工学电力系统电压稳定的理论与工程分析及其软件应用孙华东.pptx

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1、会计学1工学电力系统电压稳定的理论与工程分析工学电力系统电压稳定的理论与工程分析及其软件应用孙华东及其软件应用孙华东主要内容主要内容一一.电力系统电压稳定的理论与电力系统电压稳定的理论与工程分析工程分析二二.静态电压稳定分析程序静态电压稳定分析程序VSAP算法简介及程序使用说算法简介及程序使用说明明第1页/共118页一一.电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的理论与工程分析理论与工程分析1.1.开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性2.2.电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压

2、稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类3.3.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状4.4.电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述5.5.国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究6.6.电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施7.7.工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议第2

3、页/共118页一一.电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的理论与工程分析理论与工程分析1.1.开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性2.2.电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类3.3.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状4.4.电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述5.5.国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究国内

4、外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究6.6.电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施7.7.工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议第3页/共118页开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性二十世纪七十年代后期以来，国外发生了多次与电压崩溃相关的大停电事故：序号序号国家国家发生时间发生时间事故名称事故名称停电规模停电规模(MW)停电时间停电时间1美国

5、美国1977-07-13纽约大停电纽约大停电5,868(100%负荷负荷)25h59min2法国法国1978-12-19法国大停电法国大停电29,000(75%负荷负荷)8h30min3比利时比利时1982-08-04比利时大停电比利时大停电2,4001h28min4加拿大加拿大1982-12-14魁北克州大停电魁北克州大停电15,4735h30min5瑞典瑞典1983-12-27瑞典南部大停电瑞典南部大停电11,400(67%负荷负荷)5h20min6日本日本1987-07-23东京大停电东京大停电8,1683h21min7加拿大加拿大1989-03-13魁北克州大停电魁北克州大停电9,45

6、02h45min8以色列以色列1995-06-08以色列大停电以色列大停电3,1574h24min9美国美国1996-07-02美国西部大停电美国西部大停电150-200万用户万用户1.53h10美国美国1996-08-10美国西部大停电美国西部大停电400万用户万用户约约8h第4页/共118页开展电压稳定分析的必要性和紧开展电压稳定分析的必要性和紧迫性迫性国内发生与电压崩溃相关的大停电事故：l 1972年7月27日 湖北电网大停电事故l 1990年9月20日 广东电网大停电事故第5页/共118页开展电压稳定分析的必要性和紧开展电压稳定分析的必要性和紧迫性迫性我国电力系统运行将面临日益突出的电

7、压稳定问题：l我国最近几年虽未发生全网性的停电事故，但伴随着电网规模的扩大，局部停电事故增多。l当前，我国电力系统进入了大电网、高电压、大机组和远距离输电的时代，全国电网互联也基本形成。l随着全国联网、西电东送、南北互供工程的逐步实施，电网结构日趋复杂，跨区域的长距离集中送电、交直流并联输电通道越来越多；在有些互联电网中动态无功备用不足和送电通道过于集中的问题同时并存；峰谷负荷差的加大，使电压的调控难度越来越大，电压稳定和无功控制正逐渐成为我国电网发展过程中安全稳定控制的重要方面。第6页/共118页开展电压稳定分析的必要性和紧开展电压稳定分析的必要性和紧迫性迫性 总之，随着电网互联的不断发展、

8、负荷规模的日益扩大和电力体制改革的逐渐深化，我国电力系统运行将面临日益突出的电压稳定问题。第7页/共118页开展电压稳定分析的必要性和紧开展电压稳定分析的必要性和紧迫性迫性l借鉴国内外电压稳定分析和无功控制研究的成熟技术，总结国外大电网崩溃事故的经验和教训，开展互联电网电压和无功控制的专题性研究工作，提高我国电压稳定的研究水平，对于电网规划、设计和运行控制都有重要意义。l结合我国电网电压稳定和无功控制的具体特点和管理水平，同时借鉴国外电压稳定评价标准和无功管理方面的技术规范，建立电压稳定评价标准。这对规划部门进行电网结构一次设计、无功电源优化配置，运行部门合理安排方式、制定电压安全控制策略，实

