第一篇：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析_小論文

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及其控制策略

1.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性定義和分類

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是指在給定的初始運(yùn)行方式下，一個(gè)電力系統(tǒng)受到物理擾動(dòng)后仍能夠重新獲得運(yùn)行平衡點(diǎn)，且在該平衡點(diǎn)大部分系統(tǒng)狀態(tài)量都未越限，從而保持系統(tǒng)完整性的能力。

穩(wěn)定性是對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的基本要求。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是其行為要用微分方程描述的系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定問題的研究由來已久，有200多年的歷史，其中大部分理論問題已很完整，但電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題具有某些特殊性：

（1）電力系統(tǒng)是一個(gè)高階的動(dòng)力系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)過程復(fù)雜，進(jìn)行全狀態(tài)量的分析很困難，在進(jìn)行實(shí)用分析時(shí)，要根據(jù)過渡過程的特點(diǎn)和分析的目的，加以簡(jiǎn)化。

（2）電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性具有強(qiáng)烈的非線性特性。在大擾動(dòng)情況下，一般會(huì)出現(xiàn)巨大能量的轉(zhuǎn)換，與弱電的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)有很大不同。

（3）多數(shù)電力系統(tǒng)工作人員，可能精通電力系統(tǒng)方面的專業(yè)知識(shí)，特別是電力系統(tǒng)“一次”方面的知識(shí)，即使從事“二次”方面工作的現(xiàn)場(chǎng)工作人員，處理的也大多是“繼電狀態(tài)” 工作方式的設(shè)備，所以對(duì)以動(dòng)態(tài)控制理論制約的如此復(fù)雜的電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題就不一定熟悉，甚至?xí)霈F(xiàn)某些概念性的問題。

根據(jù)電力系統(tǒng)失穩(wěn)的物理特性、受擾動(dòng)的大小以及研究穩(wěn)定問題必須考慮的設(shè)備、過程和時(shí)間框架，將電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定3大類以及眾多子類。

1.1功角穩(wěn)定

功角穩(wěn)定是指互聯(lián)系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī)受到擾動(dòng)后保持同步運(yùn)行的能力。功角失穩(wěn)可能由同步轉(zhuǎn)矩或阻尼轉(zhuǎn)矩不足引起，同步轉(zhuǎn)矩不足會(huì)導(dǎo)致非周期性失穩(wěn)，而阻尼轉(zhuǎn)矩不足會(huì)導(dǎo)致振蕩失穩(wěn)。為便于分析和深入理解穩(wěn)定問題，根據(jù)擾動(dòng)的大小將功角穩(wěn)定分為小干擾功角穩(wěn)定和大干擾功角穩(wěn)定。由于小干擾可以足夠小，因此，小干擾穩(wěn)定分析時(shí)可在平衡點(diǎn)處將電力系統(tǒng)非線性微分方程線性化，在此基礎(chǔ)上對(duì)穩(wěn)定問題進(jìn)行研究；而大干擾穩(wěn)定必須通過非線性微分方程進(jìn)行研究。小干擾功角穩(wěn)定是電力系統(tǒng)遭受小擾動(dòng)后保持同步運(yùn)行的能力，它由系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)決定。小干擾功角穩(wěn)定可表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)矩不足引起的非周期失穩(wěn)以及阻尼轉(zhuǎn)矩不足造成的轉(zhuǎn)子增幅振蕩失穩(wěn)。振蕩失穩(wěn)分本地模式振蕩和互聯(lián)模式振蕩2 種情形。小干擾功角穩(wěn)定研究的時(shí)間框范圍通常是擾動(dòng)之后 10~20s 時(shí)間。大干擾功角穩(wěn)定又稱為暫態(tài)穩(wěn)定，是電力系統(tǒng)遭受輸電線短路等大干擾時(shí)保持同步運(yùn)行的能力，它由系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)和受擾動(dòng)的嚴(yán)重程度共同決定。同理，大干擾功角穩(wěn)定也可表現(xiàn)為非周期失穩(wěn)（第一擺失穩(wěn)）和振蕩失穩(wěn) 2 種形式。對(duì)于非周期失穩(wěn)的大干擾功角穩(wěn)定，研究的時(shí)間框架通常是擾動(dòng)之后的 3～5s 時(shí)間；對(duì)于振蕩失穩(wěn)的大干擾功角穩(wěn)定，研究的時(shí)間框架需延長(zhǎng)到擾動(dòng)之后 10～20s 的時(shí)間。

1.2電壓穩(wěn)定

電壓穩(wěn)定性是指在給定的初始運(yùn)行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)遭受擾動(dòng)后系統(tǒng)中所有母線維持穩(wěn)定電壓的能力，它依賴于負(fù)荷需求與系統(tǒng)向負(fù)荷供電之間保持和恢復(fù)平衡的能力。根據(jù)擾動(dòng)的大小，電壓穩(wěn)定分為小干擾電壓穩(wěn)定和大干擾電壓穩(wěn)定2種。大干擾電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)遭受大干擾如系統(tǒng)故障、失去發(fā)電機(jī)或線路之后，系統(tǒng)所有母線保持穩(wěn)定電壓的能力。大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定研究中必須考慮非線性響應(yīng)，根據(jù)需要大干擾電壓穩(wěn)定的研究時(shí)段可從幾秒到幾十分鐘。小干擾電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到諸如負(fù)荷增加等小擾動(dòng)后，系統(tǒng)所有母線維持穩(wěn)定電壓的能力。小干擾電壓穩(wěn)定可能是短期的或長(zhǎng)期的。電壓穩(wěn)定可以是一種短期或長(zhǎng)期的現(xiàn)象。短期電壓穩(wěn)定與快速響應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷、電力電子控制負(fù)荷以及高壓直流輸電（HVDC）換流器等的動(dòng)態(tài)有關(guān)，研究的時(shí)段大約在幾秒鐘。短期電壓穩(wěn)定研究必須考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型，臨近負(fù)荷的短路故障分析對(duì)短期電壓穩(wěn)定研究很重要。長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定與慢動(dòng)態(tài)設(shè)備有關(guān)，如有載調(diào)壓變壓器、恒溫負(fù)荷和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制等，長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定研究的時(shí)段是幾分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間。長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定問題通常是由連鎖的設(shè)備停運(yùn)造成的，而與最初的擾動(dòng)嚴(yán)重程度無關(guān)。正確區(qū)分電壓穩(wěn)定和功角穩(wěn)定：功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的區(qū)別并不是基于有功功率或功角、無功功率或電壓幅值之間的弱耦合關(guān)系。實(shí)際上，對(duì)于重負(fù)荷狀態(tài)下的電力系統(tǒng)，有功功率或功角和無功功率或電壓幅值之間具有很強(qiáng)的耦合關(guān)系，功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定都受到擾動(dòng)前有功和無功潮流的影響。2種穩(wěn)定應(yīng)該基于經(jīng)受持續(xù)不平衡的一組特定相反作用力以及隨后發(fā)生不穩(wěn)定時(shí)的主導(dǎo)系統(tǒng)變量加以區(qū)分。

1.3頻率穩(wěn)定

頻率穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)后，發(fā)電和負(fù)荷需求出現(xiàn)大的不平衡，系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定頻率的能力。頻率穩(wěn)定可以是一種短期或長(zhǎng)期現(xiàn)象。

1.4其他穩(wěn)定問題

電力系統(tǒng)還存在其他一些在原則上仍屬系統(tǒng)穩(wěn)定的問題，如一些電磁振蕩或諧振，又如一些只在某些特定狀況下產(chǎn)生的問題。

（1）同步機(jī)自激。當(dāng)同步機(jī)接入高壓空載線路或系統(tǒng)串補(bǔ)電容后發(fā)生短路，因容性電流流經(jīng)同步機(jī)，引起自激。此時(shí)，同步機(jī)電壓不斷升高，這也是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，但負(fù)載接入或短路切除后，即行消除。

（2）異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。異步電動(dòng)機(jī)存在運(yùn)行穩(wěn)定性問題。它也是影響系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的主要因素，但只要相對(duì)容量不大，異步電動(dòng)機(jī)失穩(wěn)不會(huì)影響系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性。在此情況下，仍屬系統(tǒng)元件運(yùn)行穩(wěn)定性問題。

（3）系統(tǒng)個(gè)別貯能元件之間的振蕩。例如電壓互感器與電網(wǎng)部分分布電容之間發(fā)生的諧振（鐵磁諧振），原則上也是穩(wěn)定問題，但影響范圍很小，故不列入系統(tǒng)穩(wěn)定問題。

2.功角穩(wěn)定問題

2.1功角穩(wěn)定的定義極其分類

功角與電壓、頻率一樣，是并聯(lián)運(yùn)行交流系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)之一。功角穩(wěn)定與其他穩(wěn)定模式一樣，都是用來表征電力系統(tǒng)穩(wěn)定行為的。但功角穩(wěn)定是表征同步機(jī)并聯(lián)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性，而同步運(yùn)行是交流系統(tǒng)安全運(yùn)行的最重要條件，同步運(yùn)行是最弱的一種運(yùn)行狀態(tài)。功角穩(wěn)定破壞后，系統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)間失去同步，將引起各同步機(jī)的勵(lì)磁電勢(shì)相對(duì)相位紊亂，同步機(jī)間的電流、節(jié)點(diǎn)電壓及系統(tǒng)潮流分布混亂，最終會(huì)在自動(dòng)裝置作用下，系統(tǒng)瓦解。所以，自交流系統(tǒng)建立后，功角穩(wěn)定問題首先被提出后得到重視，并開展了系統(tǒng)性的研究。

在進(jìn)行電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性研究時(shí)，從工程概念出發(fā)，根據(jù)穩(wěn)定破壞的模式、原因、分析方法、預(yù)防及處理措施的不同，將功角穩(wěn)定分成幾種類型。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，目前習(xí)慣分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

