[工学]电力系统电压稳定的理论与工程分析及其软件孙华东

中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE电力系统电压稳定电力系统电压稳定的理论与工程的理论与工程分析分析及其软件应用及其软件应用孙华东孙华东中国电力科学研究院系统所系统室中国电力科学研究院系统所系统室E-mail: 2002006.08.09 6.08.09 吉林吉林中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP2主要内容主要内容一一. 电力系统电压稳定的理论与工程分析电力系统电压稳定的理论与工程分析二二. 静态电压稳定分析程序静态电压稳定分析程序VSAP算法简介算法简介及程序使用说明及程序使用说明中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP3一一. 电力系统电压稳定的理论与工程分析电力系统电压稳定的理论与工程分析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.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状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.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.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.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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP4一一. 电力系统电压稳定的理论与工程分析电力系统电压稳定的理论与工程分析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.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状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.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.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.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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP5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：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9,4502h45min8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8h中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP6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国内发生国内发生与电压崩溃相关与电压崩溃相关的大停电事故的大停电事故：l 1972 1972年年7 7月月2727日日 湖北电网大停电事故湖北电网大停电事故l 1990 1990年年9 9月月2020日日 广东电网大停电事故广东电网大停电事故中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP7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我国电力系统运行将面临日益突出的电压稳定问题：我国电力系统运行将面临日益突出的电压稳定问题：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。

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电网发展过程中安全稳定控制的重要方面中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP8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 总之，随着电网互联的不断发展、负荷规模的总之，随着电网互联的不断发展、负荷规模的日益扩大和电力体制日益扩大和电力体制改革改革的逐渐深化，我国电的逐渐深化，我国电力系统运行将面临日益突出的电压稳定问题。

力系统运行将面临日益突出的电压稳定问题 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP9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，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，实现在线电压监测运行部门合理安排方式、制定电压安全控制策略，实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。

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 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP10一一. 电力系统电压稳定的理论与工程分析电力系统电压稳定的理论与工程分析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. 电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状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. 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. 电压稳定的一般性防范措施电压稳定的一般性防范措施中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP11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 and Classification of Power System Stability. IEEE Transactions on Power Systems, VOL.19, NO.2, MAY 2004，pp.1387-1401.中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP12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 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需求与系统向负荷供电之间保持/ /恢复平衡的能力。

恢复平衡的能力 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP13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 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：受到扰动的大小分类依据：受到扰动的大小l分类目的：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稳定必须通过非线性微分方程进行研究 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP14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 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：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。

持稳定电压的能力 静态电压稳定静态电压稳定中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP15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 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：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是指电力系统受到大扰动后系统维持稳定电压的能力中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP16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 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：短期电压稳定：研究的时段大约在研究的时段大约在几秒钟几秒钟 。

l长期电压稳定：长期电压稳定：研究的时段是研究的时段是几分钟或更长时间几分钟或更长时间 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP17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 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：短期大干扰电压稳定： 暂态电压稳定暂态电压稳定中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP18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1 DL 755-20011 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则，电力系统安全稳定导则SS2 2 国家电网公司国家电网公司电力系统安全稳定计算规定国家电网公司国家电网公司电力系统安全稳定计算规定ZZ北京：国家电网公司，北京：国家电网公司，200620063 3 国家电网公司国家电网公司国家电网公司电力系统安全稳定计算规定国家电网公司电力系统安全稳定计算规定编制说明编制说明ZZ北京：国家电网公司，北京：国家电网公司，20062006l 我国我国电力系统安全稳定导则电力系统安全稳定导则(DL 755-20011)(DL 755-20011)在以往定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2-32-3又对该定义和分类进行了补充和细化，从而形成了我国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。

完整的电力系统稳定分类与定义体系 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP19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1 DL 755-20011 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则，电力系统安全稳定导则SS中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP20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1 DL 755-20011 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则，电力系统安全稳定导则SSl电压稳定电压稳定 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到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP21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1 DL 755-20011 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则，电力系统安全稳定导则SSl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。

中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP22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1 DL 755-20011 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则，电力系统安全稳定导则SSl静态电压稳定静态电压稳定 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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP23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1 DL 755-20011 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则，电力系统安全稳定导则SSl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。