9、现在线电压监测系统及全网自动电压调节系统都有较好的指导意义。l建立和完善适合电压稳定分析的综合分析方法和软件，包括静态电压稳定分析软件和中长期时域仿真软件，不断拓展规划部门、运行部门电压稳定分析的手段，提高我国安全稳定计算的深度和广度。第8页/共118页一一.电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的理论与工程分析理论与工程分析1.1.开展电压稳定分析的必要性和紧开展电压稳定分析的必要性和紧迫性迫性2.2.电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类3.3.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状4.4.电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述5.5.国内外电压稳定性评价标准研究

10、国内外电压稳定性评价标准研究6.6.电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施第9页/共118页电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的定义与分类定义与分类lIEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions.Definition and Classification of Power System Stability.IEEE Transactions on Power Systems,VOL.19,NO.2,MAY 2004，pp.1387-1401.第10页/共118页电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定

11、的定义与分类lIEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions.Definition and Classification of Power System Stability.IEEE Transactions on Power Systems,VOL.19,NO.2,MAY 2004，pp.1387-1401.l电压稳定性：是指在给定的初始运行状态下，电力系统受到扰动后系统中所有母线维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间保持/恢复平衡的能力。第11页/共118页电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电

12、压稳定的定义与分类lIEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions.Definition and Classification of Power System Stability.IEEE Transactions on Power Systems,VOL.19,NO.2,MAY 2004，pp.1387-1401.l分类依据：受到扰动的大小l分类目的：小干扰稳定分析时可在平衡点处将电力系统非线性微分方程线性化，在此基础上对稳定问题进行研究；而大干扰稳定必须通过非线性微分方程进行研究。第12页/共118页电力系统电压

13、稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类lIEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions.Definition and Classification of Power System Stability.IEEE Transactions on Power Systems,VOL.19,NO.2,MAY 2004，pp.1387-1401.l小干扰电压稳定：是指电力系统受到诸如负荷增加等小扰动后系统维持稳定电压的能力。静态电压稳定第13页/共118页电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类lIEEE

14、/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions.Definition and Classification of Power System Stability.IEEE Transactions on Power Systems,VOL.19,NO.2,MAY 2004，pp.1387-1401.l大干扰电压稳定：是指电力系统受到大扰动后系统维持稳定电压的能力。第14页/共118页电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类lIEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Ter

15、ms and Definitions.Definition and Classification of Power System Stability.IEEE Transactions on Power Systems,VOL.19,NO.2,MAY 2004，pp.1387-1401.l短期电压稳定：研究的时段大约在几秒钟。l长期电压稳定：研究的时段是几分钟或更长时间。第15页/共118页电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类lIEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions.Definition

16、and Classification of Power System Stability.IEEE Transactions on Power Systems,VOL.19,NO.2,MAY 2004，pp.1387-1401.l短期大干扰电压稳定：暂态电压稳定第16页/共118页电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的定义与分类定义与分类1 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则S2 国家电网公司国家电网公司电力系统安全稳定计算规定Z北京：国家电网公司，20063 国家电网公司国家电网公司电力系统安全稳定计算规定编制说明Z北京：国家电网公司，2006l我国电力系统安全稳定导则(DL 755

17、-20011)在以往定义的基础上系统地给出了电力系统稳定的定义和分类，文献2-3又对该定义和分类进行了补充和细化，从而形成了我国完整的电力系统稳定分类与定义体系。第17页/共118页电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的定义与分类定义与分类1 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则S第18页/共118页电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的定义与分类定义与分类1 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则Sl电压稳定 是指电力系统受到小的或大的扰动后，系统电压能够保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力。第19页/共118页电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的定义与分类定义与分类1

18、DL 755-2001，电力系统安全稳定导则Sl根据受到扰动的大小，电压稳定分为静态电压稳定和大干扰电压稳定。第20页/共118页电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的定义与分类定义与分类1 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则Sl静态电压稳定 是指系统受到小扰动后，系统电压能够保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力。l目的：主要用以定义系统正常运行和事故后运行方式下的电压静稳定储备情况。第21页/共118页电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的定义与分类定义与分类1 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则Sl大干扰电压稳定是指电力系统受到大扰动后，系统不发生电压崩溃的能力。

