動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)課件八

NorthChinaElectricPowerUniversityDepartmentofElectricalEngineeringBaoding2008.5-7動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)分析與控制

目錄

一．電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及參數(shù)二．電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析五．直接法在暫態(tài)穩(wěn)定分析中的應(yīng)用

三．電力系統(tǒng)次同步諧振分析四．電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析六．電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析

七．線性最優(yōu)控制系統(tǒng)八．非線性控制系統(tǒng)九．電力系統(tǒng)控制第六章電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析目錄

一．概述二．電壓穩(wěn)定性的基本概念及研究?jī)?nèi)容三．電壓穩(wěn)定性的研究四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析五．改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的技術(shù)

近30年來，電力系統(tǒng)向大機(jī)組，大電網(wǎng)，高電壓和遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展。這對(duì)合理利用能源，提高經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。但也給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來了一些新問題。其中之一就是電壓崩潰惡性事故。70年代以來，國(guó)內(nèi)外的電網(wǎng)發(fā)生了多起以電壓失穩(wěn)為特征的電網(wǎng)瓦解事故。一．概述

1972年7月27日我國(guó)湖北電網(wǎng)的武漢和黃石地區(qū)的電壓崩潰事故，使受端系統(tǒng)全部瓦解；1973年7月12日東北電網(wǎng)的大連地區(qū)電壓崩潰，造成大連地區(qū)全部停電。1978年12月19日法國(guó)電網(wǎng)大停電；1983年12月27日瑞典電網(wǎng)事故；1987年7月23日日本東京大停電；美國(guó)西部1996年7月2日和8月10日連續(xù)兩次大停電事故；因?yàn)殡妷菏Х€(wěn)導(dǎo)致大面積，長(zhǎng)時(shí)間的停電，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)混亂。一．概述

多次大停電事故給人們震動(dòng)很大，再次向電力界敲響了警鐘。我國(guó)電力工業(yè)部也專門組織有關(guān)人員進(jìn)行研究，討論我國(guó)電網(wǎng)的現(xiàn)狀及存在的問題，使電壓穩(wěn)定問題成為關(guān)注的焦點(diǎn)。一．概述

電壓穩(wěn)定的研究可以追溯到40年代，H.M.馬爾柯維奇提出了第一個(gè)電壓穩(wěn)定判據(jù)。但是直到70年代，對(duì)電壓穩(wěn)定性的研究一直處于初級(jí)階段，沒有多大進(jìn)展。人們一直認(rèn)為電壓穩(wěn)定問題是局部的，系統(tǒng)末端的小問題。1978年法國(guó)電網(wǎng)的災(zāi)難性電壓崩潰事故使電壓穩(wěn)定問題受到關(guān)注。這次典型的電壓崩潰事故使法國(guó)電網(wǎng)70%以上的用戶停電。電壓穩(wěn)定問題已經(jīng)是影響整個(gè)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的大問題。一．概述