靜態(tài)穩(wěn)定。實(shí)際上，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。而“靜態(tài)”一詞純屬習(xí)慣稱呼。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)運(yùn)行于初始平衡點(diǎn)，受到微小擾動(dòng)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能否以一定的精確度回到初始運(yùn)行狀態(tài)的性能。由于擾動(dòng)微小，所以電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型可線性化。分析系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定行為時(shí)，可利用已發(fā)展完善的線性控制理論，進(jìn)行解析和定性的分析。由于電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不可避免地受到各種微小擾動(dòng)（騷動(dòng)）的作用，所以電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性表明電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，基本穩(wěn)定條件是電力系統(tǒng)在該點(diǎn)的固有穩(wěn)定性。根據(jù)靜態(tài)穩(wěn)定的定義，靜態(tài)穩(wěn)定不涉及到巨大的能量轉(zhuǎn)移，故靜態(tài)穩(wěn)定控制手段也不涉及到大能量控制。

暫態(tài)穩(wěn)定。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)運(yùn)行于初始平衡點(diǎn)受到大擾動(dòng)，擾動(dòng)消失后，最終能否以一定的精確度回到初始狀態(tài)下的性能。如能，則在該運(yùn)行點(diǎn)對(duì)此大擾動(dòng)，系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的。暫態(tài)穩(wěn)定一詞也屬習(xí)慣稱呼，這種穩(wěn)定模式過去也曾稱為“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”。電力系統(tǒng)在大擾動(dòng)下，會(huì)出現(xiàn)功角變化的暫態(tài)過程。但暫態(tài)穩(wěn)定并不是研究暫態(tài)過程，它是電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的分析內(nèi)容，暫態(tài)穩(wěn)定是研究暫態(tài)過程的結(jié)局。線性系統(tǒng)受大擾動(dòng)后，同樣出現(xiàn)暫態(tài)過程，但擾動(dòng)的大小并不影響結(jié)局的穩(wěn)定性。而非線性系統(tǒng)擾動(dòng)的大小和作用過程就會(huì)影響結(jié)局的穩(wěn)定性。由于暫態(tài)穩(wěn)定面對(duì)的是非線性系統(tǒng)，分析方法只能采用數(shù)值計(jì)算法，建立給定系統(tǒng)的仿真模型，在給定的擾動(dòng)下，計(jì)算其動(dòng)態(tài)過程，也可找出一個(gè)代表擾動(dòng)后能量變化的函數(shù)，計(jì)算其收斂性，目前用得最多的仍是面積法則。

動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。目前的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定與歷史上所用的該名詞不同，目前的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是指同步發(fā)電機(jī)采用負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器后發(fā)生的一種自發(fā)振蕩失穩(wěn)模式而提出的，過去將其包含在靜態(tài)穩(wěn)定范圍內(nèi)。它是一種小擾動(dòng)下的穩(wěn)定模式。

2.2功角穩(wěn)定分析的策略

同步機(jī)間的功角—功率特性PM?f(?)是分析電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的基本特性，是一個(gè)非線性方程。此外，如為多機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)，潮流分布方程也是非線性方程。所以，分析功角穩(wěn)定時(shí)，電力系統(tǒng)是一個(gè)非線性系統(tǒng)。非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與擾動(dòng)大小有關(guān)，在某一運(yùn)行狀態(tài)（平衡點(diǎn)）下，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，當(dāng)擾動(dòng)大到一定程度時(shí)，就可能不穩(wěn)定。所以分析功角穩(wěn)定行為時(shí)，要計(jì)及擾動(dòng)的大小。

小擾動(dòng)是一個(gè)定性概念，是指擾動(dòng)小到非線性的運(yùn)行參量可線性化。在此情況下，電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定問題可用線性控制理論來分析。當(dāng)運(yùn)行參量線性化時(shí)，穩(wěn)定性與擾動(dòng)量無關(guān)。

相對(duì)于小擾動(dòng)，在大擾動(dòng)作用下，某些運(yùn)行參量必須計(jì)及其非線性，不能線性化。在目前，非線性系統(tǒng)穩(wěn)定問題只有通過數(shù)值計(jì)算或數(shù)字仿真來分析。在大擾動(dòng)作用下，系統(tǒng)是 否穩(wěn)定就與擾動(dòng) 量有關(guān)。需指出，系統(tǒng)穩(wěn)定是一個(gè)動(dòng)態(tài)問題，穩(wěn)定行為是指系統(tǒng)受擾動(dòng)后的 “結(jié)局”，在不同大小的擾動(dòng)作用下，系統(tǒng)出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)過程也不同。但這是動(dòng)態(tài)“品質(zhì)” 問題，穩(wěn)定性分析只關(guān)心其結(jié)局。2.2.1 靜態(tài)穩(wěn)定

靜態(tài)穩(wěn)定表明，電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行點(diǎn)固有的穩(wěn)定性是衡量電力系統(tǒng)牢固性的基本標(biāo)準(zhǔn)。在某一運(yùn)行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性能好，則在同樣的大擾動(dòng)條件下，暫態(tài)穩(wěn)定性能亦必良好。由于靜態(tài)穩(wěn)定性可用線性控制理論分析，提高靜態(tài)穩(wěn)定性有一套成熟、有效的方法，所以提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性是提高電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的基本措施。

靜態(tài)穩(wěn)定性分析可充分應(yīng)用線性控制理論中的各種方法，這是最有利的條件。靜態(tài)穩(wěn)定的研究，特別是對(duì)單機(jī)、對(duì)無限大系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定的研究，不但能定量計(jì)算、方便地計(jì)算靜態(tài)穩(wěn)定極限、運(yùn)行點(diǎn)靜態(tài)穩(wěn)定貯備系數(shù)等，且能進(jìn)行解析研究、分析其規(guī)律性，研究其失穩(wěn)機(jī)制。但是，在實(shí)際電力系統(tǒng)中，靜態(tài)穩(wěn)定計(jì)算和分析不一定都能以單機(jī)對(duì)無限大系統(tǒng)等值，在此情況下就出現(xiàn)困難。兩機(jī)（多機(jī)）系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定分析方法雖早在40年代初已由日丹諾夫進(jìn)行了較完整的闡述，但要取得結(jié)果，仍需進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。目前計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算方法已普遍采用。實(shí)際系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定計(jì)算可利用動(dòng)態(tài)程序，輸入小擾動(dòng)量進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，取得定量結(jié)果。

提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性的控制方法主要有：（1）基本方法是增大整步力矩。

（2）同步機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施

（3）使電源間轉(zhuǎn)移阻抗盡量小。

（4）保持電網(wǎng)樞紐點(diǎn)有較高的電壓水平，控制電網(wǎng)上的無功功率分布，保持輸電線上流過較大的無功功率（感性），包括同步電機(jī)裝設(shè)低勵(lì)限制器，保證發(fā)電機(jī)承擔(dān)一定的無功功率。2.2.2暫態(tài)穩(wěn)定

由于電力系統(tǒng)功角特性等的非線性，在某一運(yùn)行點(diǎn)，隨擾動(dòng)增大而穩(wěn)定性下降，因此，電力系統(tǒng)功角暫態(tài)穩(wěn)定性低于 靜態(tài)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，如短路、大功率切換是不可避免的，所以對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)際起主要作用的是暫態(tài)穩(wěn)定。

功角暫態(tài)穩(wěn)定分析面對(duì)的是非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，所以原則上只有通過數(shù)值計(jì)算才能取得定量結(jié)果。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前數(shù)值計(jì)算已有很多成熟有效的方法，并發(fā)展了一些實(shí)用的軟件。暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算可分成2種方式，一是通過對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型，計(jì)算大擾動(dòng)后的各功角變化，而判斷是否穩(wěn)定；二是判據(jù)法，即以面積法則（EAC）作為判斷數(shù)值的依據(jù)。擾動(dòng)后，??p平面上的面積也就是能量函數(shù)，從原理上講這些方法都是成熟的。但用在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算上有兩大困難，一是系統(tǒng)龐大，發(fā)電機(jī)多，計(jì)算量大；二是計(jì)算費(fèi)時(shí)，難于達(dá)到實(shí)時(shí)要求。前者是原因，后者是后果。特別為了達(dá)到穩(wěn)定控制的目的，必須采用快速自動(dòng)裝置，這些裝置的動(dòng)作判據(jù)必須依靠系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)過程的分析結(jié)果，因而要求計(jì)算有實(shí)時(shí)性。目前，為了達(dá)到快速計(jì)算的目的，除應(yīng)用快速計(jì)算機(jī)外，可行的方法是簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，較為有效的是利用擴(kuò)大面積法則（EEAC），根據(jù)擾動(dòng)后各發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)行為，將系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成為數(shù)較少的同擺的等值發(fā)電機(jī)，再利用面積法則判據(jù)進(jìn)行計(jì)算。由于必須計(jì)及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的非線性，所以對(duì)電力系統(tǒng)功角暫態(tài)穩(wěn)定性的解析分析存在困難，暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算仍是一個(gè)很費(fèi)時(shí)的工作。

與提高小擾動(dòng)下靜態(tài)穩(wěn)定性的措施不同，暫態(tài)穩(wěn)定基本上是減小擾動(dòng)量，擾動(dòng)量是擾動(dòng)大小及擾動(dòng)作用時(shí)間。由于在大擾動(dòng)下發(fā)生的暫態(tài)穩(wěn)定問題涉及到大能量的轉(zhuǎn)移，故提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施，都有控制大能量轉(zhuǎn)移的作用。暫態(tài)穩(wěn)定是系統(tǒng)受大擾動(dòng)作用的暫態(tài)過程的結(jié)局，而大擾動(dòng)后發(fā)生的暫態(tài)是一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的過程，故提高暫態(tài)穩(wěn)定的自動(dòng)裝置要在過程的各個(gè)階段起作用。根據(jù)各階段的特點(diǎn)，暫態(tài)過程可分成3個(gè)階段。