19、第22页/共118页电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的定义与分类定义与分类1 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则Sl暂态电压稳定主要用于分析快速的电压崩溃问题；l中长期电压稳定主要用于分析系统在响应较慢的动态元件和控制装置的作用下的电压稳定性，如有载调压变压器、发电机定子和转子过流和低励限制、可操作并联电容器、电压和频率的二次控制、恒温负荷等。第23页/共118页电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类比较：2种定义与分类的对应关系第24页/共118页一一.电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的理论与工程分析理论与工程分析1.1.开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电

20、压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性2.2.电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类3.3.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状4.4.电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述5.5.国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究6.6.电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措

21、施电压稳定的一般性防范措施7.7.工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议第25页/共118页电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状l l自自自自1978197819781978年法国发生电压崩溃事故以后，国内外进行了大量年法国发生电压崩溃事故以后，国内外进行了大量年法国发生电压崩溃事故以后，国内外进行了大量年法国发生电压崩溃事故以后，国内外进行了大量电压稳定问题的研究，取得了许多研究成果。电压稳定问题的研究，取得了许多研究成果。电压稳定问题的研究，取得了许多研究成果。电压稳定问题的研究，取得了许多研究成果。

22、l l电压稳定的分析方法：静态电压稳定的分析方法比较成熟；电压稳定的分析方法：静态电压稳定的分析方法比较成熟；电压稳定的分析方法：静态电压稳定的分析方法比较成熟；电压稳定的分析方法：静态电压稳定的分析方法比较成熟；动态电压的稳定分析方法不断完善；动态电压的稳定分析方法不断完善；动态电压的稳定分析方法不断完善；动态电压的稳定分析方法不断完善；l l国内外的一些电力公司提出电压稳定的评价体系，制定了国内外的一些电力公司提出电压稳定的评价体系，制定了国内外的一些电力公司提出电压稳定的评价体系，制定了国内外的一些电力公司提出电压稳定的评价体系，制定了电压崩溃事故的应急措施；电压崩溃事故的应急措施；电压

23、崩溃事故的应急措施；电压崩溃事故的应急措施；l l尽管如此，电压失稳机理、电压稳定分析中的某些数学模尽管如此，电压失稳机理、电压稳定分析中的某些数学模尽管如此，电压失稳机理、电压稳定分析中的某些数学模尽管如此，电压失稳机理、电压稳定分析中的某些数学模型和方法、在线动态电压稳定指标以及电压稳定在线控制型和方法、在线动态电压稳定指标以及电压稳定在线控制型和方法、在线动态电压稳定指标以及电压稳定在线控制型和方法、在线动态电压稳定指标以及电压稳定在线控制等问题，仍有待进一步深入研究。等问题，仍有待进一步深入研究。等问题，仍有待进一步深入研究。等问题，仍有待进一步深入研究。第26页/共118页电压稳定研

24、究的现状电压稳定研究的现状l 中国电力科学研究院系统所一直关注电压稳定及无功控制技术的最新研究成果，从机理研究、软件开发、分析咨询、FACTS技术应用、控制措施等多个方向开展了相关的研究工作。l 用于电压稳定性分析的工具：1.中国版BPA潮流 及 暂态稳定程序2.静态电压稳定分析软件PSD-VSAP1.0版3.电力系统全过程动态仿真程序 PSD-FDS4.电力系统无功优化程序PSDOPF第27页/共118页电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状l 中国电力科学研究院系统所从上世纪90年代早期开始电压稳定方面的工程咨询工作。近几年来，涉及电压稳定及无功控制技术的主要研究项目如下表：第28页/共11

25、8页一一.电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的理论与工程分析理论与工程分析1.1.开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性2.2.电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类3.3.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状4.4.电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述5.5.国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定

26、性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究6.6.电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施7.7.工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议第29页/共118页电压稳定分析方法评电压稳定分析方法评述述 电压稳定分析方法的分类依据：是否计及电力系统的动态因素。l早期的电压稳定研究方法基于潮流方程或扩展潮流方程，忽略电力系统动态因素，通常称作基于稳态潮流方程的静态分析法；l而基于线性化微分方程的小干扰电压稳定分析方法和基于非线性微分方程的大干扰电压稳定分析方

27、法因为计及电力系统动态因素，通常称为电压稳定的动态分析方法。第30页/共118页电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述l基于稳态潮流方程的静态分析法和基于线性化微分方程的小干扰电压稳定分析方法用于系统遭受小干扰时的电压稳定性研究；基于非线性微分方程的动态电压稳定分析方法用于系统遭受大干扰时的电压稳定研究。第31页/共118页电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述第32页/共118页电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述第33页/共118页电压稳定的静态分析方法：电压稳定的静态分析方法：电压稳定的静态分析方法：电压稳定的静态分析方法：l l从静态的观点揭示电压崩溃的机理，用代数方程代替系统

