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摘要：伴随着电网规模的不断扩大，以及电力市场化的深入改革，远距离的重负荷输电状况将会更加突出，这就使得电力系统运行将会愈来愈接近网络的极限输送能力。所以，鉴于国外出现的恶性电压崩溃事件与我国部分区域出现的电压失稳现象，强化电力系统的电压稳定及控制研究具有重要的现实意义与理论价值。因此，本文对电力系统的电压稳定及控制进行分析。
关键词：电力系统；电压稳定；控制
1电压稳定的基本概念
电压稳定性是电力系统遭受偏离给定的起始运行条件的扰动后维持系统中各节点稳定的电压的能力。它取决于电力系统维持/恢复负荷需求和负荷供给之间的平衡。可能产生的电压不稳定以某些母线电压不断下降或不断上升的形式发生。电压不稳定可能结果是一部分区域失去负荷，或传输线跳开，以及由于保护系统作用导致其他元件级联停运，某些发电机失去同步，可能造成其停运或造成磁场电流限制器越限。
2电力系统电压稳定的形式
电力系统的电压稳定性是指从给定的初始运行条件出发，遭受扰动后电力系统在所有母线上保持稳定电压的能力。在发生电压失稳时，可能导致的后果包括系统中负荷的丧失、传输线路的跳闸、因元件保护动作导致系统的级联停电、因停电或不满足励磁电流限制的运行条件导致一些发电机失去同步等。根据相关文献可以把电力系统电压稳定的形式分以下四类。
2.1动态稳定
系统用线性微分方程描述，元件动态及调节器的动态作用，判别系统在小扰动下的电压稳定性。
2.2静态稳定
对动态系统作进一步简化，即假定发电机在理想的调节下，负荷用静态电压特性表示，从而使系统可以用代数方程描述时，判断系统在平衡点处的电压稳定性。研究系统静态电压稳定的主要作用是确定系统正常运行和事故后运行方式下的电压静稳定储备情况。
2.3暂态稳定
系统用非线性微分方程描述，计及元件的动态特性及调节器的动态作用，暂态稳定可以用来判别系统在大扰动下的电压稳定性。
2.4电压崩溃
系统在遭受扰动（大干扰或小扰动）作用下，系统内无功功率平衡状态遭到破坏，依靠调节器和控制器的作用，仍不能使的功率平衡得到恢复，从而导致局部或者整个系统中各节点电压急剧下降的物理过程。
3电力系统的电压稳定分析方法
3.1静态分析法
静态电压稳定分析主要以平衡点间的稳定性研究为主，其要求电力系统受到的干扰幅度尽可能小，或者电力系统的演化过程尽可能的缓慢，以至于可以忽略电力系统模型的动态化过程，这时的电力系统运行轨迹主要由稳定的平衡点所构成。一旦电力系统的实际功率难以平衡，即不存在所谓的稳定平衡点，则可以确定电力系统存在电压失稳的隐患，这一失稳机理能够通过Q-V曲线或者P-V曲线得到科学合理的解释。从本质上讲，静态分析法就是将网络传输极限功率时的实际运行状态，当作成静态电压稳定的最高极限状态。静态电压分析法重点从静态观点对电压崩溃机理进行揭示，用代数方程对系统微分方程进行代替，用静态模型对负荷进行描述。其能够显示出电压稳定的裕度指标，且能通过灵敏度分析法显示出电力系统的弱区域以及其他信息。静态分析法因方便快捷而得到了广泛的应用与发展，是当前电力系统的电压稳定研究中成效最为显著的一项，且相关研究成果已被应用到了电力领域之中。
3.2动态分析法
随着电力系统研究的力度加大，以及在功角稳定研究中应用的暂态仿真已经难以满足电力系统的电压稳定研究需要，使得对电力系统实施的长时间、全过程的动态仿真研究成为当前研究电压崩溃机理、电压失稳等现象的有力手段。目前，电力稳定及控制的动态本质已经引起了现代人的高度重视，人们开始意识到要想从根本上阐释清楚电压失稳的机理，就必须构建电力系统的动态模型，通过应用各种动态分析法对电压崩溃的物理本质进行深入研究，只有掌握正确的电压失稳机理理论，才能够更好的预防电压崩溃事故的出现。综合考虑了发电机、负荷、变压器、励磁等系统的动态特性，当前针对电压稳定的动态分析方法主要包括小干扰分析法、动态潮流法、时域仿真法、分岔分析法等一系列方法。
