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摘要：随着电网的迅猛发展，电网网架结构日趋复杂，影响因素也越来越多，电网安全稳定运行面临愈来愈多的考验和风险。从电力系统的静态稳定和暂态稳定方面进行了分析，提出了保障提高电力系统静态稳定的根本措施是缩短“电气距离”，主要措施包括减小线路电抗、提高电力线路的额定电压、采用串联电容器补偿、维持和控制母线电压等。提高暂态稳定性的措施可分成三大类：缩短电氣距离；减小机械与电磁、负荷与电源的功率或能量的差额并使之达到新的平衡；稳定破坏时，采取系统解列等措施。并针对提高商丘电网稳定运行水平，提出了相应安全约束控制措施。
关键词：电力系统；静态稳定；暂态稳定；约束措施
作者简介：李孟超（1968-），男，河南商丘人，河南省电力公司商丘供电公司，高级工程师。（河南 商丘 476000）
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0209-02
近年来，随着我国电力工业步入大电网、大机组、大容量、特高压、交直流混合、远距离输电、智能电网的阶段，电力系统的复杂性明显增加，电网的安全稳定问题日渐突出。当电网结构薄弱、缺少技术防范措施时，则可能因某一电气设备故障引发大面积停电事故，因此应把电网的稳定问题放在首位，这是众多事故中得出的客观规律。对于我国来说，长期以来发输变配工程落后于负荷的增长，网架相对薄弱，随着电网的不断发展，保证电网的稳定、可靠、运行，成了一项艰巨而重要的任务。加强电网稳定、可靠控制技术的研发和利用，已成了电力部门的重要任务。无论什么情况下，电力生产调度部门都要把电网安全稳定运行放在极其重要的位置。
一、保障提高电力系统静态稳定的措施
从电力系统静态稳定的本质来看，静态储备越大，电网静态稳定性越高。缩短“电气距离”是提高静态稳定的根本措施。主要措施包括以下几个方面：
1.减小线路电抗
采用分裂导线可以减小架空线路的电抗。对于电压为220kV及以上的输电线路，一般均采用分裂导线。这样既可以减小线路电抗，又加强了系统之间的联系，从而提高了电力系统的稳定性。
2.提高电力线路的额定电压
在电力线路始末端电压相位角保持不变的前提下，沿电力线路传输的功率基本上与电力线路额定电压的平方成正比。换言之，提高电力线路的额定电压相当于减小电力线路的电抗。因此，提高了电力系统的静态性。
3.采用串联电容器补偿
电力线路串联电容器补偿除了可以降低电力线路电压降落并用于调压外，还可以通过减少电力线路的电抗来提高电力系统的静态稳定性。但由于这两种补偿的目的不同，使用的场合、考虑问题的角度也就存在很大的不同。
一般情况下，串联电容器的补偿度愈大，愈接近于1，电力线路补偿后的总电抗愈小，从而可以提高电力线路的输送功率极限值，提高电力系统的静态稳定性。
4.改善电力系统的结构
改善电力系统结构的方法较多，对提高电力系统静态系统作用较明显的方法包括：一是加强系统联系，增加输电线路回数，减少输电线路电抗，使电力系统有坚强的网架，从而提高电力系统的静态稳定性。二是加强电力线路两端系统各自内部联系。三是在电力系统中间接入中间调相电力系统。
因此，电力线路经过的地区有地方电力系统或发电厂时，应尽可能地联合成为较大的联合电力系统，对于提高整个电力系统的静态稳定性有一定好处。
5.维持和控制母线电压
在电力系统正常运行中，维持和控制母线电压是调度部门保证电力系统稳定运行的主要和日常工作。维持和控制变电站、发电厂高压母线电压恒定，特别是枢纽厂（站）高压母线电压恒定，相当于输电系统等值分割为若干段，这样每段电气距离将远小于整个输电系统的电气距离，从而保证和提高了电力系统的稳定性。
二、影响电力系统暂态稳定的主要原因
（1）负荷的突然变化。如切除或投入大容量的用户引起较大的扰动。
（2）切除或投入系统的主要元件。如切除或投入较大容量的发电机、变压器和较重要的线路等引起了大的扰动。