（1）第一擺。第一擺是指大擾動(dòng)后，功角第一次擺到180°以前的階段。如在該階段中，能保持結(jié)局是穩(wěn)定的，則發(fā)電機(jī)實(shí)際上不發(fā)生失步現(xiàn)象。在第一擺中就能維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定是最理想的。過去曾以在第一擺中能否達(dá)到穩(wěn)定作為判斷系統(tǒng)是否暫態(tài)穩(wěn)定的依據(jù)。所以，很多自動(dòng)裝置都希望能在第一擺中發(fā)揮作用。提高第一擺暫態(tài)穩(wěn)定性最基本的自動(dòng)裝置是快速繼電保護(hù)，要求在故障發(fā)生后，0.1 s前切除故障，以及性能優(yōu)良的自動(dòng)重合閘和同步機(jī)頂值倍數(shù)高的快速?gòu)?qiáng)行勵(lì)磁等，這些自動(dòng)裝置動(dòng)作后不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生不良副作用。除此之外，還有一類自動(dòng)裝置如電氣制動(dòng)、自動(dòng)切機(jī)（關(guān)汽門）和快速自動(dòng)減載等。這類自動(dòng)裝置可提高第一擺的暫態(tài)穩(wěn)定性，但動(dòng)作后會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成副作用。所以必須有相應(yīng)的動(dòng)作判據(jù)，以免系統(tǒng)發(fā)生不必要的擾動(dòng)，否則寧愿推遲其動(dòng)作。第一擺暫態(tài)過程較易分析計(jì)算，根據(jù)面積法則，如在擾動(dòng)發(fā)生后，在各種自動(dòng)裝置作用下，擺開的最大角 ?max小于臨界角 ?cr，則系統(tǒng)暫態(tài)是穩(wěn)定的。第一擺時(shí)間一般小于1 s。

（2）中期階段。如在第一擺中 ?max>?cr，則?將持續(xù)增大，發(fā)電機(jī)間進(jìn)入暫態(tài)失步狀態(tài)。但如在該階段仍能采取措施，系統(tǒng)仍能恢復(fù)到暫態(tài)穩(wěn)定的結(jié)局。中期階段持續(xù)時(shí)間在 5 ～ 10 s，在此期間內(nèi)，原動(dòng)機(jī)調(diào)速器能發(fā)生作用，同時(shí)，前述的自動(dòng)切機(jī)（關(guān)汽門）和自動(dòng)減載裝置可可靠地投入工作。

（3）后期階段。經(jīng)中期階段仍不能達(dá)到穩(wěn)定，則認(rèn)為暫態(tài)穩(wěn)定過程進(jìn)入后期，此時(shí)電力系統(tǒng)實(shí)際上已進(jìn)入穩(wěn)態(tài)失步狀態(tài)。進(jìn)入后期狀態(tài)后，雖然前述有些自動(dòng)裝置仍能起作用，但要達(dá)到暫態(tài)穩(wěn)定的目的仍需采用另外的措施，包括啟動(dòng)快速備用機(jī)組等。最后階段的結(jié)束雖無嚴(yán)格的定義，但從系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際允許的條件出發(fā)，如不能達(dá)到全系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，就必須自動(dòng)解列，以期系統(tǒng)仍能保持分塊運(yùn)行。2.2.3動(dòng)態(tài)穩(wěn)定

電力系統(tǒng)包含多個(gè)貯能元件，所以失去穩(wěn)定性的模式可以是“爬行”的，也可以是振蕩性的。在一般情況下，由于系統(tǒng)固有阻尼作用，失穩(wěn)模式多為爬行的。但如果發(fā)電機(jī)采用反饋型自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR），當(dāng)?ug???0時(shí)，A V R 會(huì)引發(fā)負(fù)阻尼，調(diào)節(jié)器放大倍數(shù) K u愈大，負(fù)阻尼作用愈強(qiáng)，當(dāng)K u 大到一定程度時(shí)，就會(huì)抵消固有的正阻尼而產(chǎn)生振蕩，稱為振蕩失穩(wěn)。出現(xiàn)這種狀態(tài)時(shí)，稱系統(tǒng)失去功角動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。受到動(dòng)態(tài)穩(wěn)定條件的限制，AV R 的電壓放大倍數(shù)不能大，這就影響到 A V R 的調(diào)壓基本功能，包括調(diào)壓作用和提高靜態(tài)穩(wěn)定極限的作用。由于當(dāng)?不太大（如 4 0°～50°）時(shí)，?ug??就開始變負(fù)，所以動(dòng)態(tài)失穩(wěn)可能發(fā)生在小?角度下，故對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行影響很大。實(shí)際上，高階電力系統(tǒng)存在著幾種振蕩模式，如5階系統(tǒng)就可能存在2種振蕩模式，計(jì)及同步機(jī)轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁繞組慣性而出現(xiàn)的振蕩模式，其振蕩頻率為低頻（零點(diǎn)幾到幾赫）。如計(jì)及勵(lì)磁機(jī)及 A V R 本身具有的慣性時(shí)，則可能出現(xiàn)第二種振蕩模式，振蕩頻率在十幾到二十幾赫，這種振蕩的振幅不大，不會(huì)引起系統(tǒng)失穩(wěn)。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定破壞，引發(fā)低頻振蕩，可能招致發(fā)電機(jī)軸系扭振，發(fā)展成大事故，故應(yīng)十分重視動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題。

提高系統(tǒng)功角動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的方法：

（1）用頻率法，以系統(tǒng)開環(huán)頻率特性為模型，用Nyqust判據(jù)進(jìn)行分析。

（2）電力系統(tǒng)穩(wěn)定點(diǎn)（P.S.S）的設(shè)計(jì)思想。系統(tǒng)在小值振蕩作用下，出現(xiàn)附加反應(yīng)力矩，其中與 ??成正比的部分為整步力矩? Ms ?? Ks· ??，它影響同步穩(wěn)定性，即靜態(tài)穩(wěn)定性。另一分量為阻尼力矩?MD ?? KD·??，它與轉(zhuǎn)速成正比。所以，為了消除振蕩失穩(wěn)，只需引入適當(dāng)?shù)男Ｕ饔眉纯桑щy在于校正器M 為輸出量，（電路）不可能以? 只有將輸出量作為附加校正輸送到 A V R 的電壓輸入回路，這 就出現(xiàn)相位校 正問題。60年代Concordia提出電力系統(tǒng)穩(wěn)定

?為輸入點(diǎn)（P.S.S）的設(shè) 計(jì)思想，它作為AV R 的附加校正裝置，原則上以? 量，輸出是接入AV R 電壓輸入回路，P.S.S裝置中主要為移相校正回路，使在P.S.S作用下，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)正值附加阻尼力矩，以抑制自發(fā)振蕩。P.S.S的物理概念明確，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但整定困難，如移相校正不正確，則不能產(chǎn)生所需的正值附加阻尼，甚致取得相反的效果。這是目前 P.S.S使用上最大的困難。

3.電壓穩(wěn)定問題

3.1 電壓穩(wěn)定的定義和現(xiàn)狀

系統(tǒng)工作在初始狀態(tài)，受到擾動(dòng)作用，擾動(dòng)消除后，系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓能以一定精確度回到初始狀態(tài)，則系統(tǒng)電壓是穩(wěn)定的；如某一節(jié)點(diǎn)或某些節(jié)點(diǎn)的電壓不能以一定精確度回到初始狀態(tài)，則系統(tǒng)電壓是不穩(wěn)定的，或稱穩(wěn)定性破壞。電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性破壞后，系統(tǒng)中某節(jié)點(diǎn)或某些節(jié)點(diǎn)的電壓就會(huì)不斷上升或下降到不能容許的值。這一后果稱為該節(jié)點(diǎn)或這些節(jié)點(diǎn)發(fā)生電壓崩潰現(xiàn)象。對(duì)某些節(jié)點(diǎn)電壓崩潰現(xiàn)象的發(fā)展如不采取措施，則將影響系統(tǒng)更多的節(jié)點(diǎn)。所以，系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性破壞類似一個(gè)“雪崩”過程。與系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性相比，一般而言，電壓穩(wěn)定性是一個(gè)區(qū)域性問題。電壓穩(wěn)定可以按照擾動(dòng)大小和時(shí)間框架分別進(jìn)行劃分。按擾動(dòng)大小分，電壓穩(wěn)定可以分為小擾動(dòng)電月、穩(wěn)定和大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定，其中，小擾動(dòng)指的是諸如負(fù)荷的緩慢增長(zhǎng)之類的擾動(dòng)。在早期研究中，電壓穩(wěn)定被認(rèn)為是一個(gè)靜態(tài)問題，從靜態(tài)觀點(diǎn)來研究電壓崩潰的機(jī)理，提出大量基于潮流方程或擴(kuò)展潮流方程的分析方法。此后，電壓穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)本質(zhì)逐漸為人們所熟知，認(rèn)識(shí)到負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性、發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁控制系統(tǒng)、無功補(bǔ)償器的特性、有載調(diào)壓變壓器等動(dòng)態(tài)因素和電壓崩潰發(fā)展過程的密切相關(guān)，開始用動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)探討電壓崩潰的機(jī)理，提出基于微分一代數(shù)方程的研究方法，進(jìn)而逐步意識(shí)到電壓崩潰機(jī)理的復(fù)雜性。據(jù)此可以將電壓穩(wěn)定分析方法分為兩大類：基于潮流方程的靜態(tài)分析方法和基于微分方程的動(dòng)態(tài)分析方法。20世紀(jì)八十年代中后期在電力系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用的分岔理論則部分溝通了靜態(tài)分析方法和動(dòng)態(tài)分析方法，為靜態(tài)分析奠定了理論基礎(chǔ)，保證了靜態(tài)電壓穩(wěn)定安全指標(biāo)的合理性，確立了靜態(tài)方法求出的預(yù)防校正控制策略的有效性。雖然電壓穩(wěn)定的研究取得了巨大成果，但和成熟的功角穩(wěn)定相比，對(duì)電壓穩(wěn)定的本質(zhì)仍缺乏全面的認(rèn)識(shí)，研究方法和理論還不夠完善和全面，兩者的關(guān)系還有待于電力工作者的大量深入細(xì)致的研究。