70年代末期開始，人們對(duì)電壓穩(wěn)定問題進(jìn)行了大量的研究工作。由于有記錄的電壓崩潰事故離初始故障的時(shí)間都比較長(zhǎng)，早期普遍認(rèn)為電壓穩(wěn)定是一個(gè)靜態(tài)問題，研究的重點(diǎn)集中在靜態(tài)機(jī)理探討和基于潮流方程的極限運(yùn)行狀態(tài)的求取。隨后遇到的困難使人們認(rèn)識(shí)到電壓穩(wěn)定問題的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)研究的必要性，研究人員反過來重視了對(duì)電壓崩潰現(xiàn)象的物理本質(zhì)的探討，動(dòng)態(tài)機(jī)理分析和建模等方面的研究。一．概述

到目前為止，電壓穩(wěn)定性研究已取得了很大的進(jìn)展，但離實(shí)際要求還差得很遠(yuǎn)。電壓穩(wěn)定性的理論體系還未建立，甚至對(duì)于電壓穩(wěn)定破壞的機(jī)理尚有許多不同的觀點(diǎn)。這一方面的工作還有待進(jìn)一步地開展。一．概述

關(guān)于電壓穩(wěn)定性的定義至今仍存在分歧。1990年IEEE將電壓穩(wěn)定性定義為“系統(tǒng)維持電壓的能力。當(dāng)負(fù)荷導(dǎo)納增大時(shí)，負(fù)荷功率也隨之增大，并且功率和電壓都是能控的?！彪妷罕罎⑹侵赣捎陔妷翰环€(wěn)定所導(dǎo)致的系統(tǒng)內(nèi)大面積，大幅度的電壓下降的過程。CIGRE于1993年把電壓穩(wěn)定研究分為靜態(tài)電壓穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定，又進(jìn)一步將動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定分為小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定，暫態(tài)電壓穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定。二．電壓穩(wěn)定性的基本概念及研究?jī)?nèi)容電壓穩(wěn)定性和和功角穩(wěn)定性性的研究側(cè)重重點(diǎn)不同，如如何認(rèn)識(shí)二者者的聯(lián)系迄今今仍無定論。。兩種極端的的情況是：⑴一臺(tái)同步發(fā)電電機(jī)經(jīng)一個(gè)電電抗接于無窮窮大母線（純純“功角穩(wěn)定定性”）；⑵一臺(tái)同步發(fā)電電機(jī)經(jīng)一個(gè)電電抗接于“靜靜態(tài)”負(fù)荷（（純“電壓穩(wěn)穩(wěn)定性”）。。伴隨功角不穩(wěn)穩(wěn)定出現(xiàn)的電電壓下降，具具有伴隨電壓壓不穩(wěn)定出現(xiàn)現(xiàn)的電壓崩潰潰的某些現(xiàn)象象。但電壓失失控不一定包包含大的或越越來越大的功功角偏離。二．電壓穩(wěn)定定性的基本概概念及研究?jī)?nèi)內(nèi)容現(xiàn)在普遍被接接受的觀點(diǎn)是是電力系統(tǒng)中中靜態(tài)電壓水水平主要由無無功功率平衡衡條件決定。。許多文獻(xiàn)把電電壓崩潰歸結(jié)結(jié)為由于系統(tǒng)統(tǒng)不能滿足無無功需求的增增加，在某些些不良運(yùn)行點(diǎn)點(diǎn)或當(dāng)系統(tǒng)受受到較大擾動(dòng)動(dòng)后，因?yàn)榘l(fā)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)和和負(fù)荷端電壓壓下降，負(fù)荷荷需求減少，，系統(tǒng)能保持持電壓相對(duì)穩(wěn)穩(wěn)定。隨后，，由于帶負(fù)荷荷調(diào)壓變壓器器的連續(xù)調(diào)節(jié)節(jié)使負(fù)荷端電電壓升高，供供電得以恢復(fù)復(fù)，同時(shí)帶負(fù)負(fù)荷調(diào)壓變壓壓器一次側(cè)電電壓下降，電電流上升，發(fā)發(fā)電機(jī)無功越越限，其連鎖鎖反應(yīng)使負(fù)荷荷電壓下降，，電壓穩(wěn)定破破壞。二．電壓穩(wěn)定定性的基本概概念及研究?jī)?nèi)內(nèi)容電力系統(tǒng)有功功功率和無功功功率不能截截然分開進(jìn)行行分析，電壓壓崩潰既于無無功功率相關(guān)關(guān)，也于有功功功率相關(guān)。。電壓穩(wěn)定的研研究工作按照照其目的不同同目前分為三三大類：電壓壓崩潰的機(jī)理理探討，電壓壓穩(wěn)定安全計(jì)計(jì)算和預(yù)防措措施研究。二．