（3）电力系统的短路故障。它对电力系统的扰动最为严重。
三、提高电力系统暂态稳定性的措施
提高电力系统暂态稳定性的措施和提高静态稳定性的措施有所不同。其不是首先考虑缩短电气距离，而是首先考虑减少能量差额或功率的临时性措施。具体措施如下：
1.快速切除故障和自动重合装置的应用
这是两种常常配合在一起使用的借减少功率或能量的差额提高暂态稳定性的措施，经济有效，应首先考虑。
（1）快速切除故障。快速切除故障对提高电网暂态稳定有着决定性作用。其大大提高了发电厂之间的稳定性，减少了电动机失速的危险。
（2）自动重合闸。由于电力系统中的故障，特别是高压电力线路的故障，大多是瞬时性短路故障。采用自动重合闸装置可以大大提高电网的可靠性和稳定性。因重合成功会使系统电源充足，易满足负荷的要求，从而保证了负荷运行的稳定性。
2.电气制动和变压器中性点经小电阻接地
（1）电气制动。当电力系统故障时，电机输出的功率急剧减少，发电机功率因功率过剩而加速，如能迅速投入制动电阻，消耗发电机的有功功率以制动发电机，使发电机不失步，仍能同步运行，可提高电力系统的暂态稳定性。
（2）变压器中性点经小电阻接地。变压器中性点经小电阻接地就是对接地性短路故障的电气制动。在短路靠近送电端时，它主要由送端发电厂供给；靠近受电端时，主要由受端系统供给。送电端发电机由于要供给这部分功率，短路时它们的加速就要放缓，或者说这些电阻中的功率损耗起了制动作用，从而提高了系统能的暂态稳定性。
3.长线路中间设置开关站 在线路较长时，可以在线路中间设置一个或多个开关站，这样相当于缩短了线路，因而可以提高系统的暂态稳定性。
4.采用单元接线方式
这是不增加设备投资以提高电力系统暂态稳定性的措施。采用单元接线基本上防止了发电厂之间并列运行暂态稳定的破坏。
5.连锁切机和切除部分负荷
连锁切机是由单元接线方式派生的，是介于并联接线和单元接线之间的一种提高暂态稳定的措施，它可以提高电力系统的暂态稳定性。当电力系统中备用容量不足，难以采用单元接线方式而必须采用并联接线方式时，为了提高系统暂态稳定性，可以采用连锁切机。
四、商丘电网安全稳定水平现状
通过对2013年夏季大负荷、冬季大负荷进行全接线及N-1暂稳分析，商丘电网无暂稳问题。
由N-1静态安全分析，在主要发、输、变电设备检修情况下，商丘电网存在500千伏联变下网负荷超稳定极限、重要断面过极限及220千伏电压水平偏低问题。
2013年商丘电网稳定约束的重点在于配合各种设备检修时，控制电网负荷使商丘电网电压满足运行要求，各重要断面不过载或不超稳定极限。
五、对商丘电网稳定运行采取的约束措施
（1）电压控制：电压控制是以下各项控制的前提。控制商丘電网220千伏电压不低于220千伏。
（2）开封地区与商丘地区500千伏主变。
1）汴西变投运前：开封地区与商丘地区500千伏主变由祥符两台主变、庄周两台主变共四台主变构成，主变下网极限要求如表1所示。
2）汴西变投运后：开封地区与商丘地区500千伏主变由祥符两台主变、庄周两台主变、汴西一台主变共五台主变构成，主变下网极限要求如表2所示。
（3）张阁庄周西送断面。该断面由220kV健张线、ⅠⅡ华庄线三个元件组成，控制限额如表3所示。
（4）商丘东部受电断面。该断面由220kV张梁线、ⅠⅡ庄陆线、ⅠⅡ裕梁线五个元件组成，控制限额如表4所示。
六、结论
电网的稳定运行对电力系统的安全十分重要。运行经验表明，重大电网事故的发生几乎都是由于电网稳定破坏而扩大，因缺乏事故预案，而后扩大至灾害性后果。因此，一个较弱而有措施准备的电网，将比一个强而无措施准备的电网会有更好的运行效果。本文希望通过对一些对策的研究，提高电网的安全稳定运行及经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]何仰赞，温增银.电力系统分析（上、下册）[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.
