电力系统稳定性

电力系统稳定性（精选12篇）

电力系统稳定性 篇1

一、什么是电力系统的稳定性, 可靠性?

电力系统的任务是向用户提供源源不断、质量合格的电能。由于电力系统各种设备, 包括发电机、变压器、输电线路、断路器等一次设备及与之配套的二次设备, 都会发生不同类型的故障, 从而影响电力系统正常运行和对用户正常供电。电力系统故障, 对电力企业、用户和国民经济某些环节, 都会造成不同程度的经济损失。随着社会现代化进程的加快, 生产和生活对电源的依赖性也越来越大, 而停电造成的损失也日益增大。因此, 要求电力系统应有很高的稳定性和可靠性。

我国“七五”期间, 电站建设总规模为6000万千瓦至6500万千瓦, 主要是20万千瓦以上机组。而我国单机容量20万千瓦至32万千瓦机组的可靠性指标—可用率低于国外先进水平5%一12%, 如果能将发电机组可用率提高5%, 则相当于同期在国家不增加投资的情况下, 多增加300万千瓦至325万千瓦发电容量, 这是非常大的经济效益。可靠性一般可理解为:元件、设备、系统等在规定的条件下和预定的时间内, 完成其规定功能的性能。电力系统的可靠性是指在规定频率和一定的电压偏移范围内, 保证电力供应的性能。电力系统可靠性基本上可以用供电不间断性和可维修性来描述。

电力系统运行可靠性, 就是系统承受这样或那样扰动的能力, 可以以系统的稳定程度来描述。系统稳定又可分为在系统中常发生的小扰动时的静稳定性和大扰动时的动稳定性。扰动是多种多样的, 例如, 输电线短路、失去发电功率、增加负荷或甩负荷等等。

电力系统可靠性取决于发供电设备和线路的可靠性、电力系统结构和接线、备用容量、运行方式 (静态稳定和动态稳定储备) 以及防止事故连锁发展的能力。

二、为什么要提高电力系统稳定性?

电力系统是由发电、供电和用电设备组合在一起的一个整体, 各设备之间相互关联, 某一个设备运行情况变化 (如参数改变、发生事故等) , 都会影响到其他设备, 有时甚至会波及整个电力系统。因此, 当电力系统的生产秩序遭受扰乱时, 系统应能自动地迅速消除扰乱, 继续正常工作, 这就是电力系统应该具备的稳定运行能力。这种能力的大小取决于系统结构、设备性能和运行参数等多方面的因素。换言之, 对于具体的电力系统, 保持稳定运行的能力有大小, 如果超过能力的限度, 电力系统就会失去稳定, 发电机就不能正常发电, 用户就不能正常用电, 并且引起系统运行参数的巨大变化, 往往会造成大面积停电事故。可见电力系统稳定运行是关系安全生产的重大问题。

通常, 为了分析方便, 把电力系统稳定分为两类:静态稳定和动态稳定。静态稳定是指发电机在稳定状态运行时, 经受某种极其微弱的干扰后, 能自动恢复到原来运行状态的能力, 其恢复能力用静态稳定储备系数来衡量。电力系统具备静态稳定性是正常运行的基本条件。动态稳定是指电力系统受到大的干扰时, 例如:大容量负荷突然切除;运行中发电设备突然切除;以及发生短路故障等等, 能从原来的状态迅速过渡到新的运行状态, 并在新的状态下稳定运行的能力。

为了防止发生电力系统稳定破坏事故, 调度人员应该进行计算和分析工作, 掌握稳定情况, 寻求提高稳定性的措施, 在进行电力系统运行和事故处理时, 也应该保持足够的发电储备。

三、电力系统稳定运行的基本要求是什么?

为了保证电力系统稳定运行, 电力系统必须满足以下要求:

(1) 为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平, 系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量, 并有必要的调节手段。在正常负荷波动和调节有功、无功潮流时, 均不应发生自发振荡。

(2) 要有合理的电网结构。

(3) 在正常方式 (包括正常检修方式) 下, 系统任意一个元件 (发电机、线路设备、变压器、母线) 发生单一故障时, 不应导致主系统发生非同步运行, 不应发生频率崩溃和电压崩溃。

(4) 在事故后经调整的运行方式下, 电力系统仍应有符合规定的静稳定储备, 其他元件按规定的事故过负荷运行。

(5) 电力系统发生稳定破坏时, 必须有预定措施, 以缩小事故范围减少事故损失。

四、电力系统安全稳定性方面存在的问题

随着计算机技术、通讯技术、控制技术以及电力电子技术的飞速发展及其在电力系统中的应用, 有关电力系统的安全稳定性分析方面出现了许多亟待探讨的问题, 主要体现在以下几个方面:

(一) 电力系统中的数据利用

电力系统的数据包括数字仿真数据及系统中各种装置所采集的实测数据, 例如管理信息系统、地理信息系统以及各种仿真软件仿真生成的数据。然而工程技术人员通过这些数据所获取的信息量仅仅是全体数据所包含信息量的极少一部分, 隐藏在这些数据之后的极有价值的信息是电力系统各种失稳模式、发展规律及内在的联系, 对电网调度人员来说, 这些信息具有极其重要的参考价值。

(二) 电力系统安全稳定性的定量显示

随着电力市场的形成和发展, 系统将运行在其临界状态附近, 此时安全裕度变小, 调度人员也面临着越来越严峻的挑战。为此, 我们要深入了解在新的市场环境下电力系统全局安全稳定性的本质, 找出电力系统各种失稳模式、内在本质及对其发展趋势的预测, 同时, 我们还需要使用浅显易懂的信息来定量估计系统动态安全水平, 估计各种参变量的稳定极限, 同时使用更多的高维可视化技术, 对电力系统安全稳定的演化过程进行可视化和动态分析、模拟。为调度人员创造一个动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析电力系统的安全稳定问题。

(三) 电力系统安全稳定性的评价及控制

由于电力系统的扰动类型极其复杂多样, 无法完全预测, 调度人员需要更多的专家、更有价值的信息来预测及采取必要的控制措施来保证电力系统的安全稳定运行。这就对安全稳定评估算法的实时性、准确性及智能性提出了挑战。

五、提高电力系统运行的安全稳定性的对策研究

为解决上述问题, 工程技术人员需要掌握系统可能运行空间所蕴含的规律, 并使用不断积累的实测数据直接对系统的安全稳定性进行分析, 在这种情况下, 单凭人力已无法完成这种数据分析任务, 为此, 研究新的智能数据分析方法, 更多地用计算机代替人去完成繁琐的计算及推导工作, 对提高系统运行的安全稳定性具有重要的意义。

(一) 运用数据仓库技术有效利用电力系统中的大量数据

数据仓库是一种面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的数据集合。它就像信息工厂的心脏, 为数据集市提供输入数据, 数据挖掘等探索。

数据仓库具有如下四个重要的特点: (1) 面向主题:主题是在一个较高层次上将数据进行综合、归类并进行分析利用的抽象。面向主题的数据组织方式, 就是在较高层次上对分析对象的数据的完整、一致的描述, 能统一地刻画各个分析对象所涉及的各项数据, 以及数据之间的关系。 (2) 集成的:由于各种原因, 数据仓库的每个主题所对应的数据源在原有的分散数据库中通常会有许多重复和不一致的地方, 而且不同联机系统的数据都和不同的应用逻辑绑定, 所以数据在进入数据仓库之前必须统一和综合, 这一步是数据仓库建设中最关键、最复杂的一步。 (3) 不可更新的:与面向应用的事务数据库需要对数据作频繁的插入、更新操作不同, 数据仓库中的数据所涉及的操作主要是查询和新数据的导入, 一般不进行修改操作。 (4) 随时间不断变化的:数据仓库系统必须不断捕捉数据库中变化的数据, 并在经过统一集成后装载到数据仓库中。同时, 数据仓库中的数据也有存储期限, 会随时间变化不断删去旧的数据, 只是其数据时限远比操作型环境的要长, 操作型系统的时间期限一般是6090天, 而数据仓库中数据的时间期限通常是5-10年。

(二) 运用数据挖掘技术挖掘电力系统中潜在的有用信息

数据挖掘是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中, 提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。