中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP24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1 DL 755-20011 DL 755-2001，电力系统安全稳定导则，电力系统安全稳定导则SSl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 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP25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：比较：2 2种定义与分类的对应关系种定义与分类的对应关系中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP26一一. . 电力系统电压稳定的理论与工程分析电力系统电压稳定的理论与工程分析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.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状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.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.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.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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP27电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP28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一直关注电压稳定及无功控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、分析咨制技术的最新研究成果，从机理研究、软件开发、分析咨询、询、FACTS技术应用、控制措施等多个方向开展了相关的技术应用、控制措施等多个方向开展了相关的研究工作。

研究工作l 用于电压稳定性分析的工具：用于电压稳定性分析的工具：1. 中国版中国版BPA潮流潮流 及及 暂态稳定程序暂态稳定程序2. 静态电压稳定分析软件静态电压稳定分析软件PSD-VSAP1.0版版3. 电力系统全过程动态仿真程序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电力系统无功优化程序PSDOPF中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP29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年代早期开始电压稳定方面的工程咨询工作工程咨询工作 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：项目如下表：中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP30一一. 电力系统电压稳定的理论与工程分析电力系统电压稳定的理论与工程分析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.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状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.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.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.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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP31电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述 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。

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，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忽略电力系统动态因素，通常称作基于稳态潮流方程的静静态分析法态分析法；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法因为计及电力非线性微分方程的大干扰电压稳定分析方法因为计及电力系统动态因素，通常称为电压稳定的系统动态因素，通常称为电压稳定的动态分析方法动态分析方法中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP32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基于稳态潮流方程的静态分析法静态分析法和基于线性化微分方程的和基于线性化微分方程的小干扰电压稳定分析方法小干扰电压稳定分析方法用于用于系统遭受小干扰时的电压稳系统遭受小干扰时的电压稳定性研究定性研究；基于非线性微分方程的动态电压稳定分析方法基于非线性微分方程的动态电压稳定分析方法用于用于系统遭受大干扰时的电压稳定研究系统遭受大干扰时的电压稳定研究。

中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP33电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP34电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP35电压稳定的静态分析方法：电压稳定的静态分析方法：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；的线性化微分方程，负荷用静态模型描述；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电压稳定裕度指标电压稳定裕度指标，并结合，并结合灵敏度分析的方法给出系统的灵敏度分析的方法给出系统的薄弱薄弱区域区域和其它信息，可以和其它信息，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；的工具；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电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP36静态分析方法：静态分析方法：l优点：优点：物理概念清晰，计算简单、快捷能够使运物理概念清晰，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行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平有一个全面的认识l缺点：缺点：通常不能计及系统元件的动态特性对于电压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稳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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP37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)： 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XXAXAX，通过计算通过计算状态矩阵状态矩阵A A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，分析分析系统系统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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP38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)：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l缺点：缺点：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，计算量通常较大电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP39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)：l主要研究在大扰动下的系统特性，可以仿真电压崩溃的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l与传统功角暂态分析的区别：详细地考虑对于电压崩溃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。

发电机控制、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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP40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)：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力电压稳定分析方法评述电压稳定分析方法评述中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP41l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，可以将电压稳定性的判别分为：以将电压稳定性的判别分为：F基于稳态潮流或扩展潮流方程的静态电压稳定指标F基于线性、非线性微分方程的动态电压稳定指标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；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电压稳定指标评述电压稳定指标评述中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP42静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压电压幅值和临界电压有功有功/ /无功裕度指标无功裕度指标灵敏度指标灵敏度指标中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP43静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压电压幅值和临界电压有功有功/ /无功裕度指标无功裕度指标灵敏度指标灵敏度指标中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP44静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压电压幅值和临界电压有功有功/ /无功裕度指标无功裕度指标灵敏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。

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因此，相同计算条件下求得的临界电压虽然在一定程度上反映了研究母线的电压支持能力，但数值本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，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，而非充要条件压稳定水平高的必要条件，而非充要条件 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP45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稳定程度中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP46静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压电压幅值和临界电压有功有功/ /无功裕度指标无功裕度指标灵敏度指标灵敏度指标中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP47静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压电压幅值和临界电压有功有功/ /无功裕度指标无功裕度指标灵敏度指标灵敏度指标l静态分析方法确定的指标是系统静态电压稳定水平的量化指标，静态分析方法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，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。