電壓穩(wěn)定定性的基本概概念及研究?jī)?nèi)內(nèi)容電壓崩潰機(jī)理理探討的目的的是要弄清楚楚主導(dǎo)電壓崩崩潰發(fā)生發(fā)展展的本質(zhì)因素素，電壓穩(wěn)定定問題和電力力系統(tǒng)其它問問題的相互關(guān)關(guān)系，以及電電力系統(tǒng)中各各種元件對(duì)電電壓穩(wěn)定性的的影響，并建建立分析電壓壓穩(wěn)定問題的的適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)統(tǒng)模型。早期的靜態(tài)研研究中的機(jī)理理認(rèn)識(shí)集中在在曲曲線線和曲線分析，潮潮流多解的穩(wěn)穩(wěn)定性分析和和基于靈敏度度系數(shù)的物理理概念討論。。動(dòng)態(tài)因素受到到重視后，負(fù)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特特性，有載調(diào)調(diào)壓變壓器（（OLTC）的負(fù)調(diào)壓作作用受到了普普遍關(guān)注。二．電壓穩(wěn)定定性的基本概概念及研究?jī)?nèi)內(nèi)容目前普遍認(rèn)為為無功功率的的平衡，發(fā)電電機(jī)無功出力力的限制，OLTC的動(dòng)態(tài)特性和和負(fù)荷的動(dòng)態(tài)態(tài)特性與電壓壓崩潰關(guān)系密密切。但目前對(duì)電壓壓崩潰機(jī)理認(rèn)認(rèn)識(shí)還不一致致，不同研究究人員所采用用的系統(tǒng)模型型也有很大差差別，因此迫迫切需要全面面深入地開展展電壓失穩(wěn)機(jī)機(jī)理的探討。。負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性性是探討電壓壓失穩(wěn)機(jī)理的的關(guān)鍵，建立立適合于電壓壓穩(wěn)定研究的的負(fù)荷模型已已受到重視。。二．電壓穩(wěn)定定性的基本概概念及研究?jī)?nèi)內(nèi)容電壓穩(wěn)定與同同步穩(wěn)定研究究一樣，求解解穩(wěn)定裕度是是十分關(guān)鍵的的工作。據(jù)此此我們可以分分析系統(tǒng)的狀狀況，采取控控制措施，保保證系統(tǒng)安全全運(yùn)行。電壓穩(wěn)定安全全指標(biāo)計(jì)算包包括兩個(gè)方面面：尋找恰當(dāng)當(dāng)?shù)陌踩笜?biāo)標(biāo)和快速又有有足夠靈敏度度的計(jì)算方法法。已提出的安全全指標(biāo)主要有有：各類靈敏敏度指標(biāo)，潮潮流雅可比矩矩陣奇異值指指標(biāo)，臨界電電壓指標(biāo)和裕裕度指標(biāo)。。二．電壓穩(wěn)定定性的基本概概念及研究?jī)?nèi)內(nèi)容裕度指標(biāo)的線線性很好，但但涉及臨界點(diǎn)點(diǎn)的求取，因因?yàn)槌绷餮趴煽杀染仃嚻娈惍惤o計(jì)算帶來來困難。目前前已經(jīng)在這方方面做了許多多工作。其它的指標(biāo)只只用到系統(tǒng)當(dāng)當(dāng)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)的信息，計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)單，但但線性較差，，稱之為狀態(tài)態(tài)指標(biāo)比較貼貼切。目前需需要解決以下下三個(gè)問題：：⑴快速準(zhǔn)確的裕裕度指標(biāo)計(jì)算算方法；⑵根據(jù)動(dòng)態(tài)機(jī)理理對(duì)各類指標(biāo)標(biāo)的合理性，，準(zhǔn)確性進(jìn)行行檢驗(yàn)，為運(yùn)運(yùn)行部門選擇擇指標(biāo)提供依依據(jù)；⑶在快速算法中中計(jì)及影響電電壓穩(wěn)定的主主要?jiǎng)討B(tài)元件件的作用。比比如發(fā)電機(jī)無無功越限和負(fù)負(fù)荷特性的影影響等。二．電壓穩(wěn)定定性的基本概概念及研究?jī)?nèi)內(nèi)容預(yù)防措施的研研究，以日本本和法國(guó)采取取的事故對(duì)策策最為出色。。前者強(qiáng)調(diào)增增強(qiáng)事故狀態(tài)態(tài)下的電壓控控制能力，后后者基于對(duì)電電壓崩潰過程程階段的劃分分，側(cè)重于事事故發(fā)生前的的緊急狀態(tài)下下的預(yù)防措施施。目前普遍認(rèn)為為：加強(qiáng)無功功備用，提高高緊急狀態(tài)下下的無功應(yīng)變變能力，防止止無功功率的的遠(yuǎn)距離傳輸輸，緊急切負(fù)負(fù)荷，閉鎖甚甚至反調(diào)OLTC是預(yù)防嚴(yán)重事事故的有效措措施。二．