說(shuō)到穩(wěn)定這塊，其實(shí)很不好寫，內(nèi)容太多，光一個(gè)暫態(tài)穩(wěn)定就牽涉不少東西，而且簡(jiǎn)單的寫些淺顯的常識(shí)也沒(méi)什么意義。具體關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)定的工程也做過(guò)不少，一直也沒(méi)有系統(tǒng)的總結(jié)下，所以盡量寫全，并考慮一定深度，希望可以寫清楚。(穩(wěn)定計(jì)算理論條件、計(jì)算方法什么的盡量簡(jiǎn)化)

一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定概述和分類

穩(wěn)定的分類其實(shí)至今為止都沒(méi)有一定統(tǒng)一的定論，歐洲和美洲很多都不一樣，有傳統(tǒng)的分類也有現(xiàn)在的分類。姑且按我自己的想法梳理。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為三個(gè)電量的穩(wěn)定：電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、功角穩(wěn)定。

功角的穩(wěn)定又分為三種：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

其中，靜態(tài)穩(wěn)定是系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性;暫態(tài)穩(wěn)定是大擾動(dòng)后系統(tǒng)在隨后的1-2個(gè)周波的穩(wěn)定性;動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是小擾動(dòng)后或者是大擾動(dòng)1-2周波后的，并且采取技術(shù)措施后的穩(wěn)定性。

上述三個(gè)穩(wěn)定性概念，采用一個(gè)碗中放置一個(gè)球，用這個(gè)球在受到外部作用后是否回到原來(lái)的位置來(lái)比喻說(shuō)明：

一個(gè)碗中放一個(gè)球，當(dāng)這個(gè)球受到外部的一個(gè)小力量，它就偏離原來(lái)位置，如果這個(gè)碗高度很矮，矮的像一個(gè)盤子，這個(gè)球就有可能從碗中掉下來(lái)，我們就說(shuō)這個(gè)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定不足。事實(shí)上，電力系統(tǒng)的小擾動(dòng)不斷在發(fā)生，碗中的球也就在碗底不斷的在滾動(dòng)，碗的高度越高，這個(gè)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限就越大，系統(tǒng)也就越穩(wěn)定。

當(dāng)碗中的球受到一個(gè)大的外部力量，這個(gè)球能否還在碗中就是系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的最主要措施就是快速的繼電保護(hù)。繼保的作用就相當(dāng)于減少這個(gè)外部力量的作用時(shí)間，繼保越快，外力的作用時(shí)間就越短，這個(gè)球就不會(huì)一下子掉下來(lái)。而自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器此時(shí)作用相當(dāng)于自動(dòng)改變這個(gè)碗的坡度，當(dāng)這個(gè)球上升時(shí)增加坡度，當(dāng)下降時(shí)就減少這個(gè)坡度，使這個(gè)球在碗中滾動(dòng)幅度迅速減小。

如果這個(gè)碗和球之間的摩擦很小，這個(gè)球受到擾動(dòng)后在碗中來(lái)回滾動(dòng)時(shí)間就很長(zhǎng)，特別是，如果這個(gè)擾動(dòng)的外力不斷的來(lái)回施加，就比如我們不斷的蕩秋千，這個(gè)球就永遠(yuǎn)不停的來(lái)回滾動(dòng)甚至掉下來(lái)，我們就說(shuō)這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性差。這里的摩擦阻力相當(dāng)于電力系統(tǒng)的阻尼，這個(gè)來(lái)回不斷施加的外部力量就相當(dāng)于自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的負(fù)阻尼。一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定中起壞作用，產(chǎn)生負(fù)阻尼，使整個(gè)系統(tǒng)阻尼減少。當(dāng)我們?cè)谧詣?dòng)電壓調(diào)節(jié)器中增添PSS裝置，PSS就把自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原來(lái)所產(chǎn)生的負(fù)阻尼變?yōu)檎枘幔喈?dāng)于增加碗和球的摩擦系數(shù)，使球的滾動(dòng)幅度快速減小，于是這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性就滿足要求。

《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定我國(guó)電力系統(tǒng)承受大擾動(dòng)能力的標(biāo)準(zhǔn)分三級(jí)：

第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電[對(duì)于出現(xiàn)概率較高的單一元件故障，不采取穩(wěn)定控制措施];