数据挖掘的功能和目标是从数据库中发现隐含的、有意义的知识, 它主要具备以下五大功能: (1) 概念描述。概念描述就是对某类对象的内涵进行描述, 并概括这类对象的有关特征。概念描述分为特征性描述和区别性描述, 前者描述某类对象的共同特征, 后者描述不同类对象之间的区别。 (2) 关联分析。数据关联是数据库中存在的一类重要的可被发现的知识。若两个或多个变量的取值之间存在某种规律性, 就称为关联。关联可分为简单关联、时序关联、因果关联。关联分析的目的是找出数据库中隐藏的关联网。有时并不知道数据库中数据的关联函数, 即使知道也是不确定的, 因此关联分析生成的规则带有可信度。 (3) 聚类。数据库中的记录可被化分为一系列有意义的子集, 即聚类。聚类增强了人们对客观现实的认识, 是概念描述和偏差分析的先决条件。聚类技术的要点是, 在划分对象时不仅考虑对象之间的距离, 还要求划分出的类具有某种内涵描述, 从而避免了传统技术的某些片面性。 (4) 自动预测趋势和行为。数据挖掘技术能够自动在大型数据库中寻找预测性信息, 以往需要进行大量手工分析的问题如今可以迅速直接地由数据本身得出结论。 (5) 偏差检测。数据库中的数据常有一些异常记录, 从数据库中检测这些偏差意义重大。偏差包括很多潜在的知识, 如分类中的反常实例、不满足规则的特例、观测结果与模型预测值的偏差等。

(三) 运用基于风险的暂态稳定评估方法增强对电力系统安全稳定性的评价及控制

基于风险的暂态稳定评估方法首先对评估系统的暂态安全风险逐个元件进行分析, 然后综合给出相应的风险值。这种评估方法不仅可以分析稳定概率性, 也可以定量地分析失稳事件的严重性, 即事故对系统所造成的后果。它能有效地把稳定性和经济性很好地联系在一起, 给出系统暂态稳定风险的指标, 并在一定程度上提高输电线路的传输极限, 这将有利于增加社会效益。

参考文献

[1]张建平, 陈峰.福建电力系统安全稳定性研究[J].福建电力与电工, 2001 (4) .

[2]潘星, 张建平.变频器广泛应用对电力系统的影响[J].变频器世界, 2006 (8) .

电力系统稳定性 篇2

电力系统稳定是一个统一的整体,其稳定性问题当然也应该是一个整体的概念,因 此系统应该只有稳定或不稳定两种状态,这也是早期人们只注意到了电力系统功角稳定 的原因之一电压稳定问题的研究一般是相对于功角稳定而言的,他和功角稳定都从属 于电力系统稳定问题。

电压稳定的失稳特性、扰动大小和时间框架和功角稳定不同,早 期文献一般认为,功角稳定问题是研究发电机在各种情况下的同步运行问题,而电压失 稳是电力系统无功供给无力满足负荷的无功需求的结果,因为通常情况下,电压失稳是 以某些重负荷母线无功缺乏而导致的。即使现在看来,这种观点在很大程度上也是正确 的,但是近年来对电压稳定问题的认识的发展己经说明,电压稳定问题实际上要复杂得 多。

研究电压稳定问题,首先要有电压稳定问题的定义,可是由于该问题研究历史的短 暂因素和问题的复杂性,致使电压稳定问题本身的定义经历了一个很混乱的阶段,一直 不能有一个最终统一的让广大学者和研究部门都接受的定义,直到最近几年这种状态才 稍稍改观,但也仍然不能确定就是最终的定义。 本文的电力系统稳定性定义和分类是基于2004年IEEE和CIGRE联合给出的定义 和分类方法,这种定义和分类目前已被国际电力界广泛采纳。

从物理本质上讲,电力系统的电压稳定性是电力系统维持系统所有的负荷点电压处 于某一规定的运行范围之内的能力,这种能力有时候主要取决于网络输送到负荷的功率 能否满足负荷自身的功率要求。如果网络输送到负荷的功率不能满足负荷自身的功率需 求,负荷电压将会下降,严重时将失稳甚至系统电压崩溃. 随着电力系统的发展及电网规模的扩大,电力系统失稳的机理更加复杂。静态稳定 和暂态稳定曾是早期电力系统稳定的主要问题,随着电网互联向着大电网、超高压、大 机组、远距离的发展,电压失稳、频率失稳和振荡失稳己经成为电力系统失稳的更常见 现象。

IEEE电压稳定工作小组和国际大电网会议的`TF38.02.10工作组在上世纪九十年 代各自给出的定义基础上又在2004年5月,联合在一起开会讨论并给出了一份关于电 力系统稳定性进行重新定义和分类的会议成果报告arm。这份联合报告指出:电压稳定 是指电力系统遭受扰动后系统中所有母线节点电压都能保持在稳定的、可接受的水平, 它在一定程度上反应电力系统保持或恢复负荷需求的能力以及功率供给平衡的能力。 这份研究报告将电力系统稳定分为功角稳定、电压稳定和频率稳定三大类以及众多 子类,具体分类框架所示。

1.大扰动电压稳定:大扰动电压稳定性关心的是大扰动,如:如系统故障、失去负 荷、失去发电机等大扰动之后系统控制电压维持稳定的能力。它由系统、负荷特性、两 者间连续和不连续控制及保护的相互作用所决定。大扰动电压稳定性的判断,需要考虑 系统的非线性响应特性。

2.小干扰电压稳定:小扰动(或小信号)电压稳定性关心的是小扰动(如负荷的缓慢 变化)之后系统控制电压保持稳定的能力。它受负荷特性以及给定时间内的连续和不连 续控制作用的影响。这类问题可能是短期的也可能长期的,在分析时可适当的对系统方 程进行线性化,从而使方程变得简单,计算速度大大提高。 根据研究的时间范畴,还可以将电压稳定分为暂态电压稳定、中期电压稳定和长期 电压稳定所示。

1.短期暂态电压稳定:涉及的时间只有几秒钟,负荷的动态模型很重要,为微分方 程。研究认为,引起暂态电压崩溃的主要原因是短期动态扰动,具体可分为:①短期动 态扰动后失去平衡点;②扰动后平衡点发生振荡(实际系统中未观察到):③由短期动 态造成的吸引域收缩而致使系统在受到随机参数变化或小的离散转移后,缺乏拉回到短 期稳定的平衡点的能力。短期动态扰动这一时段内可能同时出现功角失稳和电压失稳, 由于它们包含相同的元件,区分到底是功角稳定问题还是电压失稳往往很困难。引起暂 态电压崩溃除短期动态扰动的因素外还有长期动态扰动,此种失稳机制也可以划分为三 种情况:①由长期动态扰动造成的短期平衡点丢失;②由于长期动态扰动而造成的短期 动态的振荡不稳定性:③由长期动态扰动造成的短期动态的吸引域收缩而致使系统在受 到随机参数变化或小的离散转移后,缺乏拉回到短期稳定的平衡点的能力.

电力系统稳定性 篇3

【关键词】电力系统；配电网；无功补偿；措施

0.前言

随着国民经济的高速增长，配电网的负荷不断增加。尤其是感性负荷的比例不断提高，加大了峰谷电压的波动和电网的线路损耗。同时，随着工农业的发展，配电网的规模也越来越庞大，越来越复杂，仍然凭借过去简单电网的经验来控制补偿设备的配置，已经不能使配电网的电压和有功损耗得到有效控制。一方面，无功不足将导致系统电压降低，用电设备不能充分利用，甚至会引发电压 崩溃等一系列事故，如1970年美国纽约大停电和1987年东京大停电都是由于高峰负荷 时无功不足而造成电压崩溃，进而导致系统瓦解。无功过剩也会恶化系统电压，危害系统和设备的安全，而且过多的无功备用又会浪费不必要的投资。另外，假如系统仅以发电机无功出力来平衡无功，将会有大量无功在系统中流动，使线路电压降增大、线路损耗增加、供电的经济性下降。总之，合理的无功电源配置能有效的降低网损，保证电压质量、预防事故发生或防止事故的扩大，从而提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。

1.无功补偿的原理

电网输出的功率包括两部分；一是有功功率；二是无功功率.直接消耗电能，把电能转变为机械能，热能，化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；不消耗电能；只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率，如电磁元件建立磁场占用的电能，电容器建立电场所占的电能.而大部分的工厂企业的设备都为感性负载，如：变压器、电动机，电流在电感元件中作功时，电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时，电流滞后电压90℃.在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能作功的能力，这就是无功补偿的道理。