電壓穩(wěn)定定性的基本概概念及研究?jī)?nèi)內(nèi)容由于對(duì)電壓穩(wěn)穩(wěn)定性機(jī)理的的認(rèn)識(shí)有一個(gè)個(gè)過程，對(duì)電電壓穩(wěn)定性的的研究可分為為三個(gè)階段：：第一階段，從從馬爾柯維奇奇提出第一個(gè)個(gè)電壓穩(wěn)定判判據(jù)到20世紀(jì)70年代中期，這這是電壓穩(wěn)定定問題未引起起足夠重視的的階段；第二階段，從從20世紀(jì)70年代末期到80年代中期，是是注重電壓靜靜態(tài)機(jī)理研究究的階段；第三階段，從從20世紀(jì)80年代中期起，，是以電壓動(dòng)動(dòng)態(tài)機(jī)理探討討為基礎(chǔ)的研研究階段。目目前的一些研研究方法和結(jié)結(jié)論，是第一一階段和第二二階段的結(jié)果果，在考慮電電壓動(dòng)態(tài)機(jī)理理時(shí)，有些方方法和結(jié)論需需要修正。三．電壓穩(wěn)定定性的研究按研究采用的的模型劃分，，對(duì)電壓穩(wěn)定定性的研究可可以分為四大大類：基于物理概念念的定性分析析，基于潮流方程程的靜態(tài)方法法，基于線性化動(dòng)動(dòng)態(tài)方程的小小干擾分析方方法和基于非線性動(dòng)動(dòng)態(tài)方程的時(shí)時(shí)域仿真計(jì)算算。三．電壓穩(wěn)定定性的研究1.基于物理概念念的定性分析析定性分析對(duì)于于指導(dǎo)研究方方向非常重要要。基于“發(fā)發(fā)電機(jī)-輸電線-負(fù)荷”模型型導(dǎo)出曲曲線，曲曲線和和曲線，依此展展開分析是最最直觀的一種種研究方法。。在第二階段因因?yàn)閷㈦妷悍€(wěn)穩(wěn)定劃為靜態(tài)態(tài)問題，使研研究走了一段段彎路。某些些靈敏度判據(jù)據(jù)，曲曲線機(jī)機(jī)理解釋都是是在簡(jiǎn)化條件件下得出的，，在應(yīng)用到復(fù)復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)往往往不成立。。因此，目前前迫切需要全全面檢驗(yàn)現(xiàn)有有的有關(guān)電壓壓穩(wěn)定問題的的定性認(rèn)識(shí)的的正確性。三．電壓穩(wěn)定定性的研究2.基于潮流方程程的靜態(tài)研究究基于潮流方程程的靜態(tài)研究究方法主要有有:最大功率法，，靈敏度分析方方法，潮流多解方法法和雅可比矩陣奇奇異方法。三．電壓穩(wěn)定定性的研究⑴最大功率法當(dāng)負(fù)荷需求超超出電力網(wǎng)絡(luò)絡(luò)傳輸功率極極限時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)異異?，F(xiàn)象，其其中包括電壓壓失穩(wěn)。這是是一種樸素的的物理觀點(diǎn)。。把電力網(wǎng)絡(luò)絡(luò)輸送功率的的極限作為靜靜態(tài)電壓穩(wěn)定定臨界點(diǎn)正是是最大功率法法的基本原則則。常用的最最大功率判據(jù)據(jù)有：任意負(fù)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有有功功率判據(jù)據(jù)，無功功率率判據(jù)以及所所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的復(fù)功率之之和最大判據(jù)據(jù)。許多作者者采用最大功功率判據(jù)作為為臨界點(diǎn)判據(jù)據(jù)。三．電壓穩(wěn)定定性的研究⑵靈敏度分析方方法靈敏度分析方方法利用系統(tǒng)統(tǒng)中某些量的的變化關(guān)系來來分析穩(wěn)定問問題。常見的的靈敏度判據(jù)據(jù)有，其中分分別為為節(jié)點(diǎn)和節(jié)節(jié)點(diǎn)的的電壓和無功功功率注入量量，為為電網(wǎng)輸送送給負(fù)荷節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的無功功率率的總和與負(fù)負(fù)荷需求的無無功功率之差差。三．電壓穩(wěn)定定性的研究把靈敏度判據(jù)據(jù)推廣到復(fù)雜雜系統(tǒng)中，則則轉(zhuǎn)化為對(duì)某某種形式的雅雅可比矩陣的的數(shù)學(xué)性質(zhì)的的判斷。在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中中，各類靈敏敏度判據(jù)是相相互等價(jià)的，，且能準(zhǔn)確反反映系統(tǒng)輸送送功率的極限限能力。