28、的从静态的观点揭示电压崩溃的机理，用代数方程代替系统的从静态的观点揭示电压崩溃的机理，用代数方程代替系统的从静态的观点揭示电压崩溃的机理，用代数方程代替系统的线性化微分方程，负荷用静态模型描述；线性化微分方程，负荷用静态模型描述；线性化微分方程，负荷用静态模型描述；线性化微分方程，负荷用静态模型描述；l l静态分析方法能够给出系统的静态分析方法能够给出系统的静态分析方法能够给出系统的静态分析方法能够给出系统的电压稳定裕度指标电压稳定裕度指标电压稳定裕度指标电压稳定裕度指标，并结合灵，并结合灵，并结合灵，并结合灵敏度分析的方法给出系统的敏度分析的方法给出系统的敏度分析的方法给出系统的敏度分析的方

29、法给出系统的薄弱薄弱薄弱薄弱区域区域区域区域和其它信息，可以作为和其它信息，可以作为和其它信息，可以作为和其它信息，可以作为运行调度人员判断电压稳定性程度的一种简单、快捷的工具；运行调度人员判断电压稳定性程度的一种简单、快捷的工具；运行调度人员判断电压稳定性程度的一种简单、快捷的工具；运行调度人员判断电压稳定性程度的一种简单、快捷的工具；l l静态分析方法在工程实际中得到了广泛的应用。静态分析方法在工程实际中得到了广泛的应用。静态分析方法在工程实际中得到了广泛的应用。静态分析方法在工程实际中得到了广泛的应用。电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述第34页/共118页静态分析方法：静态分析方法

30、：静态分析方法：静态分析方法：l l优点：优点：优点：优点：物理概念清晰，计算简单、快捷。能够使运行物理概念清晰，计算简单、快捷。能够使运行物理概念清晰，计算简单、快捷。能够使运行物理概念清晰，计算简单、快捷。能够使运行和规划人员从宏观上对于系统的静态电压稳定水平有和规划人员从宏观上对于系统的静态电压稳定水平有和规划人员从宏观上对于系统的静态电压稳定水平有和规划人员从宏观上对于系统的静态电压稳定水平有一个全面的认识。一个全面的认识。一个全面的认识。一个全面的认识。l l缺点：缺点：缺点：缺点：通常不能计及系统元件的动态特性对于电压稳通常不能计及系统元件的动态特性对于电压稳通常不能计及系统元件的

31、动态特性对于电压稳通常不能计及系统元件的动态特性对于电压稳定性的影响。定性的影响。定性的影响。定性的影响。电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述第35页/共118页小干扰电压稳定分析方法小干扰电压稳定分析方法小干扰电压稳定分析方法小干扰电压稳定分析方法(动态分析方法动态分析方法动态分析方法动态分析方法)：l l将描述系统动态行为的非线性微分方程在运行点附近线性将描述系统动态行为的非线性微分方程在运行点附近线性将描述系统动态行为的非线性微分方程在运行点附近线性将描述系统动态行为的非线性微分方程在运行点附近线性化，计及主要动态和调节器的作用，形成系统小干扰状态化，计及主要动态和调节器的作用，形成

32、系统小干扰状态化，计及主要动态和调节器的作用，形成系统小干扰状态化，计及主要动态和调节器的作用，形成系统小干扰状态方程方程方程方程XXXXAXAXAXAX，通过计算通过计算通过计算通过计算状态矩阵状态矩阵状态矩阵状态矩阵A A A A阵的特征值中与电压阵的特征值中与电压阵的特征值中与电压阵的特征值中与电压稳定问题强相关的模式稳定问题强相关的模式稳定问题强相关的模式稳定问题强相关的模式，分析分析分析分析系统系统系统系统小干扰下的行为特征。小干扰下的行为特征。小干扰下的行为特征。小干扰下的行为特征。电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述第36页/共118页小干扰电压稳定分析方法小干扰电压稳定分析