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于系统电压稳定水平的影响起决定作用 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP48静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压电压幅值和临界电压有功有功/ /无功裕度指标无功裕度指标灵敏度指标灵敏度指标中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP49静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标静态电压稳定评价指标电压幅值和临界电压电压幅值和临界电压有功有功/ /无功裕度指标无功裕度指标灵敏度指标灵敏度指标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/dQdV/dQ、VCPIVCPI灵敏度指标在临界点为零，灵敏度指标在临界点为零，dV/dEdV/dE、dQg/dQddQg/dQd指标在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临界点为无穷大，最小奇异值或特征值指标在临界点为0 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，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的灵标的求解比较简单、快捷，同一运行状态下的不同母线上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有效监控中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP50一一. 电力系统电压稳定的理论与工程分析电力系统电压稳定的理论与工程分析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.电压稳定研究的现状电压稳定研究的现状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.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.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.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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP51电压稳定性评价标准框架研究电压稳定性评价标准框架研究l国外电压崩溃性事故对预防电压崩溃措施及无功国外电压崩溃性事故对预防电压崩溃措施及无功规划的影响规划的影响l美国美国WECC的电压稳定评价标准的电压稳定评价标准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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP52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。

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)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世纪世纪70年代以来与电压崩溃相关的国际大停电事故年代以来与电压崩溃相关的国际大停电事故中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP53l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；l分析并确定系统的薄弱环节，采用电力电子技术或常分析并确定系统的薄弱环节，采用电力电子技术或常规技术予以加强；规技术予以加强； l研究低电压切负荷措施；研究低电压切负荷措施； l发展广域通讯网络和系统监视；开发事故记录、测量发展广域通讯网络和系统监视；开发事故记录、测量和控制系统；和控制系统；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；l加强调度员培训；加强调度员培训； 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；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中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP54美国美国WECC电压稳定评价标准电压稳定评价标准l美国西部协调委员会美国西部协调委员会(WECC) (WECC) 由由8181个子系统及个子系统及2323个会员个会员组成组成, , 管辖的电力系统包括美国西部管辖的电力系统包括美国西部1414个州、加拿大的个州、加拿大的2 2个省及墨西哥的个省及墨西哥的1 1个州的一部分个州的一部分19961996年两次大停电之年两次大停电之后后,WECC,WECC对其可靠性准则进行了修改并制订了电压稳定对其可靠性准则进行了修改并制订了电压稳定性评价标准性评价标准中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP55中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP56美国美国WECC电压稳定评价标准电压稳定评价标准l美国美国WECC系统电网结构：系统电网结构：中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP57美国美国WECC电压稳定评价标准电压稳定评价标准l无功备用工作组无功备用工作组(RRWG)(RRWG)根据建立区域电压稳定标准要求根据建立区域电压稳定标准要求研究了不同的问题，给出了七个方面的建议，包括：研研究了不同的问题，给出了七个方面的建议，包括：研究方法、电压稳定标准、建立电压稳定标准的不确定性究方法、电压稳定标准、建立电压稳定标准的不确定性因素、软件程序和模型、低压减载策略，实时测量无功因素、软件程序和模型、低压减载策略，实时测量无功储备的方法及其调度员培训系统。

储备的方法及其调度员培训系统中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP58WECC静态电压稳性评价标准静态电压稳性评价标准 中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP59WECC静态电压稳性评价标准静态电压稳性评价标准说说明明（1）表中应用于所有元件投运的系统、一个元件退出运行的系统以及重新调节的系统表中应用于所有元件投运的系统、一个元件退出运行的系统以及重新调节的系统2）对于应用该标准的成员系统，允许在性能水平）对于应用该标准的成员系统，允许在性能水平A时采用低压减载时采用低压减载3）每一个性能水平的元件故障列表不是一定不同于）每一个性能水平的元件故障列表不是一定不同于WECC可靠性标准的扰动性能可靠性标准的扰动性能4）对于）对于N0的基本情况，裕度指标必须大于性能水平的基本情况，裕度指标必须大于性能水平A的裕度指标的裕度指标5）对于每一个性能水平，）对于每一个性能水平，P轴上的最大运行点的有功裕度必须大于或等于轴上的最大运行点的有功裕度必须大于或等于P-V曲线的测量曲线的测量的鼻点。