2.实施无功补偿的意义

2.1对电压的影响

2.2对线损的影响

3.电力电容器无功补偿的实施措施

3.1 补偿原理

所谓电容器补偿，就是在变电所母线或用电设备上并联电力电容器，从而提高供电系统的功率因数和电压质量。

现实中绝大多数电器设备均为感性电抗，从而导致电流I（R+L）置后于电压一个相位角φI， 并联电容器以后，即我们引入一个超前电流IC，使得φ1接近于零值，从而达到不使供电设备传输过多无功的目的。

3.2 补偿方式

从电力网无功功率的损耗来看，各级电网和输配电设备均消耗一定无功，为了更好的提高电压质量降低线损应采用“整体补偿”和“分散补偿”相结合的补偿原则。

所谓整体补偿，就是将一定容量的电容器装于变电所的10kV母线上，用以大体平衡整体变电所的无功功率，以保证上一级供电线路的功率因数，减少了高压线路的无功损耗。

所谓分散补偿，就是指将一定容量的电容器装设于无功损耗较大（或者说是功率因数较低）的低压用户端，从而平衡过多无功，不向线路反送，降低了配电线路中的无功电流，使配电线路的有功损耗变小。

3.3 最优补偿

实际补偿过程中，电容器容量的选择是一个十分重要的问题，如果我们选择的容量过小，则起不到很好的补偿作用；如果容量选择过大，使供电回路电流í的相位超前于电压ù，就会产生过补偿，将会引起变压器二次电压升高，导致电力线路及电容器自我的损耗增加。

在变电所补偿电容的选择时应结合网内无功潮流的分布及配电线路用户的无功补偿水平来考虑，由于变电所一般均设两台变压器、二次侧接线又可分两段接线，为了适应变压器分台运行和二次侧分段运行及检修方便，补偿电容器组以分装两组为易，其容量一般均能适应轻载无功负荷（接近主变空载运行）及平均无功负荷（接近主变正常无功负荷）一般按主变容量的10%-20%确定。

4.小结

电力系统的稳定性研究 篇4

电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电设备构成的一个整体。各设备之间相互关联, 某一个设备运行情况变化 (如参数改变、发生事故等) , 都会影响到其他设备, 有时甚至会波及整个电力系统。因此, 当电力系统的生产秩序遭受扰动时, 系统应能自动地迅速消除扰动, 继续正常工作, 这就是电力系统应该具备的稳定运行能力。这种能力的大小取决于系统结构、设备性能和运行参数等多方面的因素。换言之, 对于具体的电力系统, 保持稳定运行的能力是有限的, 如果超过其限度, 电力系统就会失去稳定, 发电机就不能正常发电, 用户就不能正常用电, 并且引起系统运行参数的巨大变化, 往往会造成大面积停电事故。可见, 电力系统稳定运行是关系安全生产的重大问题。为了防止发生电力系统稳定破坏事故, 调度人员应该加强计算和分析工作, 掌握稳定情况, 寻求提高稳定性的措施, 在进行电力系统运行和事故处理时, 也应该保持足够的发电储备。

2 电力系统稳定运行的基本要求

2.1 电网结构和设备选用合理

一个稳定的电力系统要有合理的电网结构。为保持电力系统正常运行的稳定性, 系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量, 并有必要的调节手段, 在正常负荷波动和调节有功、无功潮流时, 均不发生自发振荡。在正常方式下, 系统任意一个元件发生单一故障时, 不应导致主系统发生非同步运行及频率崩溃和电压崩溃。在事故后经调整的运行方式下, 电力系统应有符合规定的静态稳定储备, 其他元件按规定的事故过负荷运行。

2.2 供电可靠性高

电力系统运行可靠性就是系统承受扰动的能力, 可以系统的稳定程度来描述。系统稳定可分在系统中常发生的小扰动时的静稳定性和大扰动时的动稳定性。电力系统可靠性取决于发供电设备和线路的可靠性, 电力系统结构和接线, 备用容量, 运行方式 (静态稳定和动态稳定储备) 以及防止事故连锁发展的能力。

保证供电可靠性, 首先要求系统元件的运行具有足够的可靠性。元件发生事故不仅可能直接造成供电中断, 而且可能发展成为全局性的事故。经验表明, 电力系统的全局性事故往往是由局部事故扩展而成。其次要求系统增加抗干扰能力, 保证不发生或不轻易发生造成大面积停电的系统瓦解事故。为此, 除了要不断提高运行人员的技术水平和责任心外, 还要采用现代化的监测、控制手段。

2.3 电能质量高

电能质量以电压、频率以及正弦交流电的波形来衡量。用电设备是按额定电压设计的, 实际供电电压过高或过低都会使用电设备的运行技术指标、经济运行指标下降, 甚至不能正常工作。

3 提高电力系统稳定性的措施

3.1 改善发电机励磁调节系统的特性

在电力系统中, 通过减小发电机的电抗, 可以提高电力系统功率极限和输送能力。通过改善发电机励磁调节系统的特性来改善发电机的特性, 对提高电力系统功率极限和扩大稳定运行范围有良好的作用, 而且经济性好。因此, 现代电力系统的发电机都装设有自动励磁调节装置。为了限制由于过大的电压调节放大系数所产生的负阻尼, 在励磁系统中增加电力系统稳定器, 改进为微机励磁调节系统。采用先进控制理论的励磁控制器和柔性交流输电系统, 使二者同时发挥作用, 更好地提高暂态稳定性。

3.2 改善输电线路的特性及减小变压器的电抗

改善输电线路的特性, 主要是减小电抗。输电线路的电抗占电力系统总电抗的比重很大, 减小输电线路的电抗对提高电力系统的稳定性有着重要的作用。减小输电线路的电抗, 可从两个方面进行:一是提高输电线路的额定电压;二是改变输电线的传统结构, 采用分裂导线结构, 既可减小输电线的电抗, 又可减小电晕损耗。变压器的电抗在输电系统总电抗中比例虽不大, 但在已采取减小输电线路电抗措施的超高压输电系统中, 减小变压器的电抗, 仍有一定的作用。如在超高压远距离输电系统中采用自耦变压器, 对提高稳定性有良好的作用。

3.3 采用附加装置提高电力系统的稳定性

(1) 输电线路采用串联电容补偿。对于超高压远距离的输电线路, 除了采用分裂导线减小其电抗外, 还可利用电容器容抗与输电线路感抗相反的性质, 在输电线路上串联电容器来补偿线路的电感, 以提高线路的功率极限, 提高系统稳定性。

(2) 输电线路上并联电抗补偿。并联电抗补偿是改善远距离输电系统运行特性的重要措施之一。输电线路越长, 电抗越大, 容抗也越大。输电线路电容产生大量的无功功率, 在空载或轻载情况下可能引起线路末端电压过高、发电机产生自励磁等不允许的情况。除此之外, 还使发电机运行的功率因数升高。要使系统电压保持在要求的范围内, 发电机的电动势将要降低, 因而使电力系统功率减小, 运行角度增大, 对系统稳定运行不利。为改善这种情况, 应在线路上并联电抗器吸收线路电容所产生的无功功率, 使发电机的电动势大大提高, 运行功角减小, 系统稳定性得到提高。