33、方法小干扰电压稳定分析方法小干扰电压稳定分析方法(动态分析方法动态分析方法动态分析方法动态分析方法)：l l小干扰分析方法适应于分析系统的固有特性，如控制装置小干扰分析方法适应于分析系统的固有特性，如控制装置小干扰分析方法适应于分析系统的固有特性，如控制装置小干扰分析方法适应于分析系统的固有特性，如控制装置对于电压稳定的影响等，能够对于系统的失稳机理提供清对于电压稳定的影响等，能够对于系统的失稳机理提供清对于电压稳定的影响等，能够对于系统的失稳机理提供清对于电压稳定的影响等，能够对于系统的失稳机理提供清晰的图谱。晰的图谱。晰的图谱。晰的图谱。l l缺点：缺点：缺点：缺点：不能考虑系统的非线性和

34、大扰动类型对于稳定的影不能考虑系统的非线性和大扰动类型对于稳定的影不能考虑系统的非线性和大扰动类型对于稳定的影不能考虑系统的非线性和大扰动类型对于稳定的影响，随着电网规模增大，计算量通常较大。响，随着电网规模增大，计算量通常较大。响，随着电网规模增大，计算量通常较大。响，随着电网规模增大，计算量通常较大。电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述第37页/共118页动态时域仿真的方法动态时域仿真的方法动态时域仿真的方法动态时域仿真的方法(动态分析方法动态分析方法动态分析方法动态分析方法)：l l主要研究在大扰动下的系统特性，可以仿真电压崩溃的过主要研究在大扰动下的系统特性，可以仿真电压崩溃的过主

35、要研究在大扰动下的系统特性，可以仿真电压崩溃的过主要研究在大扰动下的系统特性，可以仿真电压崩溃的过程。程。程。程。l l与传统功角暂态分析的区别：详细地考虑对于电压崩溃发与传统功角暂态分析的区别：详细地考虑对于电压崩溃发与传统功角暂态分析的区别：详细地考虑对于电压崩溃发与传统功角暂态分析的区别：详细地考虑对于电压崩溃发展过程起作用的慢速动态元件，如有载调压器、自动发电展过程起作用的慢速动态元件，如有载调压器、自动发电展过程起作用的慢速动态元件，如有载调压器、自动发电展过程起作用的慢速动态元件，如有载调压器、自动发电机控制、多种保护装置和慢速动态特性的负载。机控制、多种保护装置和慢速动态特性的负

36、载。机控制、多种保护装置和慢速动态特性的负载。机控制、多种保护装置和慢速动态特性的负载。电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述第38页/共118页动态时域仿真的方法动态时域仿真的方法动态时域仿真的方法动态时域仿真的方法(动态分析方法动态分析方法动态分析方法动态分析方法)：l l优点：从原理上讲，只要模型准确地描述与系统电压稳优点：从原理上讲，只要模型准确地描述与系统电压稳优点：从原理上讲，只要模型准确地描述与系统电压稳优点：从原理上讲，只要模型准确地描述与系统电压稳定有关的主要动态元件，就一定能模拟出电压失稳发展定有关的主要动态元件，就一定能模拟出电压失稳发展定有关的主要动态元件，就一定能模

37、拟出电压失稳发展定有关的主要动态元件，就一定能模拟出电压失稳发展的动态过程。从而对于电压稳定的机理和特性进行研究，的动态过程。从而对于电压稳定的机理和特性进行研究，的动态过程。从而对于电压稳定的机理和特性进行研究，的动态过程。从而对于电压稳定的机理和特性进行研究，并对于解决电压失稳的措施进行动态的校核。并对于解决电压失稳的措施进行动态的校核。并对于解决电压失稳的措施进行动态的校核。并对于解决电压失稳的措施进行动态的校核。l l缺点：给不出系统的灵敏度和稳定裕度等反映系统宏观缺点：给不出系统的灵敏度和稳定裕度等反映系统宏观缺点：给不出系统的灵敏度和稳定裕度等反映系统宏观缺点：给不出系统的灵敏度和

38、稳定裕度等反映系统宏观特征的信息量。计算量大，需要较长的仿真观察时间，特征的信息量。计算量大，需要较长的仿真观察时间，特征的信息量。计算量大，需要较长的仿真观察时间，特征的信息量。计算量大，需要较长的仿真观察时间，仿真的正确性依赖于研究人员较强的分析经验和判断能仿真的正确性依赖于研究人员较强的分析经验和判断能仿真的正确性依赖于研究人员较强的分析经验和判断能仿真的正确性依赖于研究人员较强的分析经验和判断能力。力。力。力。电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述第39页/共118页l l根据计算所采用数学模型和分析方法的不同，可根据计算所采用数学模型和分析方法的不同，可根据计算所采用数学模型和分析

