进行深入的研究，提出一种电力系统电压稳定性分析的理论模式，指导电力系统的规划和安全生产，显然具有重要的理论意义和实用价值。1 2 电压稳定性研究综述1 2 1电力系统稳定性的分类和定义对电力系统稳定性问题的分类反映了人们对电力系统本质认识的深化。电力系统稳定性分类通常基于产生不稳定的物理特性，需要考虑的扰动大小，为确定稳定性必需考虑的设备、过程和时间跨度，以及计算和预测稳定性的合适方法等。I E E E C I G R E 关于电压稳定术

44、语和定义联合工作组将电力系统稳定分为功角稳定、电压稳定和频率稳定【3，l 弘1 4 J，如图1 1 所示。他们认为，电压稳定是指处于给定运行点的电力系统在经受扰动后，维持所有节点电压为可接受值的能力。它依赖于系统一2一第1 章绪论维持或恢复负荷需求和负荷供给之间平衡的能力；电压失稳是指由于扰动引起的某些节点电压持续且不可控地下降的过程，当然，在某些情况下，也可能出现振荡失稳的情形；电压崩溃是由电压不稳定(也可能是角度不稳定)导致系统的相当大一部分负荷节点电压异常低或者停电的系统失稳过程，电压崩溃可能是局部的，也可能是全局性的现象。图1-1 电力系统稳定性分类F i g 1-1C l a s s

45、 i f i c a t i o no fp o w e rs y s t e ms t a b i l i t y系统电压失稳的驱动因素通常是负荷。扰动发生后，负荷消耗的功率通过电动机转差调节器，配电电压调节器，有载调压变压器和恒温负荷等得以恢复，负荷功率的恢复加重了传输网络的负担，引起电压的进一步下降。所以有时也将电压失稳称为负荷失稳。然而，负荷并不是电压失稳的唯一因素。电压失稳的主要原因是由于负荷动态试图恢复其功率消耗超过了发电、输电系统所能提供的功率。为了便于分析研究和理解电压稳定问题，从扰动的大小出发，仿照功角稳定问题的分类将电压稳定分为大扰动电压稳定和小扰动电压稳定，这符合一般的非

46、线性系统和线性系统的稳定性定义。大扰动电压稳定是指系统受到大的扰动之后，如：系统故障，失去负荷，失去发电机等，维持电压的能力。这类形式的稳定取决于系统特性、负荷特性、离散和连续控制!j 保护及它们之I 日j 的相互作用。确定这种稳定形式需要存个足够长的时I 日J 周期内，枪验系统的动态行为，以便能够捕捉到诸如电动机、有载调压变压器、一3一第1 章绪论发电机励磁电流调节器等设备的运行及它们的相互作用。一般用包含合适模型的非线性时域仿真法来研究大扰动电压稳定问题。小扰动电压稳定是指系统受到小的扰动后，如：负荷的缓慢增长等，维持电压的能力。这类形式的稳定受某一给定时刻负荷特性、离散和连续控制影响。借

47、助适当的假设，在给定运行点对系统动态方程进行线性化处理，从而可以用静态方法对小扰动电压稳定进行研究。从线性化计算可以得到有价值的灵敏度信息等，这些信息在确定影响系统稳定性主要因素时非常有用。系统受扰后，电压一般不能回到原来的值。因此，有必要确定认为可以接受的电压水平区域。在这个电压水平域内系统被称为具有有限稳定性。小扰动电压稳定研究正常状况时，遭受小扰动后的系统稳定性；与之相反，大扰动电压稳定则是研究系统短路或网络操作等严重扰动后的系统稳定性。值的指出的是，小扰动电压失稳和大扰动电压失稳的形式是一致的，都表现为电压快速下降或向下偏移而运行人员和自动控制系统都不能停止这种衰变过程。因此，它们之间

48、的区别不像功角失稳那样明显。电压稳定研究的时间框架从几秒到十几或几十分钟，因此也可以按时间范畴将电压稳定分为短期电压稳定和中长期电压稳定。短期电压稳定，时间范围为零到几秒钟，主要由快速动作的负荷的动态引起，如：感应电动机、电子可控负荷和H V D C 变换器等，特别是短路后电动机由于加速引起的失稳或由于网络弱联系引起的异步电动机的电压失稳问题。由于同功角稳定的时间范畴一致，因而区分电压稳定和功角稳定就显得较为困难，到目前为止，仍然没有一种方法令人满意。中长期电压稳定，时间框架在几到十几或几十分钟之间，主要由慢动作的设备的动态引起。如：有载调压变压器，温控负荷，发电机电枢电流限制器等。这种形式的

49、失稳是由于系统失去长期平衡点，扰动后的系统是小扰动不稳定的。1 2 2电压稳定性研究的主要内容电力系统电压稳定性问题的主要研究内容为，电压稳定机理探讨，电压稳定安全指标计算和电压稳定性预防和校正控制措施的研究。(1)电压稳定机理探讨电压稳定机理研究的主要目的是搞清楚电压崩溃发生、发展的物理本质，影响电压稳定的关键因素，电压稳定与功角稳定等其它电力系统稳定问题之1 1 日J 的相互关系等。这些问题的研究对准确理解电压稳定的本质，建立适当的电压稳定研究数学第1 章绪论模型，寻找合理的电压稳定安全指标，设计有效的电压崩溃预防校正控制措施等都有重要意义。电压失稳的静态机理解释。电压稳定最初被认为是一个

50、静态问题，可以用潮流代数方程来描述，因而对失稳机理的解释也是从静态的观点来进行的，认为平衡点的存在是系统稳定运行的前提。v e n i k o v 等【1 5】最早认识到潮流雅可比矩阵奇异与系统平衡点消失之问的关系，指出这种平衡点的消失可能是电力系统发生电压崩溃的根本原因，并提出以潮流雅可比矩阵奇异与否作为电压失稳的判据。T a i n u r e 等【1 6】也以潮流方程为基础对电压失稳机理进行了研究，他们发现，当系统运行条件紧张时，潮流方程的解会成对减少，最后剩下的一对解在临界点处重合，雅可比矩阵奇异。事实上，当考虑发电机及其调节系统和其它动态元件后，系统雅可比矩阵在临界点的奇异性会发生变