3.2 電壓穩(wěn)定分析的策略

3.2.1電壓穩(wěn)定分析的靜態(tài)分析方法

靜態(tài)分析方法大都基于電壓穩(wěn)定機(jī)理的某種靜態(tài)認(rèn)識(shí)，通常把網(wǎng)絡(luò)傳輸極限功率時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)作靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限狀態(tài)，以系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流方程或假設(shè)發(fā)電機(jī)后電勢(shì)恒定的擴(kuò)展潮流方程進(jìn)行電壓穩(wěn)定分析。在電力運(yùn)行部門急需系統(tǒng)電壓穩(wěn)定指標(biāo)和電壓崩潰防御策略的情況下，靜態(tài)分析因其簡(jiǎn)單易行，得到了極大的發(fā)展，是目前電壓穩(wěn)定研究工作中最具成果的方向之一。

靜態(tài)電壓穩(wěn)定的研究?jī)?nèi)容主要為評(píng)估當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下的電壓穩(wěn)定指標(biāo)、控制手段的效果、系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)和危及系統(tǒng)安全的故障、擬定提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度的預(yù)防校正控制策略、求取在給定系統(tǒng)變化模式下的極限狀態(tài)以及當(dāng)前點(diǎn)與最近電壓崩潰點(diǎn)的距離等。具體可歸為三個(gè)主要方面：電壓穩(wěn)定安全指標(biāo)的計(jì)算方法，電壓穩(wěn)定的控制，電壓穩(wěn)定的故障選擇和篩選方法。

（1）靈敏度法

靈敏度法是通過計(jì)算在某種擾動(dòng)下系統(tǒng)變量對(duì)擾動(dòng)的靈敏度來判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。靈敏度分析的物理概念明確，求解方便，計(jì)一算量小，因此在電壓穩(wěn)定分析的初期受到了很大的重視，對(duì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的分析也較為理想。目前最常見的靈敏度判據(jù)有：dVL/dEG，dVL/dQL，dQG/dQL，d?Q/dVL等。其中VL，QL，EG，無功源節(jié)點(diǎn)的電壓和無功功率注入量，?Q為電網(wǎng)輸送給負(fù)QG分別為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)、荷節(jié)點(diǎn)的無功功率與負(fù)荷無功需求之差。在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中，各類靈敏度判據(jù)是等價(jià)的，且能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)輸送功率的極限能力，但推廣到復(fù)雜系統(tǒng)以后，則彼此不再總是保持一致，也不一定能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)的極限輸送能力。靈敏度方法己不再是靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的主流方法。目前，靈敏度方法在確定系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)、評(píng)估控制手段的有效性方面仍具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

（2）特征值分析法、模式分析法和奇異值分析法

特征值分析法、模式分析法和奇異值分析法都是通過分析潮流雅可比矩陣來揭示系統(tǒng)的某些特性。特征值分析法將雅可比矩陣的最小特征值作為系統(tǒng)的穩(wěn)定指標(biāo)；模式分析法在假設(shè)某種功率增長(zhǎng)方向的基礎(chǔ)上，利用最小特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)參與最危險(xiǎn)模式的程度；奇異值分析法和特征值分析法類似，最小奇異值對(duì)應(yīng)的奇異向量與特征值分析法對(duì)應(yīng)的特征向量有相同的功能，在數(shù)值計(jì)算中前者只涉及實(shí)數(shù)運(yùn)算，后者可能出現(xiàn)最小特征值為復(fù)數(shù)的情況，故前者更受研究人員的歡迎?？紤]到電壓和無功的強(qiáng)相關(guān)性，這三種方法在分析時(shí)往往采用降階的雅可比矩陣。電力系統(tǒng)是一個(gè)高度非線性系統(tǒng)，其雅可比矩陣的特征值或奇異值同樣具有高度的非線性，所以這三種方法都很難對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定程度作出全面、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，但在功率裕度的近似計(jì)算、故障選擇等方面仍有較好的應(yīng)用價(jià)值。

（3）連續(xù)潮流法

連續(xù)潮流法是求取非線性方程組隨某一參數(shù)變化而生成的解曲線的方法，其關(guān)鍵在于引入合適的連續(xù)化參數(shù)以保證臨界點(diǎn)附近解的收斂性，此外，為加快計(jì)算速度，它還引入了預(yù)測(cè)、校正和步長(zhǎng)控制等策略。目前，參數(shù)連續(xù)化方法主要有局部參數(shù)連續(xù)法、弧長(zhǎng)連續(xù)法及同倫連續(xù)法。在電壓穩(wěn)定研究中，連續(xù)潮流法主要用于求取大家熟知的PV曲線和QV曲線。由于能考慮一定的非性控制及不等式約束條件，且計(jì)算得到的功率裕度能較好地映系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定水平，連續(xù)潮流法已經(jīng)成為靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的經(jīng)典方法。

（4）零特征根法

零特征根法是一種直接計(jì)算系統(tǒng)臨界點(diǎn)的方法。當(dāng)系統(tǒng)處于臨界點(diǎn)時(shí)，其平衡點(diǎn)的雅可比矩陣奇異，即存在一個(gè)零特征根和對(duì)應(yīng)的非零左、右特征向量，根據(jù)這一特性，可構(gòu)造如下的擴(kuò)展潮流方法直接求取臨界點(diǎn)

f(x?,?)0f(x?,?)0??fx?0

或

fxv?0l(v)?0

l(?)?0兩式中的第一個(gè)方程描述了潮流關(guān)系，第二、三個(gè)方程一起說明潮流雅可比矩陣奇異、具有非零的左或右特征向量，第三個(gè)方程根據(jù)需要可采用模2范數(shù)等多種形式。零特征根法對(duì)初值的要求較高，需要采用一定的初始化策略。同時(shí)，零特征根法難以考慮不等式約束條件，而現(xiàn)有的幾種試圖考慮不等式約束的策略在實(shí)際系統(tǒng)下的效果都不佳，有待進(jìn)一步研究。

（5）非線性規(guī)劃法

非線性規(guī)劃法是將臨界點(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)化為求解最大負(fù)荷裕度的優(yōu)化問題，采用非線性優(yōu)化的方法來求解。相對(duì)于求解一個(gè)非線性方程組，求解一個(gè)非線性規(guī)劃問題要復(fù)雜得多，但它能較好地考慮各種等式、不等式約束條件的限制，在求解實(shí)際問題的時(shí)候具有更大的實(shí)用價(jià)值。目前，非線性規(guī)劃法己用一于電壓穩(wěn)定裕度計(jì)算、電壓穩(wěn)定預(yù)防校正控制策略、最優(yōu)潮流、電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度等各種問題。

其他如潮流多解法、最近電壓崩潰法，也是靜態(tài)電壓穩(wěn)定的分析方法，但由于其求解復(fù)雜或應(yīng)用性不強(qiáng)等原因，已經(jīng)不再?gòu)V泛使用，故不再贅述。從物理本質(zhì)上來說，不管哪種靜態(tài)分析方法，都是把網(wǎng)絡(luò)傳輸極限功率時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)作靜態(tài)電壓穩(wěn)定的極限狀態(tài)，不同之處在于抓住極限運(yùn)行狀態(tài)的不同特征作為臨界點(diǎn)的判據(jù)。事實(shí)上，電壓失穩(wěn)的發(fā)生是網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的有限和系統(tǒng)各元件的靜、動(dòng)態(tài)特性相互作用的結(jié)果，靜態(tài)研究的成果需要接受動(dòng)態(tài)機(jī)理的檢驗(yàn)。3.2.2電壓穩(wěn)定分析的動(dòng)態(tài)分析方法

電壓穩(wěn)定本質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)態(tài)問題，只有在動(dòng)態(tài)分析下，動(dòng)態(tài)因素對(duì)電壓穩(wěn)定的影響才一能體現(xiàn)，才能更深入地了解電壓崩潰的機(jī)理以及檢驗(yàn)靜態(tài)分析的結(jié)果。由于電壓穩(wěn)定問題涉及到的時(shí)間框架很大，從幾秒到幾十分鐘，幾乎牽涉到電力系統(tǒng)全部的機(jī)電和機(jī)械動(dòng)態(tài)元件，為分析方便起見，一般按時(shí)間框架將電壓穩(wěn)定分為短期電壓穩(wěn)定（幾秒以內(nèi)）、長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定（幾秒到幾十分鐘），或者按照擾動(dòng)大小分為小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定、大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定。目前，適用于動(dòng)態(tài)分析的方法主要有小擾動(dòng)分析法、時(shí)域仿真法、能量函數(shù)法等，下面將予以簡(jiǎn)單綜述。

（1）小擾動(dòng)分析法

小擾動(dòng)分析法是基于線性化微分方程的方法，僅適用于系統(tǒng)受到小擾動(dòng)時(shí)的情形。它的主要思路是將描述電力系統(tǒng)的微分一代數(shù)方程在當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)線性化，消去代數(shù)約束后形成系統(tǒng)矩陣，通過該矩陣的特征值和特征向量來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和各元件的作用，其主要難點(diǎn)在于建立簡(jiǎn)單而又包括系統(tǒng)主要元件相關(guān)動(dòng)態(tài)的模型。目前，小擾動(dòng)分析己用于有載調(diào)壓變壓器（OLTC）、發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁控制系統(tǒng)和負(fù)荷模型等對(duì)電壓穩(wěn)定影響的研究。關(guān)于OLTC對(duì)電壓穩(wěn)定的影響，研究表明OLTC是否應(yīng)該閉鎖或反調(diào)取決于其對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)傳輸能力和負(fù)荷恢復(fù)使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)加重兩方面作用的綜合效果。關(guān)于發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)電壓穩(wěn)定的影響，研究表明勵(lì)磁電流的上限將會(huì)使電壓崩潰域擴(kuò)大、穩(wěn)定域縮小。