第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分負(fù)荷[出現(xiàn)概率較低的嚴(yán)重故障];

第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必須防止系統(tǒng)崩潰，并盡量減少負(fù)荷損失[出現(xiàn)概率很低的多重性嚴(yán)重事故]。

國(guó)網(wǎng)的安全穩(wěn)定三道防線總體上應(yīng)滿足三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。繼電保護(hù)是第一道防線，但第一道防線的正確動(dòng)作并不一定能完全滿足穩(wěn)定導(dǎo)則中規(guī)定的第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，例如，一些聯(lián)系相對(duì)薄弱的電網(wǎng)連單瞬、單永故障都存在問(wèn)題，需要采取穩(wěn)定控制措施來(lái)提高電網(wǎng)的送電能力;

穩(wěn)定控制系統(tǒng)是基于對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定分析而配置的，它只針對(duì)預(yù)想的運(yùn)行方式、預(yù)定的故障類型，如果出現(xiàn)了預(yù)想以外的方式或故障，則穩(wěn)控系統(tǒng)不能保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，即第二道防線是人們主動(dòng)出擊采取的措施;

第三道防線則是兜底的，凡是多重故障、預(yù)想之外的事故導(dǎo)致系統(tǒng)失去同步或頻率、電壓異常，由第三道防線的裝置采取控制措施，防止事故擴(kuò)大，防止系統(tǒng)崩潰，即第三道防線是被動(dòng)應(yīng)對(duì)大事故的手段。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制階段示意圖如下：

二、電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定

前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，功角的穩(wěn)定分為三種：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

在設(shè)計(jì)和運(yùn)行系統(tǒng)中，主要對(duì)如下三個(gè)方面的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。第一類:：最大量的分析計(jì)算是暫態(tài)穩(wěn)定性。由于系統(tǒng)的運(yùn)行操作和故障是大量地經(jīng)常發(fā)生的，因此，對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的正確評(píng)估，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有第一等重要意義。第二類:較少的是計(jì)算分析長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路的靜態(tài)穩(wěn)定裕度。出現(xiàn)靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題的情況，多屬單機(jī)對(duì)主系統(tǒng)模式或單機(jī)經(jīng)大環(huán)網(wǎng)分別接入系統(tǒng)模式。第三類：最少但最引起研究人員興趣的是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算分析，即判定是否出現(xiàn)周期性失穩(wěn)的問(wèn)題。由于這種穩(wěn)定破壞并非常見(jiàn)，在實(shí)際系統(tǒng)中，往往都是在事件發(fā)生后才去認(rèn)真分析并尋求對(duì)策。

一般情況下，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平低于系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定水平，如果滿足了大擾動(dòng)后的系統(tǒng)穩(wěn)定性，往往可同時(shí)滿足正常運(yùn)行情況下的靜態(tài)穩(wěn)定要求。但是，保持一定的靜態(tài)穩(wěn)定水平，乃是取得系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)和前提。有了一定的靜態(tài)穩(wěn)定裕度，就有可能在嚴(yán)重的故障情況下通過(guò)一些較為簡(jiǎn)易的技術(shù)措施去爭(zhēng)取到系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。不保持靜態(tài)穩(wěn)定，系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行;而在某些特殊情況下，例如大發(fā)水電和事故后運(yùn)行方式下，卻需要也可以降低系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平而短期地運(yùn)行。這種臨時(shí)做法合乎邏輯的理由是.影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最為嚴(yán)重的短路故障，具有概率性質(zhì)，因而可以認(rèn)為不會(huì)在那樣的短期運(yùn)行期間，又同時(shí)發(fā)生足以招致失去暫態(tài)穩(wěn)定的嚴(yán)重故障。三、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定

也可以叫小干擾穩(wěn)定(這塊說(shuō)法不一，可以這么認(rèn)為)。

靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題實(shí)際上就是確定小擾動(dòng)下系統(tǒng)的某個(gè)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)點(diǎn)能否保持。系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性取決于系統(tǒng)的固有特性，與干擾的大小無(wú)關(guān)。(若電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后，在較長(zhǎng)過(guò)程中，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置作用下的穩(wěn)定問(wèn)題，則被劃為動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，姑且在這塊先介紹了)。

電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)之后可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定通常分為兩種形式：

由于缺少同步轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角逐步增大，滑行失步;