《生态系统的稳定性》教学反思 篇5

2、上课时通过对自制生态瓶的观察质疑，激发了学生的求知欲，从而创设了良好的学习氛围。从一开始就紧紧的抓住了学生，课堂上可以看到学生跃跃欲试的情景。

3、新课教学中将学生这种情绪引导到对教材活动资料的分析上来，凯巴森林中大多数肉食动物被捕杀而黑尾鹿数量先增后降的现象再次引发学生思维冲突，情绪再次被提升。

4、课堂中一系列的问题将学生思维引向深入，实现了从感性向理性、从具体到抽象的飞跃。学生思维处于积极的状态，实现了课堂的高效性。

5、角色扮演的活动将课堂推向了高潮。学生经历了知识建构的洗礼，较好的情感体验从而有一种心身愉乐的感觉。

6、本节课的概念教学运用了‘先填材料，后加框’的模式，检测中发现效果较好，

7、角色扮演活动课前进行了预演，课堂上秩序较好，效果明显。解决了‘活而不乱’的难题。

8、整节课教师讲的少，引导参与的多，体现了学生为主体的新课改理念。

课堂教学中发现存在以下问题：

1、约20%的学生没有参与完成生态瓶的制作，部分学困生阅读、分析、概括能力差，参与意识不强，注意力不集中。

例析生态系统稳定性 篇6

（1）本实验的自变量是 ，用样方法调查水花生种群密度时，常用的取样方法有 。

（2）稻田生态系统中的福寿螺属于 ，它和鸭舌草之间构成 关系。

（3）实验期间，中密度处理小区福寿螺种群的出生率 死亡率，高密度处理小区的水花生种群数量呈 型增长。

（4）若实验结束后停止人工管理，低密度处理小区将经历 演替，时间足够长，最可能演替为以 为主的水生植物群落。

（5）若实验结束后除去福寿螺和杂草，该生态系统的 稳定性将降低。

解析 （1）从题干可知本实验的自变量是福寿螺的密度大小，因变量是几种物种日均密度增长率；水生花属于植物，样方法通常用于调查植物的种群密度，常用的取样方法有五点取样和等距取样。（2）从坐标图中可知，随着福寿螺密度的增大，鸭舌草日均密度增长率下降，说明福寿螺与鸭舌草是捕食关系；进而福寿螺属于生态系统中的消费者。（3）从图中可知，福寿螺的日均密度增长率不变且大于零，即种群数量增加，说明其出生率大于死亡率；水花生在高密度区的生存空间有限，日均密度增长率较对照组低很多，说明增长曲线为“S”型。（4）在原有土壤被保留的基础上发生的演替属于次生演替；从图中可知狗尾草未受到福寿螺的引入影响，因而将占据主导地位。（5）在试验结束后除去福寿螺和杂草，生态系统的群落结构变得简单，抵抗力稳定性下降。

答案 （1）福寿螺的密度 五点取样法和等距取样法 （2）消费者 捕食 （3）大于 S （4）次生 狐尾草 （5）抵抗力

点拨 生态系统是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，而群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，所以可以把种群、群落和生态系统的内容放在一起考。调查种群密度的方法一般采用样方法和标志重捕法。样方法适用于植物和活动范围小的动物，要随机取样，常用的取样方法是五点取样法和等距取样法。标志重捕法适用于活动能力强、活动范围大的动物，计算公式为：捕获并做上标记的个体数（n）/种群个体总数（N）=重捕到的标记个体数（m）/重捕到的个体总数（M）。种群增长的曲线分为“J”型和“S”型，前者只在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下存在。生态系统的组成成分包括：非生物的物质和能量、生产者（自养生物）、消费者和分解者，当生产者和消费者之间存在捕食关系时，就可构成食物链和食物网。种群越少，生态系统的群落结构越简单，抵抗力稳定性越弱，恢复力稳定性越强。

例2 下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是（ ）

A.富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点

B.生态系统中能量的初始来源只有太阳能

C.食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用

D.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用

解析 水华是因为水体中含有大量的N、P等元素，导致蓝藻大量繁殖，可以说明物质循环的特点，不能说明能量流动的特点，A项错误；生产者是生态系统的基石，只有自养生物才是生产者，根据能量来源不同，可分为光能自养型和化能自养型，所以能量的初始来源除了太阳能还有化学能，B项错误；一般来说，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，但营养级是食物链中的概念，食物链不包括分解者，只包括生产者和消费者，C项错误；生态系统的物质循环就是在无机环境和生物群落中循环进行的，D项正确。

答案 D

点拨 生态系统的能量流动分为输入、传递、转化和散失的过程。生产者把太阳能或化学能转化为它们所制造的有机物中的化学能，这样能量就从无机环境进入到生物群落；接着，能量可以在各营养级之间传递，且只能单向流动，并且逐级递减，相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。大气中的C、H、O、N等元素可以通过光合作用等进入生物群落，生物群落中的这些元素也可以通过呼吸作用、分解作用和化石燃料的燃烧等方式回到无机环境，这就是生态系统的物质循环。

例3 某果园发生了虫害，该虫害是由害虫A引起的。害虫招来了一种小蜂和一种小鸟，小蜂把卵产入害虫A体内，孵出的小蜂幼虫吃空虫体后羽化飞出，再攻击害虫A的其他个体。小鸟特别喜食害虫A，也捕食小蜂。在体内有小蜂幼虫的害虫A中，有些个体常疯狂地摇摆身体，因而容易被小鸟发现而被捕食。回答下列问题：

（1）小鸟和小蜂的种间关系为 。

（2）小鸟捕食疯狂摇摆的害虫A，对A种群的生存 （填“有利”“不利”或“无影响”），理由是 。

（3）体内有小蜂幼虫的害虫A摇摆身体为小鸟提供了一定的信息。在生态系统中，信息对种间关系具有 作用，有利于维持生态系统的稳定。

解析 （1）小鸟和小蜂均以害虫A为食物，二者为竞争关系，小鸟在捕食害虫A时，将其体内的小蜂幼虫一并捕食，故二者之间又存在捕食关系。（2）害虫A的疯狂摇摆引来小鸟捕食害虫A，同时可将其体内的小蜂幼虫一并捕食，可减少小蜂的种群数量，减少小蜂对害虫A种群中其他个体的捕食，对A种群中其他个体的生存有利，客观上促进了种群的发展。（3）生态系统中的信息传递可调节生物的种间关系，有利于维持生态系统的稳定。

答案 （1）捕食和竞争 （2）有利 小鸟在捕食该害虫A的同时也捕食了害虫A的天敌 （3）调节

浅谈电力系统电压稳定性 篇7

关键词：电力系统,电压稳定,静态,动态

最近30年来,世界各国的电力系统普遍进入大电网、高电压和大机组时代,巨量的电能需要通过长距离的高压输电线送到负荷中心,电力系统面临的压力越来越大,很多电力系统不得不运行在其稳定极限附近,极易发生失稳事故。这些事故损失是巨大的,引起人们对电压稳定问题的严重关注。可以说电压稳定问题目前已成为世界各国电力工业领域研究的热点。

1 电力系统电压稳定的定义及分类

1.1 电压稳定定义

电力系统电压稳定性是指给定一个初始运行条件,扰动后电力系统中所有母线维持稳定电压的能力。在发生电压失稳时,可能引起电网中某些母线上的电压下降或升高,从而导致系统中负荷丧失、传输线路跳闸、级联停电及发电机失去同步等。

1.2 电压稳定分类

目前,文献中可以见到与电压稳定的主要有静态电压稳定、暂态电压稳定、动态电压稳定、中长期电压稳定等,对它们的含义和范畴,至今还没有一个统一的定义。2004年,IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组给出了电力系统电压稳定的分类:电力系统电压稳定分为小扰动电压稳定和大扰动电压稳定。

小扰动(或小信号)电压稳定是指电力系统受诸如负荷增加等小扰动后,系统所有母线维持稳定电压的能力。大扰动电压稳定是指电力系统遭受大干扰如系统故障,失去负荷,失去发电机或线路之后,系统所有母线保持稳定电压的能力。

2 电力系统电压失稳的机理

对电力系统电压失稳机理的研究是十分重要的,合理解释和明确区分电压失稳现象,可以正确应对预想的事故。静态研究认为电压失稳原因是负荷超过了网络的最大传输极限,从而造成潮流方程无解。随着对电压稳定研究的进一步深入,越来越多的人们开始用非线性动力学系统的理论知识来解释电压失稳的机理。对于电压失稳机理,T.Van Custem提出:电压失稳产生于负荷动态地恢复其自身功率消耗的能力超出了传输网络和发电机系统所能达到的最大极限。把电压稳定问题仅当作静态问题的观念是不周全的;负荷是电压失稳的根源,因此,电压失稳这一现象也可称为负荷失稳,但负荷并不是电压失稳中唯一的角色;发电机不应视为理想的电压源,其模型(包括控制器)的准确性对准确的电压稳定分析十分重要。

3 电压稳定性的分析方法

电力系统作为一个复杂的非线性动力系统,考虑其动态因素,数学上可用一组DAE(Differential Algebraic Equations)微分代数方程组来表示。微分方程组主要体现动态元件,代数方程组主要体现网络结构等约束条件。目前,电力系统电压稳定性的分析方法主要有:静态分析方法、动态分析方法、非线性动力学方法。

3.1 静态电压稳定分析方法

潮流方程和扩展的潮流方程是静态分析方法的基本立足点。静态分析方法一般认为潮流方程的临界解就是电压稳定的极限静态方法,将一个复杂的微分代数方程组简化为简单的非线性代数方程实数,大体上可以归纳为:连续潮流法、特征值分析法、最大功率法等。