[2]孟祥萍.电力系统分析[M].北京：高等教育出版社，2004.
[3]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，1995.
[4]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，1995.
[5]陈怡，等.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2005.
（责任编辑：孙晴）
关键词：电力系统；静态稳定；暂态稳定；约束措施
作者简介：李孟超（1968-），男，河南商丘人，河南省电力公司商丘供电公司，高级工程师。（河南 商丘 476000）
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0209-02
近年来，随着我国电力工业步入大电网、大机组、大容量、特高压、交直流混合、远距离输电、智能电网的阶段，电力系统的复杂性明显增加，电网的安全稳定问题日渐突出。当电网结构薄弱、缺少技术防范措施时，则可能因某一电气设备故障引发大面积停电事故，因此应把电网的稳定问题放在首位，这是众多事故中得出的客观规律。对于我国来说，长期以来发输变配工程落后于负荷的增长，网架相对薄弱，随着电网的不断发展，保证电网的稳定、可靠、运行，成了一项艰巨而重要的任务。加强电网稳定、可靠控制技术的研发和利用，已成了电力部门的重要任务。无论什么情况下，电力生产调度部门都要把电网安全稳定运行放在极其重要的位置。
一、保障提高电力系统静态稳定的措施
从电力系统静态稳定的本质来看，静态储备越大，电网静态稳定性越高。缩短“电气距离”是提高静态稳定的根本措施。主要措施包括以下几个方面：
1.减小线路电抗
采用分裂导线可以减小架空线路的电抗。对于电压为220kV及以上的输电线路，一般均采用分裂导线。这样既可以减小线路电抗，又加强了系统之间的联系，从而提高了电力系统的稳定性。
2.提高电力线路的额定电压
在电力线路始末端电压相位角保持不变的前提下，沿电力线路传输的功率基本上与电力线路额定电压的平方成正比。换言之，提高电力线路的额定电压相当于减小电力线路的电抗。因此，提高了电力系统的静态性。
3.采用串联电容器补偿
电力线路串联电容器补偿除了可以降低电力线路电压降落并用于调压外，还可以通过减少电力线路的电抗来提高电力系统的静态稳定性。但由于这两种补偿的目的不同，使用的场合、考虑问题的角度也就存在很大的不同。
一般情况下，串联电容器的补偿度愈大，愈接近于1，电力线路补偿后的总电抗愈小，从而可以提高电力线路的输送功率极限值，提高电力系统的静态稳定性。
4.改善电力系统的结构
改善电力系统结构的方法较多，对提高电力系统静态系统作用较明显的方法包括：一是加强系统联系，增加输电线路回数，减少输电线路电抗，使电力系统有坚强的网架，从而提高电力系统的静态稳定性。二是加强电力线路两端系统各自内部联系。三是在电力系统中间接入中间调相电力系统。
因此，电力线路经过的地区有地方电力系统或发电厂时，应尽可能地联合成为较大的联合电力系统，对于提高整个电力系统的静态稳定性有一定好处。
5.维持和控制母线电压
在电力系统正常运行中，维持和控制母线电压是调度部门保证电力系统稳定运行的主要和日常工作。维持和控制变电站、发电厂高压母线电压恒定，特别是枢纽厂（站）高压母线电压恒定，相当于输电系统等值分割为若干段，这样每段电气距离将远小于整个输电系统的电气距离，从而保证和提高了电力系统的稳定性。
二、影响电力系统暂态稳定的主要原因
（1）负荷的突然变化。如切除或投入大容量的用户引起较大的扰动。
（2）切除或投入系统的主要元件。如切除或投入较大容量的发电机、变压器和较重要的线路等引起了大的扰动。
（3）电力系统的短路故障。它对电力系统的扰动最为严重。
三、提高电力系统暂态稳定性的措施
提高电力系统暂态稳定性的措施和提高静态稳定性的措施有所不同。其不是首先考虑缩短电气距离，而是首先考虑减少能量差额或功率的临时性措施。具体措施如下：
1.快速切除故障和自动重合装置的应用