但在推廣到復(fù)復(fù)雜系統(tǒng)后，，則彼此不再再總是一致，，也不一定能能反映系統(tǒng)的的極限輸送能能力。三．電壓穩(wěn)定定性的研究四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析圖4-1負(fù)荷點(diǎn)的電壓壓崩潰過程四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析在電力需求不不斷增加，受受端系統(tǒng)不斷斷擴(kuò)大，負(fù)荷荷容量不斷集集中，而電源源又遠(yuǎn)離負(fù)荷荷中心的情況況下，當(dāng)輸電電系統(tǒng)帶重負(fù)負(fù)荷時(shí)，會(huì)出出現(xiàn)圖4-1所示電壓不可可控制且連續(xù)續(xù)下降的電壓壓不穩(wěn)定現(xiàn)象象。圖中示出出110kv和6kv母線電壓的崩崩潰過程。開開始時(shí)母線電電壓自發(fā)下降降，電動(dòng)機(jī)制制動(dòng)。電壓崩崩潰的基本特特征是電壓和和有功功率數(shù)數(shù)值減小，無無功功率增大大。圖中電壓壓崩潰后的振振蕩是由于同同步電機(jī)的非非同步運(yùn)行引引起的。電力系統(tǒng)的電電壓穩(wěn)定性是是電力系統(tǒng)維維持負(fù)荷電壓壓水平的能力力。它與電力力系統(tǒng)中的電電源配置，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)運(yùn)行方式，負(fù)負(fù)荷特性等因因素有關(guān)。往往往由于電力力系統(tǒng)電壓的的擾動(dòng)，線路路阻抗突然增增大，功率減減小或負(fù)荷的的增大而誘發(fā)發(fā)電壓的不穩(wěn)穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)導(dǎo)致電壓崩潰潰，造成大面面積停電。所所以，電壓穩(wěn)穩(wěn)定性是電力力系統(tǒng)穩(wěn)定性性的一部分。。確定電力系系統(tǒng)電壓穩(wěn)定定性條件是電電力系統(tǒng)穩(wěn)定定性分析的重重要內(nèi)容之一一。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析1.電壓穩(wěn)定性分分析下面以“發(fā)電電機(jī)-輸電線-負(fù)荷”簡(jiǎn)單單模型來說明明靜態(tài)電壓穩(wěn)穩(wěn)定性。如圖4-2，設(shè)電源點(diǎn)的的電壓為，，經(jīng)過阻阻抗的線路，對(duì)一一功率為的的負(fù)荷荷供電，這時(shí)時(shí)負(fù)荷端的電電壓為。?？蓪懗龉┕╇姽β史匠坛淌剑海?-1）（4-2）四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析在給定的情況況下，從二式式中消去角，，得得（4-3）由式（4-3）可得（4-4）圖4-2簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)統(tǒng)示意圖四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析如果給定送、、受端的電壓壓，則上式表表示一個(gè)在坐標(biāo)系（-垂直軸，-水平軸，以負(fù)負(fù)荷吸收的功功率為正值））上以為為圓圓心，以為為半半徑的一個(gè)圓圓。如果以為為參參變量，則可按上式得圖圖4-3所示的一簇圓。每一個(gè)個(gè)圓表示在給給定受端電壓為的的條條件下和和的關(guān)系。圖4-3電力系統(tǒng)圓圖圖四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析從圖可知，在在給定的的情況下下，負(fù)荷吸收收的無功功率率越小，受端端的電壓越高高。增大大時(shí)，為了維維持輸電容量量和受端電壓壓，必須增加加受端系統(tǒng)的的無功功率補(bǔ)補(bǔ)償容量。要要維持較高電電壓時(shí)，甚至至要向系統(tǒng)輸輸入無功功率率。這一簇圓圓的共同切線線代表允許存存在的運(yùn)行方方式的極限邊邊界，在該切切線的上側(cè)是是不可能存在在的運(yùn)行方式式，切線的下下側(cè)是可以運(yùn)運(yùn)行的區(qū)域。。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析進(jìn)一步分析這這個(gè)簡(jiǎn)單電力力系統(tǒng)的輸電電特性時(shí)，可可從式（4-3）解出與與和和的的關(guān)系（4-5）式中：因?yàn)殡妷旱牡姆抵当仨毷堑牡膶?shí)實(shí)數(shù)，,所以，即。。