3.1.1 连续潮流法

连续潮流法(CPFLOW)又称延拓法,连续潮流法使用包括有预估步和校正步的迭代方案找出随负荷参数变化的潮流解路径。连续潮流法跟踪负荷和发电机功率变化情况下电力系统的稳态行为,通过求解扩展潮流方程可以成功得到穿越潮流雅可比矩阵奇异点的解曲线。

3.1.2 特征值分析法

当系统运行点到达稳定极限时,总有一特征值首先通过零点,同时,该特征值的模必然最小[1]。特征结构分析法正是通过求取潮流雅可比矩阵的最小模特征值及其相对应的左右特征向量,以最小模特征值作为系统接近电压不稳定的量度。

3.1.3 最大功率法

最大功率法将电力网络向负荷母线输送功率的极限运行状态作为静态电压稳定的极限运行状态,可以采用有功功率最大或无功功率最大值作为判据[2]。实际上,这类方法就是基于P-U或Q-U曲线定义电压稳定的方法,最大功率对应于曲线的顶点。

基于潮流方程的静态分析方法已经取得很大进展,但是不管哪种方法,其物理本质都是把电力网络输送功率的极限运行状态作为电压失稳的临界点,不同之处在于抓住极限运行状态的不同特征作为依据。电压失稳的发生应该归于网络输送功率能力的有限和动态元件的固有特性。静态研究成果需要接受动态机理的检验。

3.2 动态分析方法

动态分析方法考虑了元件的动态特性,理论上可以更真实地揭示电压失稳过程的本质。动态分析方法主要分为小扰动分析方法和大扰动分析方法。

3.2.1 小扰动分析方法

小扰动分析方法是电力系统稳定性分析的一般性方法,也适用于电压稳定性分析。小扰动电压稳定是指电力系统受到诸如负荷增加等小扰动后,系统所有母线维持稳定电压的能力。小扰动分析方法采用在一个给定运行点上,将非线性的系统线性化后进行研究。小扰动分析的数学基础是李雅普诺夫线性化方法,根据李雅普诺夫线性化理论,由于小干扰足够小,可在运行点处将电力系统非线性微分方程线性化,用线性化系统的稳定性来研究实际非线性电力系统的稳定性。

一般描述电力系统的DAE微分代数方程组为:

其中,x为状态变量,包含发电机转速,功角等;y为代数变量,包含负荷节点的电压和相角等。将式(1)在运行点处线性化,得:

其中,gy就是完整的潮流雅可比矩阵。定义状态矩阵As如下:

状态矩阵As可以描述电力系统的电压稳定性。研究系统的状态矩阵As的特征根可以判断系统的电压稳定性的特征:若所有的特征根都位于复平面的左半平面,则系统是小干扰电压稳定的;若有一个实特征根或一对共轭特征根位于右半平面则系统电压不稳定;若特征根位于虚轴上则对应临界状态。而且,稳定的系统的动态特性主要由系统的主导特征根决定,即复平面上最靠近虚轴的特征根决定(即实部最大的特征根决定)。特征根的实部刻画了系统对振荡的阻尼,而虚部则指出了振荡的频率。负实部表示衰减振荡,正实部表示增幅振荡。根据研究目的考虑合适的动态元件,建立尽可能简化而又精炼的模型是小干扰分析法的关键[3]。

3.2.2 大扰动分析法

大扰动分析法主要是时域仿真法和QSS法。时域仿真法采用对微分代DAE方程组进行数值积分,得到电压和其他量的时域响应曲线,进而预测和判断电压稳定性,是较为精确的方法。缺点是数值积分速度慢,特别是计算稳定极限时,计算量非常大。QSS法是通过将复杂的耦合动态系统的长期动态过程和短期动态过程分开处理,忽略短期动态过程,只考虑长期动态过程,是进行长期动态电压稳态分析的方法。

4 结束语

电力系统电压稳定性一直是近年来的热点研究问题之一,经过众多研究人员长时间的努力,取得了大量的研究成果。同时,随着电力系统的发展及新技术的不断涌现,这一领域仍存在大量有待进一步研究的问题。

参考文献

[1]周双喜,朱凌志.电力系统电压稳定性及其控制[M].北京:中国电力出版社,2004.

[2]HAQUE M H.Determination of steadystate voltage stability limit using P-Q curves[J].IEEE Power Eng Rev,2002,22(4):71-72.

电力系统的稳定性控制探讨 篇8

受端系统是以电力系统中负荷集中地区为中心, 接受远方电源输入的有功功率, 并包括邻近的大、中、小型发电厂, 用较紧密的电力网将负荷和这些电源连接在一起。

受端系统的加强, 不单纯是网络联系的加强, 还要使受端系统内有一定容量的地区发电容量, 其主力发电厂应直接接入相应的高压主干电网, 它们在正常运行方式下, 是全系统的共同电源, 并通过主干电网对地区负荷供电;事故情况下, 不仅能用以保证对地区重要负荷的供电需要, 同时还是受端系统的坚强电压支持点, 在故障存在和切除后维持电力系统的电压水平, 并使远方电源的稳定水平大大提高, 减少电力系统事故扩大的可能性。

在实际工作中, 往往由于发电厂的最终容量不定, 或者高压电网的出现较迟, 或者过多地考虑直接供应地区负荷, 因而使大容量的发电厂接于较低电压的电网。这不利于加强受端系统的电压支持, 对电力系统稳定性是不利的。同时往往会由于缺乏足够的向电力系统输电的能力, 而出现有电送不出去的现象。

受端系统同时应有足够的无功功率事故补偿能力。事故后无功功率不足的原因还可能由于发电机失磁时要从电力系统中吸收相当于发电机容量的无功功率;输电线路断开而失去线路的充电无功功率, 并因为将负荷转移到其他线路而使线路的无功功率损耗增大。在没有足够的无功功率事故紧急补偿能力时, 可以采取切除受端系统中部分负荷的措施, 或者在必要时切除失磁机组等。

二电源接入

一定规模的发电厂 (或机组) 应该根据发电厂的规划容量、单机容量、送电距离和送电容量, 以及其在电力系统中的地位和作用, 直接接入相应一极的电网。一般可按分层分区的原则将电源接入主电力系统。分层是指按电压等级分层, 不同单机容量的发电厂, 应根据送电需要和电力系统情况直接接入相应电压等级的电网。分区是指在分层下按负荷及电源的地理分布特点来划分供电区。一个电压层可划分为一个供电区, 也可划分为几个供电区。根据我国的经验, 在负荷中心建设的主力发电厂, 单机容量在500MW以上的机组, 或规划容量为1200MW以上的发电厂, 一般宜直接接入50kV电压的电网;200—300MW左右的机组, 或500—1200MW的发电厂, 应结合发电厂的规划容量, 经技术经济论证后, 确定接入220—500kV中某一级电压的电网。在一些发达的工业国家中, 接入最高一级电压的电网的发电厂容量占全系统发电总容量的比重已达40%以上。

在考虑电网结构时, 要注意分散外接虫源, 以避免在严重事故情况下因负荷转移而使事故连锁扩大。每个外接电源的输送容量一方面应保证能送出该电源的全部容量, 如水电厂送电线路的传输能力应能适应大发水电和调峰的需要;另一方面又不能因为在事故情况下失去这个电源, 或者这个电源与系统失步, 而影响受端系统供电, 或影响受端系统与其他外部电源所组成的电力系统同步运行。因此, 输送到受端系统的电源支路的传输功率占系统总功率的比重不能过大。每一送电回路的允许输送功率又与受端系统的运行条件有关, 如受端系统的旋转备用容量大小、受端系统与相邻电力系统间的联络线功率支援、按频率下降自动减负荷的能力和条件等。

三电力系统的结构

为了简化电力系统的结构, 提高电力系统稳定水平, 节约投资, 一个单元的输电容量不应超过全系统总容量的一定比例, 一般不应大于受端系统的备用功率。因为在切除故障单元后, 电力系统将失去一个发电机单元的功率。如果受端系统备用不足的话, 将使电力系统频率降低, 以致要切除负荷, 并危及电力系统稳定性。

应该避免几组电线路在电源侧互联, 因为任一组送电回路故障, 都会使该回路的功率转移到相邻的其他回路, 有可能导致相邻回路的负荷突然增大。如果负荷超过该回路的输送容量时, 将使线路过负荷自动断开, 剩下的健全回路的负荷将进一步增大, 有可能再断开另一回线路。相继断开线路的结果, 有可能扩大事故, 使电力系统互解。如果从正常状态时的经济运行出发, 有必要将几回送电线路在送端或中途连在一起时, 应考虑在事故时能快速解列或切机, 以防止由于负荷转移而扩大事故。