（2）時(shí)域仿真法

時(shí)域仿真分析是研究電壓穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)機(jī)理、過程以及檢驗(yàn)其他電壓穩(wěn)定分析力‘法正確性的最有力手段，適合于任何電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型。目前，電壓穩(wěn)定的時(shí)域仿真研究還存在一些難點(diǎn)，主要包括時(shí)間框架的處理、負(fù)荷模型的適用性以及結(jié)論的一般化問題。文獻(xiàn)采用了時(shí)間標(biāo)度技術(shù)壓縮慢動(dòng)態(tài)元件的時(shí)間常數(shù)，建立了中長(zhǎng)期電幾穩(wěn)定的仿真工具，文獻(xiàn)提出了吉爾（Gear）法和改進(jìn)梯形法，使得慢動(dòng)態(tài)和快動(dòng)態(tài)過程能高效地起進(jìn)行仿真研究，這兩者都較好地解決了時(shí)間框架的處理問題。文獻(xiàn)在仿真過程中結(jié)合了靈敏度法、模式分析法等靜態(tài)分析方法，使得仿真研究的結(jié)論相對(duì)更具有了一般性。負(fù)荷建模本身就是電壓穩(wěn)定研究的難點(diǎn)之一，在仿真研究中采用不同的負(fù)荷模型會(huì)得到不同的結(jié)論，目前已提出了眾多模型，但仍有很大爭(zhēng)論，有待于進(jìn)一步研究。

（3）能量函數(shù)法

能量函數(shù)法是直接估算動(dòng)態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的方法，可避免耗時(shí)的時(shí)域仿真，基本思想是利用能量函數(shù)得到狀態(tài)空間中的一個(gè)能量勢(shì)阱，通過求取能量勢(shì)阱的邊界來估計(jì)擾動(dòng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定吸引域，并據(jù)此判斷系統(tǒng)在特定擾動(dòng)下的穩(wěn)定性。能量函數(shù)法在判斷暫態(tài)功角穩(wěn)定方面已取得了相當(dāng)多的成果，在研究電壓穩(wěn)定方面仍處于起步階段。研究雖然從非線性動(dòng)態(tài)微分方程導(dǎo)出了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的能量函數(shù)，但由于忽略了負(fù)荷的動(dòng)態(tài)過程，實(shí)際上只是為當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)提供了能量性的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)，而沒能用于電壓穩(wěn)定性的直接判斷。總的來說，目前用能量函數(shù)來研究電壓穩(wěn)定的學(xué)者還不多，取得的成果也不多，與實(shí)際應(yīng)用仍有較大的差距，有待于進(jìn)一步努力。

從本質(zhì)上講，只有動(dòng)態(tài)分析方法才是研究電壓穩(wěn)定的根本方法，然而在現(xiàn)階段，動(dòng)態(tài)分析方法還不成熟，很難用于指導(dǎo)實(shí)踐。靜態(tài)分析方法由于發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，目前己較成熟，且因其簡(jiǎn)單易行，己得到廣泛利用。分岔理論溝通了兩種研究方法部分結(jié)果，也奠定了靜態(tài)分析方法的理論基礎(chǔ)。分岔理論研究的是非線性系統(tǒng)在參數(shù)變化時(shí)能否保持原有定性性態(tài)的問題，靜態(tài)電壓穩(wěn)定則可視為系統(tǒng)在何種負(fù)荷水平下發(fā)生分岔的問題，靜態(tài)電壓穩(wěn)定的研究才得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。非線性系統(tǒng)在參數(shù)變化下有多種分岔形式，在單參數(shù)情形下，只有鞍結(jié)分岔和霍普夫分岔為通有分岔，即在其他參數(shù)的小擾動(dòng)下可以保持原有的性態(tài)。電力系統(tǒng)本身是一個(gè)多參數(shù)系統(tǒng)，但目前對(duì)多參數(shù)系統(tǒng)的研究還沒有簡(jiǎn)單的方法，故一般將其轉(zhuǎn)化為單參數(shù)系統(tǒng)(如以負(fù)荷水平為參數(shù)等)。目前的研究中，一般將靜態(tài)電壓臨界點(diǎn)和鞍結(jié)分岔點(diǎn)等同，霍普夫分岔雖然在研究中提到，但實(shí)際中很少出現(xiàn)，所以對(duì)它的研究較少。將靜態(tài)潮流方程擴(kuò)展為動(dòng)態(tài)方程，將潮流方程視為描述動(dòng)態(tài)方程平衡點(diǎn)的方程，經(jīng)過簡(jiǎn)單地推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)分析下的電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)和動(dòng)態(tài)分析下的鞍結(jié)分岔點(diǎn)是一致的，從而研究靜態(tài)方程的鞍結(jié)分岔點(diǎn)就是研究動(dòng)態(tài)方程的部分鞍結(jié)分岔點(diǎn)，這是靜態(tài)分析的一個(gè)理論基礎(chǔ)。

4.頻率穩(wěn)定問題

4.1 頻率穩(wěn)定的定義和現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定反映著系統(tǒng)的有功平衡情況。當(dāng)一個(gè)擾動(dòng)(有功缺額)發(fā)生以后，要盡可能迅速而準(zhǔn)確地判斷其對(duì)系統(tǒng)帶來的影響，從而及時(shí)采取相應(yīng)的措施來防止或盡量減少擾動(dòng)帶來的危害。因此電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定分析是一項(xiàng)十分重要的工作。此前已有一些相關(guān)研究，對(duì)于擾動(dòng)后系統(tǒng)頻率的預(yù)測(cè)和切負(fù)荷量的估算主要有動(dòng)態(tài)潮流法、頻率穩(wěn)定分析的快速算法、基于廣域量測(cè)的頻率緊急控制預(yù)測(cè)算法。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)一般有兩類方法：一類是逐步積分法(SBS)，通過對(duì)微分方程的積分求解來判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性;另一類是直接法，它不需逐步積分，直接通過代數(shù)運(yùn)算判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。應(yīng)用逐步積分法研究電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的核心思想是采取了系統(tǒng)的同一頻率假設(shè)，將潮流方程和頻率微分方程迭代求解。逐步積分法研究頻率穩(wěn)定問題的優(yōu)勢(shì)在于它能夠考慮復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，且計(jì)算精度高。但該方法計(jì)算速度慢，難以在線應(yīng)用。

根據(jù)最近一次潮流計(jì)算的雅可比矩陣，提出頻率穩(wěn)定分析的直接法。該方法不需進(jìn)行逐步積分，直接計(jì)算出最近一次系統(tǒng)操作后的穩(wěn)態(tài)頻率，從而判斷系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。該方法作為電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析直接法的補(bǔ)充，將電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全分析從暫穩(wěn)分析延伸到頻率穩(wěn)定分析。

4.2電壓穩(wěn)定分析的策略

4.2.1頻率穩(wěn)定分析的逐步積分法

在頻率動(dòng)態(tài)分析中最基本的一條假設(shè)是“系統(tǒng)同一頻率假設(shè)”，即忽略了系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)搖擺，認(rèn)為系統(tǒng)沒有同步穩(wěn)定問題。系統(tǒng)的同一頻率定義為其慣量中心的角速度?sys，有

n?sys??(Hi?i)i?1?Hi?1nni

系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)方程為：

J?sys(d?sysdt)??Pmi??Pei?Pacci?1i?1n

式中J為系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和;

i=1，2，3....n一發(fā)電機(jī)序號(hào);Pmi Pei一第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率和電磁功率;Pacc一系統(tǒng)總加速功率。

第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為：

Ji?i(d?sysdt)?Pai?(JiJ)Pacc?FPiacc

式中，Ji,Fi—i臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及其所占系統(tǒng)總慣量的比例;Pai一第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的加速功率。負(fù)荷采用靜態(tài)非線性負(fù)荷模型：

Pi?P0j?VQi?Q0j?qiV??pikpj

kqj

式中，P0j，Q0j一額定狀態(tài)下負(fù)荷j吸收的有功功率和無功功率;

?p，i?，qik，pkj一負(fù)荷j的頻率、電壓特性指數(shù);4.2.2頻率穩(wěn)定分析的動(dòng)態(tài)潮流法

動(dòng)態(tài)潮流法是分析頻率動(dòng)態(tài)特性的一種時(shí)域仿真法。傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法采取事先設(shè)定各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)類型方式，其所設(shè)定的節(jié)點(diǎn)類型主要包括PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)和松弛(平衡)節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)所有的不平衡功率都由松馳節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平衡。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)功率擾動(dòng)之后，如采用傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法對(duì)擾動(dòng)后的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流進(jìn)行計(jì)算時(shí)，將存在如下問題：所有的擾動(dòng)功率完全由進(jìn)行潮流計(jì)算之前事先設(shè)定好的松馳節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平衡，而實(shí)際情況是各臺(tái)發(fā)電機(jī)都感應(yīng)到該不平衡功率，并且參與該不平衡功率的調(diào)節(jié);用傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法計(jì)算得到的平衡節(jié)點(diǎn)的出力與實(shí)際出力極限相比會(huì)有誤差，可能出現(xiàn)平衡節(jié)點(diǎn)的出力完全大于其出力極限。

動(dòng)態(tài)潮流是分析系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡功率時(shí)，頻率變化過程和潮流分布情況的一種方法，其核心是頻率分析和潮流計(jì)算。當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行或負(fù)荷發(fā)生較大變化的情況時(shí)，系統(tǒng)功率將會(huì)不平衡，功率的不平衡將產(chǎn)生加速功率或減速功率。如果考慮準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程，除了負(fù)荷按其頻率特性能平衡一部分功率差額外，系統(tǒng)的功率差額將主要由發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)作來達(dá)到新的平衡。這個(gè)過程一般并不是只由一臺(tái)所謂平衡機(jī)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的，而是多臺(tái)發(fā)電機(jī)協(xié)調(diào)動(dòng)作的結(jié)果，同樣系統(tǒng)負(fù)荷也會(huì)根據(jù)其自身的調(diào)節(jié)特性去改變其消耗的功率。