在在給定，，或功功率因數(shù)的情情況下，可得得如圖4-4所示的三組受受端負(fù)荷功率率與電壓的的關(guān)關(guān)系曲線。作作圖時(shí)設(shè)定。。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析圖4-4負(fù)荷與受端電電壓的關(guān)系aP給定；bQ給定；cCosφ給定四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析與分析發(fā)電機(jī)機(jī)同步運(yùn)行的的功角穩(wěn)定性性相似，在同同一負(fù)荷情況況下，可得到到兩個(gè)不同的的負(fù)荷端電壓壓值。其中較較大的電壓值值是是屬于靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定的運(yùn)行方方式，另一個(gè)個(gè)較小的電壓壓值則則是靜態(tài)不不穩(wěn)定的。隨隨著負(fù)荷的增增加，相應(yīng)應(yīng)減小，而相相應(yīng)應(yīng)增大。這兩兩個(gè)電壓值逐逐漸趨近。當(dāng)當(dāng)負(fù)荷功率達(dá)達(dá)到極限值（（或或））時(shí)時(shí)，。。這時(shí)對(duì)應(yīng)的的負(fù)荷端功率率對(duì)電壓的導(dǎo)導(dǎo)數(shù)或，，這這就是電壓靜靜態(tài)穩(wěn)定的判判據(jù)。這個(gè)極限情況況相應(yīng)于式（（4-5）中，，即（4-6）在給定（（或））的情況下下，可從（4-6）式求出極限限情況的（（或）），然后后可得出極限限情況時(shí)的負(fù)負(fù)荷端電壓（（4-7）假定負(fù)荷的有有功功率為給給定值，，則由（（4-6）式可求得：：（4-8）將式（4-8）代入（4-7）即可求出相相應(yīng)的極限電電壓。。一般用表表示節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定定裕度。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析從圖4-4可看出，隨著著的的增大，受端端必須有足夠夠的無功功率率補(bǔ)償才能維維持受端電壓壓。。同時(shí)，越越大，越越大。這這表示正常運(yùn)運(yùn)行電壓距極極限電壓越近近，電壓穩(wěn)定定裕度減小。。假定負(fù)荷的無無功功率為給給定值，，則由（（4-6）式可求得：：（4-9）將式（4-9）代入（4-7）即可求出相相應(yīng)的極限電電壓。。從圖4-4可看出，增大大受端系統(tǒng)的的無功功率補(bǔ)補(bǔ)償就是使受受端吸收的無無功功率減少少，的極大大值和極限電電壓值將增大大，這有利于于節(jié)點(diǎn)的電壓壓穩(wěn)定性。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析假定負(fù)荷的功功率因數(shù)為為給定定值，則由（（4-6）式可求得：：（4-10）相應(yīng)的極限電電壓（（4-11）圖4-4中的虛線即表表示不同情情況況下的極限曲曲線，虛線右右側(cè)的區(qū)域是是電壓穩(wěn)定區(qū)區(qū)域，而左側(cè)側(cè)是不穩(wěn)定區(qū)區(qū)域。從上述述簡(jiǎn)單系統(tǒng)的的分析可知，，在給定電力力系統(tǒng)的電源源配置和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)的條件件下，隨著節(jié)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的增增長(zhǎng)，為了維維持負(fù)荷端電電壓，必須減減少負(fù)荷的無無功功率（增增大功率因數(shù)數(shù)）或增大無無功功率的補(bǔ)補(bǔ)償，不然節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓將下下降，當(dāng)電壓壓下降低于極極限電壓值時(shí)時(shí)就不能維持持穩(wěn)定運(yùn)行。。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性分析2.電源對(duì)負(fù)荷點(diǎn)點(diǎn)電壓的影響響下面再討論電電源側(cè)電壓對(duì)對(duì)負(fù)荷荷節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)穩(wěn)定性的影響響。