在多回平行输电线路间有横向联系的接线方式 (当然也包括送端电源的互联) 叫并联接线方式。这种接线方式的缺点是:当一回线路发生故障时除了上述负荷转移的问题外, 将使电力系统的转移阻抗增大很大, 影响事故后的电力系统稳定性。与没有中间开关站的接线方式比较, 这种方式的暂态稳定性和故障后的静态稳定性均比较高。显然, 中间开关站的数目较多, 其对提高稳定性的作用越大。

在高低压环网中, 因为一般低压电网的输送容量比高压电网要小得多, 所以当高压线路故障时, 将使大量功率转移到低压电网上去, 导致低压电网的过载或失去稳定等连锁性故障, 因此是不安全的。高低压环网一般是在电源和电网建设的发展过程中的过渡状态。例如, 由于电源的增大, 相应的高压输电线出现较迟, 就不得已在开始阶段应用多回低压线路送电, 然后再新建高压线路形成高低压环网。

应避免长距离单回输电线。其线路阻抗较大, 很难确保其输电容量较大, 一旦出现故障将会失去全部输电能力。在电力系统发展初期, 单回输电线较为普遍。如果属于重要干线, 即输送容量占受端系统总容量的比重较大者, 应考虑尽快建设第二回线路;或者相应改善受端系统的结构, 增加保持受端系统电压和频率的措施;或者应用单相自动重合闸等技术措施, 以提高稳定水平。对于由几级电压线路串联的单回线路, 则应及时使较低电压线路升压或改建, 形成统一电压的输电线路。

四结语

端系统、电源的接入、输电线路的结构等方面在很大程度上决定电力系统稳定的水平。所以, 应在国家经济发展规划和资源合理开发利用的指导思想下, 一定要综合全面考虑, 统筹好配套设施的建设, 确保电力系统的协调发展。

参考文献

[1]洪佩孙.关于电力系统稳定 (Ⅱ) [J].江苏电机工程.2002 (01) .

电力系统电压稳定性的分析 篇9

1 电力系统电压稳定性的定义

目前, 学术界对于电力系统电压稳定性的定义多种多样。如文献[1]中定义电力系统电压稳定为“要求系统能稳妥的保持预定的工作状态, 在各种不利因素的影响下, 不至于摇摆不定, 不听指挥。”文献中指出电压稳定是“电力系统受到大的或小的扰动后, 系统电压能保持或恢复到允许范围内, 不发生电压崩溃的能力。类似这样的定义还有许多。但他们只是简单的描述了电压稳定的现象, 观点过于感性, 很难反映电压稳定的本质。因为电力系统电压失稳主要包括静态电压失稳, 动态电压失稳和暂态电压失稳三类。其中静态电压失稳是指:系统正常运行状态下, 负荷量增加到系统能承受的临界值时, 任何使系统能越出临界值的扰动, 都可能引起系统的电压崩溃, 导致电压失稳。”动态电压失稳是“系统在发生故障以后, 由于切机切负荷等操作使系统变脆弱, 加上动态负荷的功率恢复特性, 使系统的状况进一步恶化, 从而电压失稳。”还有一类是由于系统受到大干扰或者发生大故障, 只能用非线性微分方程来描述系统特性的暂态电压失稳。本文根据电力系统电压失稳的本质原因, 来提出电压稳定的新定义方式, 即“当负荷试图通过增加电流来从系统获得更大的功率时, 系统电压的降低不足以抵消功率增大的趋势, 此时称为电压稳定状态, 反之处于电压不稳定状态。”这就是说, 当系统处于不稳定状态时, 系统向负荷提供的功率不再随电流的增加而增加了。这种电压稳定的定义方式能够更好的反映电压稳定问题的本质。

2 电压稳定机理及负荷模型的建立:

2.1 电压稳定机理。

电力系统稳定问题的分类方式有很多种。其中根据时间框架, 可分为短期电力系统稳定和中长期电力系统稳定其中短期电力系统稳定包括:功角稳定和短期电压稳定。中长期电力系统稳定包括:频率稳定和负荷稳定。本文主要研究的对象是负荷稳定。文献中认为电压失稳是系统性失稳, 且失稳主要与负荷的动态的特性, 电网输电极限, 以及受端的电压支撑三方面有关。并且指出影响暂态电压稳定性的负荷主要是感应电动机。这种观点过于片面。而电网输电极限的研究往往只停留在静态层面。实际应用起来有困难。文献中把电压失稳归结为负荷动态特性, 发电机组励磁系统的最大电流限制作用和OLTC动态特性。这种观点在原理上是成立的, 但在工程应用中难以形成明确的判据。在电压稳定研究中, 负荷动态特性主要体现在以下两个方面。一方面是在母线电压下降时, 负荷从系统吸收的无功功率反而增加。另一方面是在母线电压下降以后。各类负荷的有功功率和无功功率均要恢复到一定水平。但是速度有快有慢。系统负荷的这两个特性, 导致了电力系统电压稳定性的问题。根据这一根本原因。本文提出电压稳定机理是:当系统中的平衡遭到破坏以后, 负荷却要继续维持此平衡。因而负荷试图通过减少自身阻抗来增大输入电流, 以此来从系统中获取足够的功率。然而随着电流的增大, 元件上的无功损耗也随之增加, 加重系统中无功功率的不足, 从而导致系统电压失去稳定。

2.2 动态负荷建模。

从目前关于电力系统动态负荷建模的研究情况来看, 还有许多不足, 一部分研究采用无功功率平衡模型, 如:

也有一部分研究采用功率恢复模型, 如:

这两类模型对于研究负荷动态与电压稳定之间的关系是有意义的。但是很难作为判断电压稳定性的判据。本文根据电压稳定机理, 建立一个以电抗为状态变量的综合型负荷模型:

其中X为等效电抗。

根据这一模型可知。当输入的电磁功率少于负荷输出的其他形式功率时, 负荷会对自身电抗进行调整, 从而改变了系统的导纳结构。从而对电力系统的电压稳定产生影响。这一模型应用于动态过程。容易形成一个明确的判断标准。但是其具体的精确程度还有待商榷。

3 电压稳定的几种分析方法

3.1 灵敏度分析法。

灵敏度分析法主要反映的是系统极限传输能力, 其物理本质是:把系统向负荷高压母线输送功率的极限能力作为电压稳定的临界状态。同时还可以根据需要构造出各种形式的灵敏度指标。如动态负荷功率对电压的灵敏度指标。网损对支路参数的灵敏度指标等。这种分析方法的优点是用法灵活, 针对性强, 且精度较好。但是灵敏度指标属于状态指标, 对于电力系统整个过程中发生的一些不连续因素队电压稳定造成的影响束手无策, 这一点还有待改进。

3.2 时域仿真法。

时域仿真法, 就是重点研究对电压失稳起决定性作用的元件的动态特性, 并采用恰当的模型来加以描述, 例如在中长期电压失稳的研究中, 主要的研究对象为发电机过励磁限制, OLTC, 和恒温控制负荷的动态特性。而在短期电压失稳中, 主要研究的对象则为感应电动机负荷的动态特性模型。这种方法的优点是准确性较高, 但是计算时间长, 且不能反映出系统具体的稳定程度。

3.3 软件分析法。

目前, 由东南大学研发的一款“线性系统特征值分析法电压动态稳定计算软件”在用来分析系统由于小扰动而产生的电压不稳的现象时, 其实用性很强[7]。它的主要思想是:首先分析出对系统电压失稳起决定性作用的动态元件。其次, 系统软件自动列出能表征系统特性的全微分方程。再次, 对负荷节点的特性进行线性化处理。最后, 求出线性系统系数矩阵的特征值。并且根据特征值的特点来对系统电压稳定性进行分析。

结束语

在电力系统研究的领域中, 电压稳定问题变得越来越重要。我们只有深入的了解电压稳定问题的本质和机理, 正确建立电力系统电压稳定的研究模型, 并且掌握电压稳定问题的有效分析方法, 才能真正的预测和控制电力系统电压的稳定性。但是目前, 电压稳定机理和负荷建模方面的研究方面还不够深刻, 有待进一步探索。

参考文献

提高电力系统稳定性技术研究 篇10

随着社会的快速发展, 以及我国电力体制不断改革与深化, 电力企业为保障自身发展速度, 在实际运行当中充分运用了稳定性技术, 从而也导致更多安全隐患的出现, 为了改善现状, 我们必须采取有效措施充分提高电力系统的稳定性技术, 为电力企业的发展创造条件。本文将对电力系统稳定性技术进行研究, 分别从:提高电力系统稳定性的重要意义、电力系统运行现状分析、提高电力系统稳定性技术的有效策略。三个部分来进行阐述。