39、方法的不同，可根据计算所采用数学模型和分析方法的不同，可以将电压稳定性的判别分为：以将电压稳定性的判别分为：以将电压稳定性的判别分为：以将电压稳定性的判别分为：FF基于稳态潮流或扩展潮流方程的静态电压稳定指标基于稳态潮流或扩展潮流方程的静态电压稳定指标FF基于线性、非线性微分方程的动态电压稳定指标基于线性、非线性微分方程的动态电压稳定指标l l静态电压稳定指标的研究比较成熟，应用广泛；静态电压稳定指标的研究比较成熟，应用广泛；静态电压稳定指标的研究比较成熟，应用广泛；静态电压稳定指标的研究比较成熟，应用广泛；动态电压稳定指标还处于不断探索阶段。动态电压稳定指标还处于不断探索阶段。动态电压稳定指

40、标还处于不断探索阶段。动态电压稳定指标还处于不断探索阶段。电压稳定指标评述电压稳定指标评述第40页/共118页静态电压稳定评价指静态电压稳定评价指标标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压有功/无功裕度指标灵敏度指标第41页/共118页静态电压稳定评价指静态电压稳定评价指标标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压有功/无功裕度指标灵敏度指标第42页/共118页静态电压稳定评价指静态电压稳定评价指标标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压有功/无功裕度指标灵敏度指标由于临界电压的不确定性和电压的非线性，临界电压的高低也不能反映出系统电压稳定裕度的大小。因此，相同计算条件下求得的临界电压虽然在一定

41、程度上反映了研究母线的电压支持能力，但数值本身并不能说明实际问题。在对实际系统的评价中，用电压幅值指标和临界电压指标来评价系统的静态电压稳定性有很大的局限性。合理的电压分布是电压稳定水平高的必要条件，而非充要条件。第43页/共118页静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标电压幅值大小和临界电压并不能很好地反映电压稳定性和稳定程度。第44页/共118页静态电压稳定评价指静态电压稳定评价指标标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压有功/无功裕度指标灵敏度指标第45页/共118页静态电压稳定评价指静态电压稳定评价指标标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压有功/无功裕度指标灵敏度指标l静态分析方法

42、确定的指标是系统静态电压稳定水平的量化指标，反映了系统的无功储备和电压支持能力 l有功裕度是随负荷的不同增长方式和有功出力的不同调整原则而变化的，这在评价系统的电压稳定水平时就存在不确定性的困难，不同的负荷增长方式和有功出力调整原则有不同的物理意义，这需要结合实际系统的运行情况来进行评价。l无功裕度的求解有一定的确定性。但无功裕度本身并不是运行人员所关心的物理量，无功裕度与系统的有功负荷能力是强耦合的。在电压稳定的研究过程中，应注意到研究系统的无功备用对于系统电压稳定水平的影响起决定作用。第46页/共118页静态电压稳定评价指静态电压稳定评价指标标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压有功/无

43、功裕度指标灵敏度指标第47页/共118页静态电压稳定评价指静态电压稳定评价指标标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压有功/无功裕度指标灵敏度指标l灵敏度分析确定运行点的各种状态指标，状态指标主要与当前运行点的状态量或状态量与扰动变量之间的变化关系有关，如dV/dQ、VCPI灵敏度指标在临界点为零，dV/dE、dQg/dQd指标在临界点为无穷大，最小奇异值或特征值指标在临界点为0。l由于状态指标的求解过程不反映实际系统从运行点向临界点的过渡过程，不考虑各种限制性因素的影响，物理意义不很明确，作为独立的电压稳定性评价指标有很大局限性。但状态安全指标的求解比较简单、快捷，同一运行状态下的不同母线上

44、的灵敏度指标有可比性，可以作为辅助分析指标，帮助运行人员确定系统的相对弱负荷母线和弱区域，便于及时采取措施和进行有效监控。第48页/共118页一一.电力系统电压稳定的电力系统电压稳定的理论与工程分析理论与工程分析1.1.开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性开展电压稳定分析的必要性和紧迫性2.2.电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类电力系统电压稳定的定义与分类3.3.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状4.4.电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与