在給定和和的的條條件下，從式式（4-4）可得出如圖圖4-5所示的和和的的關(guān)系曲線線。對(duì)應(yīng)于一一個(gè)可得到兩個(gè)不不同的負(fù)荷端端電壓值，其其中較大的是靜態(tài)穩(wěn)定的的運(yùn)行方式，，另一個(gè)較小小的電壓值是是靜態(tài)態(tài)不穩(wěn)定的運(yùn)運(yùn)行方式。隨隨著的的減小，相相應(yīng)減小，，相應(yīng)增大大。當(dāng)達(dá)達(dá)到極限值值時(shí)時(shí)，。。（4-12）（4-13）四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析圖4-5電源端和負(fù)荷端電電壓關(guān)系圖圖4-6節(jié)點(diǎn)綜合負(fù)荷的穩(wěn)穩(wěn)定性四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析相應(yīng)的電壓靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定極限條件可由由式（4-3）得出：（4-14）前面討論節(jié)點(diǎn)電壓壓穩(wěn)定性時(shí)，沒有有考慮負(fù)荷的電壓壓特性。根據(jù)負(fù)荷荷特性，節(jié)點(diǎn)負(fù)荷荷的功率隨電壓的的變化有很大的增增減，特別是無功功功率的變化更為為顯著。如圖4-6所示的綜合負(fù)荷無無功功率與電壓的的關(guān)系曲線1，當(dāng)電壓偏離額定定值時(shí)，，電壓的增大將使使電動(dòng)機(jī)和變壓器器所消耗的勵(lì)磁無無功功率增加；而而電壓的下降使鐵鐵芯吸收的勵(lì)磁功功率減少，因而負(fù)負(fù)荷的無功功率相相應(yīng)減少。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析但當(dāng)電壓進(jìn)一步下下降時(shí)，在電動(dòng)機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)差增大直至至電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)的過過程中，電動(dòng)機(jī)將將吸收大量的無功功功率。圖4-6同時(shí)示出電源經(jīng)輸輸電線路向受端節(jié)節(jié)點(diǎn)提供的無功功功率與受端電壓的的特性曲線2。正常運(yùn)行時(shí)，曲曲線1和曲線2相交于點(diǎn)和和點(diǎn)，其中中點(diǎn)是穩(wěn)定定的運(yùn)行點(diǎn)。當(dāng)系系統(tǒng)電壓變化時(shí)（（如電壓降低），，系統(tǒng)提供的無功功功率增加而負(fù)荷荷吸收的無功功率率減少，結(jié)果使節(jié)節(jié)點(diǎn)的無功功率供供大于求，所以節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓上升，趨趨向點(diǎn)。相相應(yīng)的穩(wěn)定條件為為：（（4-15）四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析其中：為節(jié)點(diǎn)1輸送到節(jié)點(diǎn)2的無功功率；為節(jié)節(jié)點(diǎn)2負(fù)荷吸收的無功功功率。當(dāng)改變節(jié)點(diǎn)無功功功率的供需特性，，如圖4-6曲線，，使曲線相切，，即，，此此時(shí)為極限狀態(tài)。。3．并聯(lián)電容器對(duì)電電壓穩(wěn)定性的影響響在系統(tǒng)運(yùn)行中，為為了減少無功功率率的不合理流動(dòng)，，提高局部地區(qū)的的電壓，在負(fù)荷側(cè)側(cè)的變電所或負(fù)荷荷端并接并聯(lián)電容容器，改善功率因因數(shù)，減少線損，，提高負(fù)荷端的電電壓。并聯(lián)電容器器產(chǎn)生的無功功率率為：（4-55）它與電壓的平方方成正比（如圖4-8(a)中曲線）。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析圖4-7并聯(lián)電容器與調(diào)壓壓變壓器圖圖4-8并聯(lián)電容器對(duì)負(fù)荷荷穩(wěn)定性的影響四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析并聯(lián)電容器對(duì)電壓壓穩(wěn)定性的影響要要根據(jù)具體情況來來確定。