系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性與系統(tǒng)功角穩(wěn)定性都是轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的基本要求。只有同時(shí)滿足頻率穩(wěn)定和功角穩(wěn)定的要求時(shí)，同步機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)才能保證穩(wěn)定。系統(tǒng)頻率穩(wěn)定問題主要是原動(dòng)機(jī)功率頻率特性問題，因?yàn)樗荒苋我飧?。系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性能否保證，由系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)總功率輸出能否與系統(tǒng)總負(fù)荷功率平衡來決定。所以，要保證電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性，首先要有足夠的功率貯備，其次是有性能良好的按頻減負(fù)荷裝置。一般系統(tǒng)頻率穩(wěn)定破壞都是由其他原因?qū)е陆饬兴鸬摹?/p>

參考文獻(xiàn)

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第二篇：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性（模版）

全國(guó)電力系統(tǒng)管理及其信息交換標(biāo)委會(huì)電力通信技術(shù)工作組會(huì)議于2011年7月22日在南京召開，出席會(huì)議的領(lǐng)導(dǎo)有：標(biāo)委會(huì)秘書長(zhǎng)張官元，工作組組長(zhǎng)常寧、副組長(zhǎng)高蕓、上屆秘書長(zhǎng)劉國(guó)定。來自國(guó)家電力調(diào)度中心、國(guó)網(wǎng)信通公司、山東電網(wǎng)、山西電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、綿陽(yáng)靈通公司及國(guó)網(wǎng)電科院等單位的18位工作組成員及專家代表參加了本次會(huì)議。標(biāo)委會(huì)秘書長(zhǎng)張官元在會(huì)上就目前標(biāo)準(zhǔn)化的工作進(jìn)程及發(fā)展方向做了重要指示，介紹了近幾年標(biāo)準(zhǔn)化工作取得的業(yè)績(jī)以及標(biāo)準(zhǔn)化工作在開展過程中存在的困難；工作組組長(zhǎng)常寧就通信技術(shù)工作組的工作發(fā)表了重要講話，肯定了工作組的積極態(tài)度和工作成績(jī)，指出了目前標(biāo)準(zhǔn)化工作在規(guī)劃部署、標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)先行等方面的不足。強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)且崇高的工作，一定要做到權(quán)威、嚴(yán)肅、先進(jìn)、適用、形成體系并能實(shí)際指導(dǎo)工作，同時(shí)對(duì)工作組成員的標(biāo)準(zhǔn)化工作表示了感謝；標(biāo)委會(huì)前秘書長(zhǎng)劉國(guó)定介紹了標(biāo)委會(huì)的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)態(tài)以及工作動(dòng)向，指出了我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在逐步前進(jìn)，走向國(guó)際化。標(biāo)委會(huì)秘書張鈺總結(jié)了通信技術(shù)工作組的現(xiàn)行工作和任務(wù)。本次會(huì)議由通信技術(shù)工作組副組長(zhǎng)高蕓和工作組秘書湯效軍分別主持，會(huì)議的主要議題如下：

1、“智能用電電力線寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)”框架討論；

2、“電力光纖到戶組網(wǎng)典型設(shè)計(jì)”標(biāo)準(zhǔn)框架討論；

3、“電力光纖到戶施工及驗(yàn)收規(guī)范”標(biāo)準(zhǔn)框架討論；

4、“電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口 第2部分：測(cè)試方法”送審稿審查；

5、“電力工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范”送審稿審查；

6、“電力線載波機(jī)接口”送審稿審查。會(huì)議期間，工作組成員及與會(huì)專家對(duì)6項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)逐一進(jìn)行了討論，通過對(duì)框架標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)、格式、內(nèi)容設(shè)置的討論以及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)送審稿具體內(nèi)容的審查，與會(huì)專家達(dá)成了一致意見。主要審查意見如下：1.關(guān)于“智能用電電力線寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)”，請(qǐng)起草小組在標(biāo)準(zhǔn)命題、用電技術(shù)、以及寬帶接入等方面仔細(xì)考慮；2.關(guān)于“電力光纖到戶組網(wǎng)典型設(shè)計(jì)”標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)起草小組在標(biāo)準(zhǔn)適用范圍、標(biāo)準(zhǔn)格式、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)等方面仔細(xì)考慮，建議改為技術(shù)導(dǎo)則，以原則性要求為主要內(nèi)容；3.關(guān)于“電力光纖到戶施工及驗(yàn)收規(guī)范”標(biāo)準(zhǔn)，建議起草小組將標(biāo)準(zhǔn)與前一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一進(jìn)行考慮，標(biāo)準(zhǔn)可參考DL/T 5344,梳理試驗(yàn)項(xiàng)目，將驗(yàn)收項(xiàng)目與型式試驗(yàn)項(xiàng)目分開，并在標(biāo)準(zhǔn)中增加相關(guān)的術(shù)語與定義，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)用語；4.關(guān)于“電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口第2部分：測(cè)試方法”標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)起草小組繼續(xù)完善送審稿內(nèi)容，適當(dāng)補(bǔ)充術(shù)語及定義以及專有名詞的解釋，對(duì)測(cè)試方法再進(jìn)行梳理細(xì)化，并征求專家意見，形成報(bào)批稿；5.關(guān)于“電力線載波機(jī)接口”標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)起草小組繼續(xù)完善送審稿，注意標(biāo)準(zhǔn)用語格式、確定術(shù)語定義的準(zhǔn)確性，形成報(bào)批稿；6.關(guān)于“電力工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范”標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)起草小組繼續(xù)完善送審稿內(nèi)容，在大氣壓力的描述、接口類型的考慮、VLAN數(shù)量的規(guī)定、術(shù)語解釋、風(fēng)暴抑制功能等方面再仔細(xì)進(jìn)行修繕，形成報(bào)批稿。

實(shí)用的電力系統(tǒng)遙視監(jiān)控解決方 2011-08-01

計(jì)原則主要依據(jù)電力行業(yè)對(duì)電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的需求，以及本產(chǎn)品在電力系統(tǒng)多次應(yīng)用過程中實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)招標(biāo)文件技術(shù)部分中所提出的整體建設(shè)目標(biāo)、系統(tǒng)功能、技術(shù)性能指標(biāo)等，在設(shè)計(jì)時(shí)著重參考《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、《MPEG4視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)-視聽對(duì)象的編碼(6部分)》、《100BASE-TX快速以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)》、《廣電集團(tuán)電力系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)。解決方案以滿足實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，在視頻傳輸

第三篇：大學(xué)本科生電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性試題

大學(xué)本科生電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性試題

（附試題答案）

一、單項(xiàng)選擇題（每題4分，共28分）在每小題后備選答案中有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫在相應(yīng)的括號(hào)內(nèi)，錯(cuò)選、多選或未選均無分。

1、分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性采用的是（）。

A、小干擾法；

B、分段計(jì)算法；

C、對(duì)稱分量法。

2、不計(jì)短路回路電阻時(shí)，短路沖擊電流取得最大值的條件是（）。

短路前空載，短路發(fā)生在電壓瞬時(shí)值過零時(shí)；

B、短路前帶有負(fù)載，短路發(fā)生在電壓瞬時(shí)值過零時(shí)；

C、短路前空載，短路發(fā)生在電壓瞬時(shí)值最大時(shí)。

3、電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性是指（）。

A、正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到小干擾作用后，恢復(fù)原運(yùn)行狀態(tài)的能力；

B、正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到大干擾作用后，保持同步運(yùn)行的能力；

C、正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到大干擾作用后，恢復(fù)原運(yùn)行狀態(tài)的能力。

4、對(duì)于旋轉(zhuǎn)電力元件（如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等），其正序參數(shù)、負(fù)序參數(shù)和零序參數(shù)的特點(diǎn)是（）

A、正序參數(shù)、負(fù)序參數(shù)和零序參數(shù)均相同；

B、正序參數(shù)與負(fù)序參數(shù)相同，與零序參數(shù)不同；

C、正序參數(shù)、負(fù)序參數(shù)、零序參數(shù)各不相同。

5、繪制電力系統(tǒng)的三序單相等值電路時(shí)，對(duì)普通變壓器中性點(diǎn)所接阻抗的處理方法是（）。

A、中性點(diǎn)阻抗僅以出現(xiàn)在零序等值電路中；

B、中性點(diǎn)阻抗以3出現(xiàn)在零序等值電路中；

C、中性點(diǎn)阻抗以出現(xiàn)三序等值電路中。

6、單相接地短路時(shí)，故障處故障相短路電流與正序分量電流的關(guān)系是（A）。

A、故障相短路電流為正序分量電流的3倍；

B、故障相短路電流為正序分量電流的倍；

C、故障相電流等于正序分量電流。

7、對(duì)于接線變壓器，兩側(cè)正序分量電壓和負(fù)序分量電壓的相位關(guān)系為（C）

A、正序分量三角形側(cè)電壓與星形側(cè)相位相同，負(fù)序分量三角形側(cè)電壓與星形側(cè)相位也相同；

B、正序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)落后，負(fù)序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)超前

C、正序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)超前，負(fù)序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)落后。二、判斷題（下述說法是否正確，在你認(rèn)為正確的題號(hào)后打“√”，錯(cuò)誤的打“×”，每小題3分，共12分）

1、快速切除故障有利于改善簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。（）

2、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路接地時(shí)流過故障相的電流與同一地點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)流過故障相的電流大小相等。（）

3、電力系統(tǒng)橫向故障指各種類型的短路故障（）

4、運(yùn)算曲線的編制過程中已近似考慮了負(fù)荷對(duì)短路電流的影響，所以在應(yīng)用運(yùn)算曲線法計(jì)算短路電流時(shí)，可以不再考慮負(fù)荷的影響。（）