的鼻点6）暂态后的分析技术应当应用该标准暂态后的分析技术应当应用该标准7）每个成员系统应当适当考虑本系统的不确定性因素每个成员系统应当适当考虑本系统的不确定性因素8）无功最缺乏的母线应当拥有足够的无功裕度，当出现最坏的单一故障时可以满足以下）无功最缺乏的母线应当拥有足够的无功裕度，当出现最坏的单一故障时可以满足以下条件：（条件：（i）超过最大预测负荷的）超过最大预测负荷的5；（；（ii）超过最大允许联络线潮流的）超过最大允许联络线潮流的5最坏的单一故障是使无功裕度的降低最大单一故障是使无功裕度的降低最大9）无功最缺乏的母线应当拥有足够的无功裕度，当出现最坏的单一故障时可以满足一下）无功最缺乏的母线应当拥有足够的无功裕度，当出现最坏的单一故障时可以满足一下条件：（条件：（i）超过最大预测负荷的）超过最大预测负荷的2.5；（；（ii）超过最大允许联络线潮流的）超过最大允许联络线潮流的2.5最坏的单一故障是使无功裕度的最大的降低坏的单一故障是使无功裕度的最大的降低性能水平：性能水平定义了需要的最小有功和无功裕度性能水平：性能水平定义了需要的最小有功和无功裕度性能水平性能水平A：本系统中发生任何单一扰动时，外部系统不失负荷或设备负荷不超出紧急事故：本系统中发生任何单一扰动时，外部系统不失负荷或设备负荷不超出紧急事故范围等的不利影响；范围等的不利影响；性能水平性能水平B：本系统中失去任一母线时，本系统和外部系统不出现电压崩溃。

本系统中失去任一母线时，本系统和外部系统不出现电压崩溃性能水平性能水平C：在没有系统调节的情况下，本系统失去任意两个系统元件的组合在没有系统调节的情况下，本系统失去任意两个系统元件的组合性能水平性能水平D：在没有系统调节的情况下，本系统失去任意三个系统元件的组合在没有系统调节的情况下，本系统失去任意三个系统元件的组合中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP60WECC推荐的评价方法及模型推荐的评价方法及模型WECC给出的给出的计算方法和模型计算方法和模型标准：标准：l建议应用连续潮流法分析建议应用连续潮流法分析P-VP-V和和V VQ Q特性来决定裕度，此特性来决定裕度，此外，还应当应用标准的潮流程序事故后外，还应当应用标准的潮流程序事故后3030秒到几分钟秒到几分钟的时间内应当评估系统的性能的时间内应当评估系统的性能l用用“标准标准”的稳定程序可以进行动态仿真长期动态仿的稳定程序可以进行动态仿真长期动态仿真需要准确的非线性速度调节模型、带有电动机的负载真需要准确的非线性速度调节模型、带有电动机的负载模型、慢动作特性元件如变压器分接头调节、过励磁限模型、慢动作特性元件如变压器分接头调节、过励磁限制和过励磁保护、恒温负载、自动发电控制、能量供应制和过励磁保护、恒温负载、自动发电控制、能量供应系统等。

该标准建议每一个成员系统研究自己的负载和系统等该标准建议每一个成员系统研究自己的负载和操作测试操作测试中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP61PV曲线方法曲线方法有功功率有功功率中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP62QV曲线方法曲线方法中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP63我国互联电网电压稳定性评价体系的建议我国互联电网电压稳定性评价体系的建议l目前我国的电压无功评价标准及存在的问题目前我国的电压无功评价标准及存在的问题l静态电压稳定评价指标的选择静态电压稳定评价指标的选择l影响电压稳定性评价的主要影响因素影响电压稳定性评价的主要影响因素l静态电压稳定性评价的建议性标准框架静态电压稳定性评价的建议性标准框架l暂态及中长期电压稳定性评价暂态及中长期电压稳定性评价l电压稳定性评价工具推荐电压稳定性评价工具推荐中国电力科学研究院中国电力科学研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP64我国电网涉及电压无功评价及管理的我国电网涉及电压无功评价及管理的技术。