1 提高电力系统稳定性的内涵

电力系统稳定实质上就是一种电力系统特性, 它能够保证电力在正常运行条件下处于一种平衡状态, 它对于电力企业的生产作业具有重要作用, 一旦电力系统缺失了稳定便很难保证电力系统的正常运行, 电力系统稳定性的缺失会为电力系统系统带来很多故障, 如:系统瓦解、停电等等。随着我国信息技术的不断发展, 各种电子技术已经十分普遍, 它们应经渗透到人们的日常生产生活中, 如果电力系统稳定性被破坏, 将会带来多难以想象的损失。

2 电力系统稳定性的作用及要求

2.1 电力系统稳定性的作用

(1) 对于企业的调配与服务有优化作用。之所以说电力系统稳定性的提供对企业的调配与服务功能有一定程度的优化作用, 是因为相关人员在电力系统应用中, 可以根据具体运行情况来开展工作, 根据不同类型的电力设备特点, 来实现设备利用的最优化, 为电力企业工作效率的提升做好准备。相关人员可以全面掌握设备的利用情况, 以此来对设备进行合理而科学的配置, 实现设备的高效率运行, 从而还能降低企业成本的使用率。对于传统电力技术而言, 稳定性技术式是一个大胆创新, 相关人员在实际作业中可以利用该技术实现对电力设备的协调配置。

(2) 有利于促进电力企业的高效发展。电力系统稳定性对电力企业的经济效益具有促进作业。众所周知, 电对于人们的生活是何等重要, 可以说生活处处都需要电。一旦电力系统稳定性受到冲击, 便会发生大面积停电的安全事故, 这种现状会导致电力系统的运行受到干扰, 对企业的生产, 人们的生活都起到了很大的影响。电力系统稳定性技术则可以在这种情况下, 对相关干扰进行及时排除, 保障用户的正常用电。

2.2 电力系统稳定性的要求

电力系统稳定性要求电网结构与设备的选用必须科学合理, 供电可靠性必须相对较高, 工作人员的技术也必须相对过硬, 以此来保证电力系统的正常运行, 其中, 工作人员的技术具有关键作用, 他们必须在实际操作前, 做好相关准备, 采取有效措施来应对突发故障。

3 提高电力系统稳定性技术的有效策略

(1) 充分降低变压器的电抗。变压器对于电力系统而言会起到至关重要的作用, 我们必须充分降低变压器的电抗, 大力提高电力系统的稳定性。自耦变压器具有价格低廉、使用方便的特点, 在当前电力系统中的使用频率相对频繁, 我们在实际运用时必须小心谨慎, 以防发生电流短路等情况; (2) 充分运用励磁系统。励磁系统对于电力系统的稳定性有一定促进作用, 励磁系统作用于电力运行时能够充分提高电压稳定以及提高暂态稳定性。暂态稳定性的提高可以从加快故障切除时间、增大减速面积、减小加速面积、提高电压相应比等方式来着手, 从而达到提高暂态稳定性的最终目的; (3) 对重点的控制要加强。在电力系统管理的应用中, 管理人员占据主动权, 因此对于管理要开展科学化, 加强对重点的控制以及对创新意识的提升, 明确重点成本, 针对各种情况的产生采取针对性的解决措施; (4) 加强员工素质的培训。电力系统的运行工作对于员工的综合能力有着较高的要求, 不仅需要技能知识还需要丰富的操作经验, 因此, 为了实现这个目标, 企业管理层应该加强对员工素质的培训, 减少操作失误, 提高工作效率, 促进电力企业的全面发展; (5) 加强安全管理创新。安全保障的确认对于电力系统工作运行来说是至关重要的, 众所周知, 电力系统组成是复杂的, 而且这些组成部分间的关系是互相影响, 相互依赖的, 片面强调管理人员的熟练度远远不够, 因此应该建立一个全新的安全意识, 将人与科技的因素结合起来, 一方面充分利用科学技术, 另一方面要求管理人员严格落实责任, 将二者结合起来, 实现电力系统安全的管理理念; (6) 实现工作环境标准化。在注重电力系统工作效率的同时, 还应该对于工作环境有一定的要求与标准, 一个好的工作环境有利于帮助员工尽快投入到工作中去, 同时还应该对于员工的操作方式进行一定规范, 保障电力设备的正常使用, 为系统的运行打好基础; (7) 对电力设备定期检修。对于电力企业来说, 电力设备的检修与保养是一个关键点。在部分电力企业实践作业中, 设备检修依然是采用的传统方法:“上级传达, 下级执行”的模式进行, 而这种传统检修法的弊端是:工作重复而单调, 而且依赖于管理人员的责任心, 对于安全没有丝毫保障; (8) 充分改善开关设备特性为提高电力系统的稳定性, 我们必须对开关设备的特性进行改善, 将引起短路故障的原因找出, 从而提高故障切除速度, 同时也减小了加速面积, 对于电力系统的稳定性具有促进作用。

4 结束语

时代的发展为企业发展创造了良好机遇, 同时也给予了挑战, 在电力使用频率越来越高的今天, 很多电力企业开始意识到电力稳定性技术的重要性, 为了真正实现为人民服务, 为社会服务, 电力企业必须充分提高稳定性技术, 通过降低变压器的电抗、励磁系统的运用、员工技术水平的培养, 以及对电力设备进行定期维修与检测, 并对检测技术进行创新, 等等这些措施的应用都能有效提高电力系统稳定性技术, 然而, 我们在实际操作时必须要根据电网的情况来具体实施, 充分保障其安全性。

参考文献

[1]张振川, 盛四清.如何提高电力系统运行稳定性[J].科技资讯, 2011 (19) :158.

[2]黎俊.提高电力系统静态稳定性的措施研究[J].技术与市场, 2011 (10) :81.

[3]浦挺.电力系统稳定性分析研究[J].科技资讯, 2011 (34) :111.

[4]胡爽, 王海东, 陈刚.提高电力系统稳定性的措施[J].黑龙江科技信息, 2010 (02) :33.

高速孤子传输系统稳定性研究 篇11

关键词:光孤子通信 孤子互作用 传輸控制 稳定传輸

中图分类号:TN91文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0007-01

1 引言

孤子间往往紧密装填以获得最大比特率,因而孤子间无法避免相互作用。由于两孤子间相互作用强烈依赖于它们的间隔和相对相位,且两者都因放大器噪声而波动,所以相互作用在很大程度上改变着定时抖动。考虑到噪声致相邻孤子的相对相位波动,相位的随机化将导致定时抖动的减小。孤子互作用的一个重要结果是:定时抖动的统计偏离无互作用时的高斯统计。研究了通过使用约束编码来抑制脉冲非线性问题。约束-迭代误差校正(前向纠错)方案中码元增益为12.1dB,误码率为10-9,表明插入错误是一种很有效的方法来控制编码复杂度和实现码元增益。但是论文只单独考虑了编码方式设计对非线性的抑制,并没有结合色散管理和时频复合控制的方法。研究了通过光学相位耦合的方法来进行适当的色素管理从而控制160G传輸系统的非线性效应。论文具体分析了几种色散补偿计划对1200km传輸系统所产生的信噪比和误码率进行比较。

2 DWDM孤子系统的定时抖动

在波分复用系统中,第i个放大器后的时间抖动TN是有关i的级联函数。幅度A的抖动传递到频率K,再由频率的抖动传递到时间,这样时间Ti是个级联函数,经过运算分析可得。

取滤波器通带宽度Bf=180GHz,调制器通带带宽Δτm=4ps。根据孤子能量E(1)的均值为0,方差为2SE,符合正态分布,P0为孤子脉冲的峰值功率,在DWDM系统中对孤子传輸系统的结构参数和性能进行分析设计,设调制器、滤波器和光放大器均位于n*Lm处,间距Lm=40km,传輸速率Br=160Gb/s,脉冲宽度t0=1.125ps,光纤色散系数D=1.55ps/(km*nm),孤子间距tR=6fs,的稳态脉冲流,群速度色散系数β2=-1.98Ps2/km,光纤损耗系数α=0.2dB/km的G.655光纤,则TR=6fs,tR=TR/t0=5.332·10-3,δ=β3/6|β2|t0=1.167·10-3,s=2/t0ω0=1.461·10-3,取N=1,光脉冲峰值功率P0=250.624mW.自陡峭通过自频移影响系统性能,所以我们先控制自频移,为了使传輸中频移为零,调制器参数bm=2.2·10-4,滤波器色散控制系数Kf=0.0249,取附加增益Δg=0.0335。幅度的抖动符合正态分布,根据公式(15)带入自发辐射系数S=7.75·10-18和孤子能力E=0.12PJ,经计算得出归一化幅度抖动平方的均值<(δA)2>=1.52·10-3,<(δK)2>=6.9355·10-6,<(δT)2>=6.4643·10-6。