三、簡(jiǎn)答題

（每題15分，共60分）

1、二次電壓控制的目的是什么？

2、為什么說感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷是在電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性評(píng)估中的一個(gè)重要設(shè)備？

3、采取抑制長(zhǎng)期不穩(wěn)定性校正措施的目的是什么？

4、在穩(wěn)定性研究中所采用的建模方法通常依賴的假設(shè)是什么？

大學(xué)本科電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性試題答案

選擇題

1.B

2.A

3.B4、C5、B6、A7、C

判斷題

1.√

2、×

3、√

4、√

簡(jiǎn)答題

答：（1）確保主導(dǎo)點(diǎn)電壓在一個(gè)特定整定值上；（2）使每臺(tái)發(fā)電機(jī)的無功輸出正比于它的無功容量。

答：（1）它是在1s的時(shí)間框架內(nèi)的一個(gè)快速恢復(fù)復(fù)合；（2）它是一個(gè)低功率因數(shù)負(fù)荷，具有很高的無功功率需求；（3）當(dāng)電壓較低或機(jī)械負(fù)荷增加時(shí)，它趨于停轉(zhuǎn)。

3、答：（1）恢復(fù)長(zhǎng)期平衡（足夠快，以至于這個(gè)平衡是吸引的；（2）避免短期動(dòng)態(tài)的短期-長(zhǎng)期不穩(wěn)定性；（3）阻止系統(tǒng)惡化；

4答：（1）忽略變壓器電壓；（2）通常的速度變化相對(duì)于w。很??；（3）電樞電阻非常??；（4）忽略電磁飽和。

第四篇：大學(xué)本科生電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性試題

大學(xué)本科生電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性試題

（附試題答案）

一、單項(xiàng)選擇題（每題4分，共28分）在每小題后備選答案中有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫在相應(yīng)的括號(hào)內(nèi)，錯(cuò)選、多選或未選均無分。

1、分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性采用的是（）。

A、小干擾法；

B、分段計(jì)算法；

C、對(duì)稱分量法。

2、不計(jì)短路回路電阻時(shí)，短路沖擊電流取得最大值的條件是（）。

短路前空載，短路發(fā)生在電壓瞬時(shí)值過零時(shí)；

B、短路前帶有負(fù)載，短路發(fā)生在電壓瞬時(shí)值過零時(shí)；

C、短路前空載，短路發(fā)生在電壓瞬時(shí)值最大時(shí)。

3、電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性是指（）。

A、正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到小干擾作用后，恢復(fù)原運(yùn)行狀態(tài)的能力；

B、正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到大干擾作用后，保持同步運(yùn)行的能力；

C、正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到大干擾作用后，恢復(fù)原運(yùn)行狀態(tài)的能力。

4、對(duì)于旋轉(zhuǎn)電力元件（如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等），其正序參數(shù)、負(fù)序參數(shù)和零序參數(shù)的特點(diǎn)是（）

A、正序參數(shù)、負(fù)序參數(shù)和零序參數(shù)均相同；

B、正序參數(shù)與負(fù)序參數(shù)相同，與零序參數(shù)不同；

C、正序參數(shù)、負(fù)序參數(shù)、零序參數(shù)各不相同。

5、繪制電力系統(tǒng)的三序單相等值電路時(shí)，對(duì)普通變壓器中性點(diǎn)所接阻抗的處理方法是（）。

A、中性點(diǎn)阻抗僅以出現(xiàn)在零序等值電路中；

B、中性點(diǎn)阻抗以3出現(xiàn)在零序等值電路中；

C、中性點(diǎn)阻抗以出現(xiàn)三序等值電路中。

6、單相接地短路時(shí)，故障處故障相短路電流與正序分量電流的關(guān)系是（A）。

A、故障相短路電流為正序分量電流的3倍；

B、故障相短路電流為正序分量電流的倍；

C、故障相電流等于正序分量電流。

7、對(duì)于接線變壓器，兩側(cè)正序分量電壓和負(fù)序分量電壓的相位關(guān)系為（C）

A、正序分量三角形側(cè)電壓與星形側(cè)相位相同，負(fù)序分量三角形側(cè)電壓與星形側(cè)相位也相同；

B、正序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)落后，負(fù)序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)超前

C、正序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)超前，負(fù)序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)落后。二、判斷題（下述說法是否正確，在你認(rèn)為正確的題號(hào)后打“√”，錯(cuò)誤的打“×”，每小題3分，共12分）

1、快速切除故障有利于改善簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。（）

2、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路接地時(shí)流過故障相的電流與同一地點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)流過故障相的電流大小相等。（）

3、電力系統(tǒng)橫向故障指各種類型的短路故障（）

4、運(yùn)算曲線的編制過程中已近似考慮了負(fù)荷對(duì)短路電流的影響，所以在應(yīng)用運(yùn)算曲線法計(jì)算短路電流時(shí)，可以不再考慮負(fù)荷的影響。（）

三、簡(jiǎn)答題

（每題15分，共60分）

1、二次電壓控制的目的是什么？

2、為什么說感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷是在電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性評(píng)估中的一個(gè)重要設(shè)備？

3、采取抑制長(zhǎng)期不穩(wěn)定性校正措施的目的是什么？

4、在穩(wěn)定性研究中所采用的建模方法通常依賴的假設(shè)是什么？

大學(xué)本科電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性試題答案

選擇題

1.B

2.A

3.B4、C5、B6、A7、C

判斷題

1.√

2、×

3、√

4、√

簡(jiǎn)答題

答：（1）確保主導(dǎo)點(diǎn)電壓在一個(gè)特定整定值上；（2）使每臺(tái)發(fā)電機(jī)的無功輸出正比于它的無功容量。

答：（1）它是在1s的時(shí)間框架內(nèi)的一個(gè)快速恢復(fù)復(fù)合；（2）它是一個(gè)低功率因數(shù)負(fù)荷，具有很高的無功功率需求；（3）當(dāng)電壓較低或機(jī)械負(fù)荷增加時(shí)，它趨于停轉(zhuǎn)。

3、答：（1）恢復(fù)長(zhǎng)期平衡（足夠快，以至于這個(gè)平衡是吸引的；（2）避免短期動(dòng)態(tài)的短期-長(zhǎng)期不穩(wěn)定性；（3）阻止系統(tǒng)惡化；

4答：（1）忽略變壓器電壓；（2）通常的速度變化相對(duì)于w。很??；（3）電樞電阻非常??；（4）忽略電磁飽和。

第五篇：地基穩(wěn)定性分析

建筑地基的穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)

《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)(2009年版)4.1.11第3款規(guī)定應(yīng)“分析和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性??”，由于該部分內(nèi)容在規(guī)范中較分散，各位同行在巖土工程勘察報(bào)告編寫時(shí)，往往感到無從下筆，現(xiàn)歸納如下，供參考，不當(dāng)之處望不吝賜教。

一、地基穩(wěn)定性

地基穩(wěn)定性是指主要受力層的巖土體在外部荷載作用下沉降變形、深層滑動(dòng)等對(duì)工程建設(shè)安全穩(wěn)定的影響程度，避免由此地基產(chǎn)生過大的變形、側(cè)向破壞、滑移造成地基破壞從而影響正常使用。按照(GB 50021-2001)(2009年版)14.1.3、14.1.4規(guī)定，巖土體的變形、強(qiáng)度和穩(wěn)定應(yīng)在定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量分析。評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性問題時(shí)按承載力極限狀態(tài)計(jì)算，評(píng)價(jià)巖土體的變形時(shí)按正常使用極限狀態(tài)的要求進(jìn)行驗(yàn)算。

二、地基穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)內(nèi)容

影響地基穩(wěn)定性的因素，主要的是場(chǎng)地的巖土工程條件、地質(zhì)環(huán)境條件、建（構(gòu)）筑物特征等。一般情況下，需要對(duì)經(jīng)常受水平力或傾覆力矩的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、高壓線塔、錨拉基礎(chǔ)、擋墻、水壩、堤壩和橋臺(tái)等建（構(gòu)）筑物進(jìn)行地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

通常情況下，涉及到主要的內(nèi)容有：（1）巖土工程條件包括組成地基的巖、土物理力學(xué)性質(zhì)，地層結(jié)構(gòu)。特別是有特殊性巖土，隱伏的破碎或斷裂帶，地下水滲流等特殊情況；（2）地質(zhì)環(huán)境條件包括是否建造在斜坡上、邊坡附近、山區(qū)地基上，建（構(gòu)）筑物與不良地質(zhì)作用、特殊地貌的關(guān)聯(lián)度和可能引起地基破壞失穩(wěn)的各種自然因素或組合。如巖溶、滑坡、崩塌、采空區(qū)、地面沉降、地震液化、震陷、活動(dòng)斷裂、岸邊河流沖刷等。按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)(2009年版)、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010)規(guī)定，對(duì)山東地區(qū)該問題常見的幾種情況羅列如下：

1、地基承載力計(jì)算與驗(yàn)算

驗(yàn)算地基穩(wěn)定性實(shí)質(zhì)上就是驗(yàn)算地基極限承載能力是否滿足要求。應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007-2011)5.2和《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等條款執(zhí)行。

2、變形驗(yàn)算

建筑物的地基變形計(jì)算值，不應(yīng)大于建筑物地基允許變形值。在勘察階段往往建筑物特征參數(shù)不明確，一味要求勘察報(bào)告中能有準(zhǔn)確的結(jié)論也勉為其難，但在巖土工程勘察報(bào)告中應(yīng)提供符合規(guī)范要求的巖土變形參數(shù)，供上部結(jié)構(gòu)計(jì)算條件具備時(shí)按照(GB 50007-2011)5.3、(JGJ 72-2004)8.2.9~12和《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79-2002)有關(guān)條款計(jì)算。