这是两种常常配合在一起使用的借减少功率或能量的差额提高暂态稳定性的措施，经济有效，应首先考虑。
（1）快速切除故障。快速切除故障对提高电网暂态稳定有着决定性作用。其大大提高了发电厂之间的稳定性，减少了电动机失速的危险。
（2）自动重合闸。由于电力系统中的故障，特别是高压电力线路的故障，大多是瞬时性短路故障。采用自动重合闸装置可以大大提高电网的可靠性和稳定性。因重合成功会使系统电源充足，易满足负荷的要求，从而保证了负荷运行的稳定性。
2.电气制动和变压器中性点经小电阻接地
（1）电气制动。当电力系统故障时，电机输出的功率急剧减少，发电机功率因功率过剩而加速，如能迅速投入制动电阻，消耗发电机的有功功率以制动发电机，使发电机不失步，仍能同步运行，可提高电力系统的暂态稳定性。
（2）变压器中性点经小电阻接地。变压器中性点经小电阻接地就是对接地性短路故障的电气制动。在短路靠近送电端时，它主要由送端发电厂供给；靠近受电端时，主要由受端系统供给。送电端发电机由于要供给这部分功率，短路时它们的加速就要放缓，或者说这些电阻中的功率损耗起了制动作用，从而提高了系统能的暂态稳定性。
3.长线路中间设置开关站 在线路较长时，可以在线路中间设置一个或多个开关站，这样相当于缩短了线路，因而可以提高系统的暂态稳定性。
4.采用单元接线方式
这是不增加设备投资以提高电力系统暂态稳定性的措施。采用单元接线基本上防止了发电厂之间并列运行暂态稳定的破坏。
5.连锁切机和切除部分负荷
连锁切机是由单元接线方式派生的，是介于并联接线和单元接线之间的一种提高暂态稳定的措施，它可以提高电力系统的暂态稳定性。当电力系统中备用容量不足，难以采用单元接线方式而必须采用并联接线方式时，为了提高系统暂态稳定性，可以采用连锁切机。
四、商丘电网安全稳定水平现状
通过对2013年夏季大负荷、冬季大负荷进行全接线及N-1暂稳分析，商丘电网无暂稳问题。
由N-1静态安全分析，在主要发、输、变电设备检修情况下，商丘电网存在500千伏联变下网负荷超稳定极限、重要断面过极限及220千伏电压水平偏低问题。
2013年商丘电网稳定约束的重点在于配合各种设备检修时，控制电网负荷使商丘电网电压满足运行要求，各重要断面不过载或不超稳定极限。
五、对商丘电网稳定运行采取的约束措施
（1）电压控制：电压控制是以下各项控制的前提。控制商丘電网220千伏电压不低于220千伏。
（2）开封地区与商丘地区500千伏主变。
1）汴西变投运前：开封地区与商丘地区500千伏主变由祥符两台主变、庄周两台主变共四台主变构成，主变下网极限要求如表1所示。
2）汴西变投运后：开封地区与商丘地区500千伏主变由祥符两台主变、庄周两台主变、汴西一台主变共五台主变构成，主变下网极限要求如表2所示。
（3）张阁庄周西送断面。该断面由220kV健张线、ⅠⅡ华庄线三个元件组成，控制限额如表3所示。
（4）商丘东部受电断面。该断面由220kV张梁线、ⅠⅡ庄陆线、ⅠⅡ裕梁线五个元件组成，控制限额如表4所示。
六、结论
电网的稳定运行对电力系统的安全十分重要。运行经验表明，重大电网事故的发生几乎都是由于电网稳定破坏而扩大，因缺乏事故预案，而后扩大至灾害性后果。因此，一个较弱而有措施准备的电网，将比一个强而无措施准备的电网会有更好的运行效果。本文希望通过对一些对策的研究，提高电网的安全稳定运行及经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]何仰赞，温增银.电力系统分析（上、下册）[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.
[2]孟祥萍.电力系统分析[M].北京：高等教育出版社，2004.
[3]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，1995.
[4]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，1995.
[5]陈怡，等.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2005.
（责任编辑：孙晴）