件的投切。电力系统稳定性根据电量的不同,也可以分为电压稳定、功角稳定和频率
稳定。 (1)电压稳定是在稳态运行时,遭到干扰,系统中所有的电压参数能够保持平
稳的能力。它包括两种状态:小干扰电压稳定(如负荷的波动)和大干扰电压稳定(如
系统故障) 。电压失稳根据时间的不同有长期和短期两种情况。 (2)功角稳定是指同
步发电机遭受干扰后,继续稳定运行的能力。这种情况下的失稳往往是由于阻尼转矩
不足造成的。 (3)频率稳定是指系统发生有功功率扰动后,系统仍能运行在允许频率
范围内不会导致系统崩溃的能力,频率失稳也可以是长期情况或者短期的情况[1]
。具
体分类情况见下面的框图1.1。频率、功角的测量数值在安全稳定的范围内波动。一旦受到干扰,这些参数就会大幅
度变化,系统的继电保护装置开启,切断故障,保证系统能够及时恢复到正常状态。
电力系统稳定属于整体性问题,根据电力系统安全规定的要求,系统必须同时
满足发电机同步运行的稳定性、频率稳定性和电压稳定性三种状态。根据稳定性的分
类,电力系统的失稳表现形式比较复杂,在早期,电力系统发展处于初步阶段,大电
网尚未建立,人们对大干扰的动态情况关注的也甚少。如今,大区域、大容量、重负
荷电网的日益发展,电网稳定性对人们的生活影响更为重要。动态稳定成为当下的主
要问题。深入研究动态稳定,及时解决干扰的问题,是保证日常生活的条件。
1.2 电力系统发展现状及研究背景
1.2.1 发展现状
1875年,火力发电机组出现,电进入使用阶段。众所周知,电能已得到了广泛的
使用。较电能不存在时代相比,电能给现代生活带来了许多便利。人们生活质量的提
高与电能有很大关系。从直流发电,到交流发电;从小机组到大机组;从单一的发电
厂到互联系统,如今,大型发电厂和高压输电线路的建设,电网发展逐步扩大。电力
工业发展早期,发电站独立运行,为附近用户提供电能。随着工业的发展,电能需求
增加,能源出现区域不平衡,大型发电厂随之建立起来,逐步形成现今的电力系统[2]
。
随着大型电站的建设,长距离、大容量输电成为电力发展的主要特点。为了解决能源
分布和电力消费之间的矛盾,大区域电网互联成为电网发展的主要趋势[3]
。大电网的
优势在于:系统的装机容量减小;能够充分合理的利用地球资源,减少了对有限资源
的浪费;各地电网之间构成互联网络,可以相互作为备用,从而提高电网的稳定性;
大电网承受冲击的能力相对较强,能够提高电能的质量。当然,电能带来生活便利的
同时,也出现了一些弊端。比如,容易受到干扰波动,具有不稳定性。这主要是因为
目前对电能研究的技术还不够成熟造成的。
保证电力系统供电的可靠性是电力系统稳定运行的基本要求之一。同时合理的电
网结构是保证电力系统稳定运行的条件。电力系统的安全运行关系到国家重要的基础
产业和公共事业,以及千家万户的生活,保证电力系统的运行稳定性是安全用电的前提[2]
。
全国电网分布情况如下图:目前,我国电网进入快速发展时期,进入特高压电网的建设时代。2009 年,国内
首条特高压示范工程建立,根据电网计划,到 2020 年,还将继续建立高压线路,实
现能源的合理利用。但是,影响电网安全的因素也随之增多,需要更加先进的技术解
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