在码率为160Gbit/s及其以上的光孤子通信系统中,光纤的群速度色散、非线性效应、孤子互作用等问题日益突出。受激喇曼散射产生自频移,自陡峭效应通过啁啾和自频移影响孤子的稳定传輸,自陡峭效应、自频移和孤子互作用均通过孤子幅度的涨落产生定时抖动。系统160GB/s允许的时间抖动最大容限为0.25ps2,在无控制条件下孤子最长传播距离为630km,采用视频符合控制的方法,孤子传輸最长距离为5500km。可见采用合理设计滤波器和控制器的参数可以很好的抑制孤子的定时抖动,稳定了孤子中心频率,实现了孤子零频移稳定传輸。

3 结语

本文推导出孤子传輸系统定时抖动的计算公式,比较了几种信道间隔条件下的孤子互作用,采用时域和频域复合控制方法有效的抑制孤子的定时抖动。对高速孤子系统中对互作用和拉曼自频移起抑制作用的滤波器通带带宽,插入调制器和滤波器的距离间隔;孤子间的互作用会导致孤子中心频率上频移,对孤子的传輸有一定的影响。对一个典型的时频复合控制160Gb/s高速孤子传輸系统进行仿真,通过仿真得出:采用时频复合控制的方法,有效地抑制了孤子互作用、受激拉曼散射和自陡峭效应对定时抖动的影响,稳定了孤子的中心频率,实现孤子稳定长距离传輸。

参考文献

[1]时娟娟,诸波.OTDM高速孤子传輸系统的稳定性研究.电子与信息学报.第33卷第4期电子与信息学报,Vol.33No.4.

[2]徐铭.色散控制孤子理论及其应用的研究,博士学位论文[D].南京:南京邮电大学,2002.

电力系统稳定性 篇12

关键词：电力系统,静态,稳定性

电力系统远行的稳定性，是电力系统安全可靠运行的重要因素。随着电力系统的发展和扩大，输电距离和输送容量也不断增加，致使系统的稳定性问题更为突出。稳定性问题是限制交流系统输送距离和输送能力的决定性因素，必须采取各种措施来提高电力系统运行的稳定性。

1 采用自动调节励磁装置

从静态稳定分析及静态稳定的储备系数公式可知，只要电力系统具有较高的功率极限，就具有较高的运行稳定性。因此，要提高功率极限，就应从提高发电机的电动势、提高系统的运行电压和减小系统电抗等方面着手。

对于简单电力系统，如果发电机没有装设自动调节励磁装置，在系统受到小扰动的过程中，发电机的空载电动势是恒定的。当发电机装设了自动调节励磁装置，并且该装置能确保发电机的端电压恒定时，这相当于取消了发电机电抗对功-角特性的影响;或者可以等值地认为发电机的电抗等于零，发电机的电动势就等于它的出口端电压。发电机端电压恒定时的稳定极限远大于空载电动势恒定时的稳定极限。例如，额定电压为220kV，输电距离为200km的双回线输电系统，其中，发电机的电抗在输电系统的总电抗中约占2/3。如果发电机配置了维持发电机的端电压恒定的自动调节励磁装置，其结果相当于等值地取消了发电机电抗，从而使电源间的“电气距离”大为缩短，对提高电力系统的静态稳定性有显著效果[1]。此外，发电机的自动调节励磁装置在整个发电机组的总投资中占的比重很小，采用先进的调节励磁装置所增加的投资，远比采用其他措施所增加的投资少。因此，在各种提高静态稳定的措施中，总是首先考虑装设自动调节励磁装置。

2 降低系统电抗

系统电抗主要由发电机、变压器及线路的电抗组成。其中，发电机和变压器的电抗取决于它们的结构，要降低这些设备的电抗，就会增加它们的制造成本。因此，降低输电线路电抗成为关系到提高电力系统输电能力的—个重要因素，特别是在大容量远距离的输电网，这个因素更显突出。下面介绍降低输电线路电抗的几个措施。

2.1 采用分裂导线

在远距离输电中，采用分裂导线可以把线路本身的电抗减少25%～35%，对提高稳定性和增加输电容量，都是很有效的。当然，采用分裂导线的理由，不单是为了提高功率极限，更主要是为了减少或避免内电晕现象所引起的有功功率损耗和对无线通讯的干扰等。

2.2 采用串联电容补偿线路电抗

采用分裂导线是不可能大幅度地降低线路电抗的。目前能大幅度降低线路电抗的有效办法足将电容器串联在线路中，这样使原有的线路感抗因容抗的抵消作用而降低。一般在较低

电压等级的线路上采用串联电容补偿的目的是为了凋压;在较高电压等级的精电线路上的串联电容补偿，则主要是用来提高系统的稳定性。对于后者，首先要解决的是补偿度问题。串联电容补偿度的定义是：

KC=XC/XL (1);式中：XC-串联电容器的容抗;XL-线路本身的感抗。

从表面上看，串联电容补偿度KC似乎愈大愈好，因它可以使总电抗减小，以提高系统的静态稳定性。但是KC的值一般不超过0.5，这是因为下列因素的限制：

1)短路电流不能过大。如果补偿度过大，在串联电容器后发生短路时，其短路电流可能大于发电机端短路时的值;

2)当补偿度KC>1时，线路将呈现容性。因此，当短路发生在串联电容器后团时，电压、电流的容性相位关系可能会引起某些保护装置的误动作;

3)当补偿度KC过大时，可能会使发电机出现自励磁现象。因过度补偿使发电机对外部电路电抗可能呈现容性，致使同步发电机的电枢反应起到助磁作用，其结果使发电机的电流、电压无法控制，迅速上升直至它的磁路饱和为止;

4)补偿度过大，系统中可能出现自发振荡现象。这是因为过度补偿后使系统中电阻与电抗的比值增大，甚至使其比值变号，其结果可能导致发电机的阻尼系数为负值。负的阻尼系数使发电机受到小扰动时，不但不能制止功角的变化，反而使这种变化的幅度愈来愈大。

2.3 提高线路额定电压等级UN

提高线路额定电压，可以提高稳定极限。这是因为线路电压愈高，流过同样功率的电流愈小，线路电压降和角度差也愈小。从另一方面来看，提高线路额定电压等级也可以等值地看作是减小线路电抗。我国许多电力系统都有线路升压改造的经验。通过升压，提高了系统的稳定性并增加了输送功率。

3 提高系统的运行电压

电力系统的运行电压不仅能反映电能质量，而且对系统稳定运行有很大的影响。从简单电力系统的功-角特性可知，功率极限与受端系统电压成正比。另外，对某些无功功率不足的系统，电压过分下降将导致电压崩溃，使系统瓦解而形成严重的事故[2]。

由此可见，电力系统应配备足够的调压手段，使系统电压保持在较高的运行水平是非常重要的。

4 防止电压崩溃

防止电压崩溃的措施主要有：依照按电压分层平衡与分区就地补偿的原则，安装足够容量的无功补偿设备，这是防止电压崩溃，也是做好电压调整的基础;在正常运行中要备有一定的可以瞬时自动调出的无功功率备用容量区，此点尤为重要;在供电系统采用有载调压变压器时，必须配备足够的无功电源;不进行大容量、远距离无功功率的输送，不在系统间联络线输送无功功率，各系统无功功率自行平衡;高电压输电线路的充电无功功率不宜作为无功功率补偿容量朱考虑，以防输送大容量有功功率或线路跳闸时，系统电压异常下降;高电压、远距离、大容量输电系统，在偏远及短路容量较小的受电端，设置静止补偿器、调相机等作为电压支撑，防止在事故中引起电压崩溃;在必要的地区安装按电压降低自动减负荷装置，并排好事故拉闸顺序表。

参考文献

[1]周春梅.论我国电力系统稳定运行[J].科技资讯, 2008 (1) .