由于有效阻尼轉(zhuǎn)矩不足，轉(zhuǎn)子增幅振蕩。欠阻尼振蕩;低頻功率振蕩問(wèn)題;

電力系統(tǒng)包含許多機(jī)電振蕩模式，其頻率通常為0.1~2.0Hz，所以常稱為低頻振蕩

區(qū)域間振蕩模式(0.1~1Hz)

區(qū)域內(nèi)振蕩模式(1~2Hz)

小干擾穩(wěn)定性問(wèn)題通常是由于系統(tǒng)阻尼不足引起的一種增幅振蕩，小干擾分析法主要是用特征根法，根據(jù)受擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的線性化微分方程式組的特征方程式的根，判斷是否穩(wěn)定的方法。

問(wèn)題實(shí)質(zhì)在于：如果小機(jī)組擾動(dòng)的頻率接近主網(wǎng)系統(tǒng)的固有機(jī)電諧振頻率時(shí)會(huì)激發(fā)產(chǎn)生“共振”現(xiàn)象，使主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的振幅愈來(lái)愈大，好像低壓電網(wǎng)小機(jī)組產(chǎn)生的相對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不大的一個(gè)功率振蕩(搖擺)，在主網(wǎng)內(nèi)被“放大”了。

以華中電網(wǎng)2005年”10.29”功率振蕩為例：

振蕩頻率為0.77Hz。

華中電網(wǎng)大部分500kV線路出現(xiàn)功率擺動(dòng)，三峽外送系統(tǒng)振蕩幅度較大，其中斗雙線振蕩最大，振幅為730MW左右。

鄂西北電網(wǎng)振蕩現(xiàn)象明顯，有多臺(tái)小機(jī)組(總計(jì)40MW)被迫解列。

機(jī)組中，三峽電廠機(jī)組振蕩最大，左二單機(jī)振幅(峰峰值)達(dá)到270MW。500kV中樞點(diǎn)中，左二500kV母線電壓振蕩最大，振幅為40kV。

初步結(jié)論為：湖北西北電網(wǎng)由弱阻尼引發(fā)的同步振蕩導(dǎo)致主網(wǎng)相近頻率強(qiáng)迫振蕩的可能性較大，但需對(duì)湖北西北電網(wǎng)阻尼變化敏感因素作進(jìn)一步分析，也需要進(jìn)一步研究系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)迫振蕩的機(jī)理。

控制改善小干擾穩(wěn)定性的研究方面，應(yīng)區(qū)分不同的振蕩模式，找出其不穩(wěn)定的原因，有針對(duì)性地選擇合適的控制措施。特別是聯(lián)絡(luò)線振蕩模式的控制措施。要建立系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性準(zhǔn)則，如所有關(guān)鍵振蕩模式阻尼比不低于3%，聯(lián)絡(luò)線或關(guān)鍵輸電斷面的傳輸極限等。在對(duì)實(shí)際系統(tǒng)大量研究的基礎(chǔ)上，確定避免系統(tǒng)發(fā)生小信號(hào)不穩(wěn)定的調(diào)度方案。軟件計(jì)算一般也針對(duì)這些要素進(jìn)行校核。

計(jì)算過(guò)程中，主要是分析對(duì)外網(wǎng)的變化(如斷面潮流和方向)對(duì)區(qū)域電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性(特征根、阻尼比)的影響，然后對(duì)弱阻尼的振蕩模式提出機(jī)組PSS等措施，以免電網(wǎng)發(fā)生低頻振蕩。下為小干擾分析模態(tài)圖。

四、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

1、暫態(tài)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

用來(lái)考慮大擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，是暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。迄今為止，各國(guó)電力系統(tǒng)仍然利用發(fā)生規(guī)定擾動(dòng)這樣的決定性方法來(lái)判斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。實(shí)際發(fā)生過(guò)的系統(tǒng)大擾動(dòng)模式多種多樣。有的由于多種異常狀態(tài)同時(shí)或相繼出現(xiàn)而使整個(gè)擾動(dòng)模式極為復(fù)雜，而普遍地規(guī)定用于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的考核的擾動(dòng)方式，則極為簡(jiǎn)單。例如。最常用的是單一的某電力元件無(wú)故障突然開(kāi)斷以及因短路故障斷開(kāi)等