4电力系统的电压稳定及控制措施
4.1科学规划设计
要提升电力系统的电压稳定及控制成效，就必须对电力系统进行科学合理的规划与设计。其中，对电压、负荷以及传输网络的规划，应尽可能的提升网络传输能力，强化负荷中线电源调控电压的能力。同时，电网结构还应确保运行过程中的灵活性，最大程度做好电网结构的无功功率规划工作等。
4.2分布式的控制方法
分布式的控制方法，即将全系统的优化控制，分解为不同的控制子区域的控制问题，可以应用“分解-协调”的方法，推广控制理论中的最优控制、稳定性分析、模型化技术进行控制的分析和设计，消除和缓解维数灾，也更加符合电压无功问题的本质特点。根据系统的状态，在紧急情况时，将电力系统分为若干个控制区域。在每一个控制区域设有电压紧急控制器，独立监测本区域的运行状态，对本区域的突发事件做出紧急处理，快速计算出本区域的电压危险节点，并将其作为控制目标，从而保证本区域的电压水平。协调级分布式电压紧急控制的核心环节，以本地区电压安全稳定为目标，在电压控制的不同阶段，针对性地协调控制分散在各处的现场级电压无功控制器，高效合理地控制无功功率的流动；并接收上一级的指令，在必要时和其他的控制区域进行协作。组织级作为电压紧急控制的最高级，其作用是进行全电网的安全稳定分析，以及全局经济优化控制等功能。在电压紧急情况时，在必要的情况下，协调不同的控制区域，以保证系统的稳定运行。
4.3电压紧急控制策略
具体的电压紧急控制策略，有切负荷和无功控制。前者是最直接有效的紧急控制手段，但这种方法的负面影响较大；后者在紧急控制中，起到不可忽视的作用，合理运用可以最小化切负荷这种硬方法带来的负荷损失。分布式无功紧急电压控制的基本目标，是通过及时地利用区域内所用可能的无功出力维持电压稳定性。控制中心在电压失稳发生时，实时确定电压控制分区，并将普通的二级电压控制策略，切换到紧急控制策略。紧急控制通过快速的协调逐步强制设定发电机以及STATCOM（高压动态无功补偿装置）的出力来完成。参与控制的手段除了快速的FACTS（柔性交流输电系统）元件和发电机外，还包括响应速度稍慢的无功源（主要为并联电容器）。如果经过上节的控制，危险节点VC依然越限，则控制慢速设备，如果VC已回到正常范围内，按照无功等效的原则，投入慢速响应设备，逐步释放快速响应设备的无功出力，以保证足够的紧急无功储备。
结束语：
总而言之，电力系统的电压稳定及控制研究，其根本目的在于探寻出高效的分析电力系统的薄弱环节、稳定程度、增强稳定的具体举措以及各种应急策略等的路径，从而预防电压崩溃现象的出现。目前，我国针对电力系统的电压稳定及控制研究取得了一定成果，但对于电压稳定的本质与功角稳定关系等方面的认识还不够全面，具体理论与方法研究还不够完善，因而需要继续加大相关研究的力度与深度。
参考文献：
[1]电力系统电压稳定与功角稳定的统一分析原理[J].刘光晔，杨以涵.中国电机工程学报，2015
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[3]电力系统无功电压分域与控制方法的研究[D].李昌超.辽宁工业大学2014
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