下面分兩兩種情況來討論。。⑴在接入電容器前電電壓偏低，接入后后不進(jìn)行任何電壓壓調(diào)整。并聯(lián)電容容器的接入使負(fù)荷荷點(diǎn)的無功功率特特性從變變成。負(fù)負(fù)荷無功功率特性性與供電無功功率率特性的的交點(diǎn)由1變到2。這表明接入電容容器后，負(fù)荷端電電壓由升升到。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析⑵并聯(lián)電容器用來提提高功率因數(shù)，接接入電容器后在正正常情況下要改變變變壓器分接頭來來調(diào)整電壓。此時(shí)時(shí)，由于改變變壓壓器分接頭，相應(yīng)應(yīng)改變了的的特性，使負(fù)荷荷端電壓回復(fù)到原原始電壓。。由圖4-8(b)可看出，接入電容容器后，正常電壓壓與極限電壓之間間的差距減小，對(duì)對(duì)電壓穩(wěn)定性不利利。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析4．帶負(fù)荷自動(dòng)調(diào)分分接頭對(duì)電壓穩(wěn)定定性的影響上述討論是考慮負(fù)負(fù)荷緩慢變化的靜靜態(tài)電壓穩(wěn)定問題題。在大干擾后，，系統(tǒng)運(yùn)行方式在在進(jìn)行一次調(diào)整后后，將在一較低電電壓水平下運(yùn)行。。這種情況下影響響電壓穩(wěn)定性的主主要因素有：⑴負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性；；⑵變壓器的自動(dòng)帶負(fù)負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭；；⑶發(fā)電機(jī)最大轉(zhuǎn)子勵(lì)勵(lì)磁電流保護(hù)引起起的發(fā)電機(jī)斷開。。由于這些因素的影影響都有一定的延延時(shí)，所以大干擾擾后的電壓崩潰往往往要在幾分鐘甚甚至更長(zhǎng)時(shí)間以后后。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析圖4-9變壓器分接頭變化化對(duì)運(yùn)行特性的影影響四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析電壓下降時(shí)，由于于負(fù)荷特性，負(fù)荷荷從系統(tǒng)吸取的無無功功率要相應(yīng)減減少，這在一定程程度上起著自動(dòng)維維持電壓的作用，，使系統(tǒng)在一個(gè)接接近初始狀態(tài)的運(yùn)運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行。但是是，帶負(fù)荷調(diào)節(jié)變變壓器將根據(jù)負(fù)荷荷側(cè)電壓的下降程程度自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓壓器的分接頭，力力圖使負(fù)荷側(cè)電壓壓恢復(fù)到整定值。。這使負(fù)荷從系統(tǒng)統(tǒng)吸取的無功功率率也相應(yīng)增加，惡惡化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)，從而使負(fù)荷側(cè)側(cè)電壓進(jìn)一步降低低。如此反復(fù)循環(huán)環(huán)，直到變壓器的的分接頭達(dá)到極限限位置。四．簡(jiǎn)單系統(tǒng)電壓壓靜態(tài)穩(wěn)定性分析析所以，在接近電壓壓穩(wěn)定極限時(shí)，變變壓器分接頭的調(diào)調(diào)整將使系統(tǒng)提前前進(jìn)入電壓不穩(wěn)定定區(qū)域（見圖4-9），使原來可以在在較低電壓水平下下維持穩(wěn)定運(yùn)行的的系統(tǒng)發(fā)生電壓崩崩潰。這就是帶負(fù)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓壓器分接頭在電壓壓崩潰過程中起的的副作用。在電力系統(tǒng)運(yùn)行方方式變化時(shí)，如發(fā)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁電流達(dá)到其最大大極限值，保護(hù)裝裝置會(huì)使發(fā)電機(jī)斷斷開，這將使系統(tǒng)統(tǒng)的無功功率缺額額擴(kuò)大，在嚴(yán)重情情況下加快電壓崩崩潰的過程