45、指标评述电压稳定分析方法与指标评述电压稳定分析方法与指标评述5.5.国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究国内外电压稳定性评价标准研究6.6.电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施7.7.工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议工程实践中电压稳定分析的框架建议第49页/共118页电压稳定性评价标准电压稳定性评价标准框架研究框架研究l l国国国国外外外外电电电电压压压压崩崩崩崩溃溃溃溃性性性性事事事事故故故故对对对对预预预预防防防防电电电

46、电压压压压崩崩崩崩溃溃溃溃措措措措施施施施及及及及无无无无功功功功规划的影响规划的影响规划的影响规划的影响l l美国美国美国美国WECCWECC的电压稳定评价标准的电压稳定评价标准的电压稳定评价标准的电压稳定评价标准l l建立我国互联电网电压稳定性评价体系的建议建立我国互联电网电压稳定性评价体系的建议建立我国互联电网电压稳定性评价体系的建议建立我国互联电网电压稳定性评价体系的建议第50页/共118页国外电压崩溃性事故对预防电压稳定措施国外电压崩溃性事故对预防电压稳定措施国外电压崩溃性事故对预防电压稳定措施国外电压崩溃性事故对预防电压稳定措施及无功规划的影响及无功规划的影响及无功规划的影响及无功

47、规划的影响二十世纪七十年代后期以来，国外发生了多次电压崩溃事故。序号序号国家国家发生时间发生时间事故名称事故名称停电规模停电规模(MW)停电时间停电时间1美国美国1977-07-13纽约大停电纽约大停电5,868(100%负荷负荷)25h59min2法国法国1978-12-19法国大停电法国大停电29,000(75%负荷负荷)8h30min3比利时比利时1982-08-04比利时大停电比利时大停电2,4001h28min4加拿大加拿大1982-12-14魁北克州大停电魁北克州大停电15,4735h30min5瑞典瑞典1983-12-27瑞典南部大停电瑞典南部大停电11,400(67%负荷负荷)

48、5h20min6日本日本1987-07-23东京大停电东京大停电8,1683h21min7加拿大加拿大1989-03-13魁北克州大停电魁北克州大停电9,4502h45min8以色列以色列1995-06-08以色列大停电以色列大停电3,1574h24min9美国美国1996-07-02美国西部大停电美国西部大停电150-200万用户万用户1.53h10美国美国1996-08-10美国西部大停电美国西部大停电400万用户万用户约约8h20世纪70年代以来与电压崩溃相关的国际大停电事故第51页/共118页l l进一步研究和提高运行准则和标准；进一步研究和提高运行准则和标准；进一步研究和提高运行准则

49、和标准；进一步研究和提高运行准则和标准；l l分分分分析析析析并并并并确确确确定定定定系系系系统统统统的的的的薄薄薄薄弱弱弱弱环环环环节节节节，采采采采用用用用电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术或或或或常常常常规规规规技术予以加强；技术予以加强；技术予以加强；技术予以加强；l l研究低电压切负荷措施；研究低电压切负荷措施；研究低电压切负荷措施；研究低电压切负荷措施；l l发发发发展展展展广广广广域域域域通通通通讯讯讯讯网网网网络络络络和和和和系系系系统统统统监监监监视视视视；开开开开发发发发事事事事故故故故记记记记录录录录、测测测测量量量量和和和和控制系统；控制系统；控制系统；控

50、制系统；l l开发动态电压稳定分析软件和工具；开发动态电压稳定分析软件和工具；开发动态电压稳定分析软件和工具；开发动态电压稳定分析软件和工具；l l加强调度员培训；加强调度员培训；加强调度员培训；加强调度员培训；l l在规划过程中增加风险评价；在规划过程中增加风险评价；在规划过程中增加风险评价；在规划过程中增加风险评价；l l模型和数据准确性和标准化研究。模型和数据准确性和标准化研究。模型和数据准确性和标准化研究。模型和数据准确性和标准化研究。国外电压崩溃性事故对预防电压稳定措施国外电压崩溃性事故对预防电压稳定措施国外电压崩溃性事故对预防电压稳定措施国外电压崩溃性事故对预防电压稳定措施及无功规