3、基礎(chǔ)埋置深度的確定

對(duì)高層建筑和高聳構(gòu)筑物基礎(chǔ)的埋置深度，應(yīng)滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。位于巖石地基上的高層建筑，其基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足抗滑穩(wěn)定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基礎(chǔ)埋置深度不宜小于1/15H；樁箱或樁筏基礎(chǔ)不宜小于1/18H，H為建筑物高度。

4、位于穩(wěn)定土坡坡頂上的建筑

應(yīng)根據(jù)建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)形式，按照(GB 50007-2011)5.4.1~2有關(guān)規(guī)定確定基礎(chǔ)距坡頂邊緣的距離和基礎(chǔ)埋深。需要時(shí)，還應(yīng)按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330-2002)5.1～3有關(guān)規(guī)定驗(yàn)算坡體的穩(wěn)定性。驗(yàn)算方法對(duì)均質(zhì)土可采用圓弧滑動(dòng)條分法，發(fā)育軟弱結(jié)構(gòu)面、軟弱夾層及層狀膨脹巖土?xí)r，應(yīng)按最不利的滑動(dòng)面驗(yàn)算。當(dāng)坡體中分布膨脹巖土?xí)r應(yīng)考慮坡體含水量變化的影響；具有脹縮裂縫和地裂縫的膨脹土邊坡，應(yīng)進(jìn)行沿裂縫滑動(dòng)的驗(yàn)算。

5、受水平力作用的建（構(gòu)）筑物

①山區(qū)應(yīng)防止平整場(chǎng)地時(shí)大挖大填引起滑坡；

②岸邊工程應(yīng)考慮沖刷、因建筑物興建及堆載引起地基失穩(wěn)。

6、土巖組合地基

該類地基下臥基巖面為單向傾斜時(shí)，應(yīng)描述巖面坡度、基底下的土層厚度、巖土界面上是否存在軟弱層（如泥化帶）。

7、巖石地基

①地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲、乙級(jí)的建筑物，同一建筑物的地基存在堅(jiān)硬程度不同，兩種或多種巖體變形模量差異達(dá)2倍及2倍以上，應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算；

②地基主要受力層深度內(nèi)存在軟弱下臥巖層時(shí)，應(yīng)考慮軟弱下臥巖層的影響進(jìn)行地基穩(wěn)定性驗(yàn)算； ③當(dāng)基礎(chǔ)附近有臨空面時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算向臨空面傾覆和滑移穩(wěn)定性。

巖土工程勘察報(bào)告中，應(yīng)提供巖層產(chǎn)狀、巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度、巖體基本質(zhì)量等級(jí)，以及軟弱結(jié)構(gòu)面特征等。

8、軟弱地基

首先，應(yīng)判定地基產(chǎn)生失穩(wěn)和不均勻變形的可能性；當(dāng)工程位于池塘、河岸、邊坡附近時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。其次，其承載力特征值應(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、原位測(cè)試、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)結(jié)合地層物理力學(xué)特征和建（構(gòu)）筑物特征以及施工方法和程序等多因素綜合確定。該類地基應(yīng)按照(GB 50007-2011)第7章和《軟土地區(qū)巖土工程勘察規(guī)程》(JGJ 83-2011)7.2~4有關(guān)規(guī)定分析評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性；抗震設(shè)防烈度等于或大于7度的厚層軟土分布區(qū)，應(yīng)按照(JGJ 83-2011)第6章判別軟土震陷的可能性和估算震陷量。

9、存在液化土層的地基

地面下存在飽和砂土和飽和粉土?xí)r，除6度外，應(yīng)進(jìn)行液化判別。按照(GB 50011-2010)4.3.3~6規(guī)定進(jìn)行。

10、巖溶和土洞

在碳酸鹽巖為主的可溶性巖石地區(qū)，當(dāng)存在巖溶（溶洞、溶蝕裂隙等）、土洞等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)考慮其對(duì)地基穩(wěn)定的影響。按照(GB 50021-2001)5.1.10~12和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007-2011)6.6的規(guī)定分析評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性。

11、填土

當(dāng)?shù)鼗饕芰又杏刑钔练植紩r(shí)，如填土底面的天然坡度大于20%時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。

12、樁土復(fù)合地基

對(duì)需驗(yàn)算復(fù)合地基穩(wěn)定性的工程，提供樁間土、樁身的抗剪強(qiáng)度。

13、樁基

①應(yīng)選擇較硬土層作為樁端持力層。

②嵌巖樁深度應(yīng)綜合荷載、上覆土層、基巖、樁徑、樁長(zhǎng)諸因素確定；

③嵌巖灌注樁樁端以下3倍樁徑且不小于5m范圍內(nèi)應(yīng)無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布，且樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)應(yīng)無臨空面。

④當(dāng)基樁持力層為傾斜地層，基巖面凹凸不平或巖土中有洞穴時(shí)，應(yīng)評(píng)價(jià)樁基的穩(wěn)定性，并提出處理措施的建議。

14、箱形基礎(chǔ)

箱形基礎(chǔ)地基的破壞形式，除地基內(nèi)飽和松砂在地震液化和局部軟弱夾層側(cè)向的問題外，它的破壞形式主要表現(xiàn)在偏心時(shí)水平荷載下的整體傾斜或傾覆。

一般情況下，該類基礎(chǔ)形式均勻地基同時(shí)滿足以下條件時(shí)，可不進(jìn)行地基穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)： ①基礎(chǔ)邊緣最大壓力不超過地基承載力特征值20%；

②在抗震設(shè)防區(qū)，考慮了瞬時(shí)作用的地震力，同時(shí)基礎(chǔ)埋置深度不小于1/10H； ③偏心距小于或等于1/6b。

特殊條件下，應(yīng)根據(jù)地基巖土條件和地質(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

15、地下水的影響

當(dāng)場(chǎng)地內(nèi)地下水位升降時(shí)，應(yīng)考慮可能引起地基土的回彈、附加沉降和附加的托浮力對(duì)地基的影響；對(duì)軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖石、殘積土、濕陷土、膨脹巖土和鹽漬土，應(yīng)評(píng)價(jià)地下水的聚集和散失所產(chǎn)生的軟化、崩解、濕陷、脹縮和潛蝕的有害作用。

四、地基穩(wěn)定性驗(yàn)算方法

1、地基整體穩(wěn)定性驗(yàn)算方法

在豎向和水平荷載共同作用下，當(dāng)不能確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面時(shí)，對(duì)于均勻地基，一般采用極限平衡理論的圓弧滑動(dòng)條分法。應(yīng)滿足下式要求：

MR/MS≥FS

MR——抗滑力矩（kN?m）MS——滑動(dòng)力矩（kN?m）

FS——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。當(dāng)滑動(dòng)面為圓弧時(shí)，取1.2；當(dāng)滑動(dòng)面為平面時(shí)取1.3。

2、抗水平滑動(dòng)驗(yàn)算

對(duì)于承受較大水平推力、地基可能發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)的建（構(gòu)）筑物，應(yīng)滿足下式要求： E/H≥FS

E——水平抗力（kN）

H——作用于基礎(chǔ)底面的水平推力（kN）

FS——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。當(dāng)滑動(dòng)面為圓弧時(shí)，取1.2~1.3。

目前國(guó)際上關(guān)于剛性樁復(fù)合地基支承路堤的穩(wěn)定分析方法是英國(guó)加筋土及加筋填土規(guī)范（《Code of practice for strengthened/reinforced soils and other fills》BS8006：1995）[107]對(duì)于樁-網(wǎng)支承路堤的整體穩(wěn)定性提出了建議方法，即仍采用傳統(tǒng)的復(fù)合地基穩(wěn)定分析方法進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)樁體和加筋墊層存在時(shí)，將滑動(dòng)面經(jīng)過的樁的作用按下法考慮，如圖1-12所示，即將滑動(dòng)面以下樁的豎向承載力作為阻滑力作用在滑動(dòng)面上，而不是考慮樁體截面的抗剪強(qiáng)度，對(duì)于加筋墊層考慮其最大張拉力提供抗滑貢獻(xiàn)，具體計(jì)算模式見圖1-12。采用傳統(tǒng)的復(fù)合地基穩(wěn)定分析方法計(jì)算時(shí)，通常采用有效應(yīng)力參數(shù)，并考慮孔隙水壓力，但如果進(jìn)行短期穩(wěn)定分析，則應(yīng)采用不排水條件下的參數(shù)。為保證路堤的整體穩(wěn)定性，需要滿足如下條件：

MD?MRS?MRP?MRR

式中，MD為土體滑動(dòng)力矩；MRS為土體抗滑力矩；MRP為樁體提供的抗滑力矩；MRR為加筋墊層提供的抗滑力矩。

其中土體滑動(dòng)力矩MD為：

MD?[?(Wi?biwsi)sin?i]Rd

土體抗滑力矩MRS為：

MRS?[?{cibisec?i?((Wi?biwsi)cos?i?uibisec?i)tan?cvi}]Rd

樁體提供的抗滑力矩MRP為：

MRP??FPiXPi

加筋墊層提供的抗滑力矩MRR為：

MRR?TYi

式中，Wi為條塊i的自重；bi為條塊i的寬度；?i為條塊i的切線與水平線的夾角；ci為條塊i的粘聚力；?cvi為條塊i的內(nèi)摩擦角；ui為作用在條塊i的平均孔隙壓力；wsi為路堤頂面的均布荷載；Rd為圓弧滑動(dòng)面的半徑；FPi為第i根樁的豎向承載力，這里取滑動(dòng)面與樁相交處樁的軸力；Ti為加筋墊層的最大張拉力；XPi為第i根樁到滑動(dòng)中心的水平距離；Y為加筋墊層到滑動(dòng)中心的豎向距離。

圓弧滑動(dòng)中心XP2XiXP1荷載ws路堤Y土條i填土Wibi樁體加筋體樁帽Rd圓弧滑動(dòng)面α地基土體FP1FP2