說到穩(wěn)定這塊，其實很不好寫，內(nèi)容太多，光一個暫態(tài)穩(wěn)定就牽涉不少東西，而且簡單的寫些淺顯的常識也沒什么意義。具體關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)定的工程也做過不少，一直也沒有系統(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)定計算理論條件、計算方法什么的盡量簡化)

一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定概述和分類

穩(wěn)定的分類其實至今為止都沒有一定統(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)定和動態(tài)穩(wěn)定。

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

上述三個穩(wěn)定性概念，采用一個碗中放置一個球，用這個球在受到外部作用后是否回到原來的位置來比喻說明：

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

當碗中的球受到一個大的外部力量，這個球能否還在碗中就是系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問題。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。繼保的作用就相當于減少這個外部力量的作用時間，繼保越快，外力的作用時間就越短，這個球就不會一下子掉下來。而自動電壓調(diào)節(jié)器此時作用相當于自動改變這個碗的坡度，當這個球上升時增加坡度，當下降時就減少這個坡度，使這個球在碗中滾動幅度迅速減小。

如果這個碗和球之間的摩擦很小，這個球受到擾動后在碗中來回滾動時間就很長，特別是，如果這個擾動的外力不斷的來回施加，就比如我們不斷的蕩秋千，這個球就永遠不停的來回滾動甚至掉下來，我們就說這個系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性差。這里的摩擦阻力相當于電力系統(tǒng)的阻尼，這個來回不斷施加的外部力量就相當于自動電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的負阻尼。一般來說，自動電壓調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定中起壞作用，產(chǎn)生負阻尼，使整個系統(tǒng)阻尼減少。當我們在自動電壓調(diào)節(jié)器中增添PSS裝置，PSS就把自動電壓調(diào)節(jié)器原來所產(chǎn)生的負阻尼變?yōu)檎枘?，相當于增加碗和球的摩擦系?shù)，使球的滾動幅度快速減小，于是這個系統(tǒng)的動態(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)定我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的標準分三級：

第一級標準：保持穩(wěn)定運行和電網(wǎng)的正常供電[對于出現(xiàn)概率較高的單一元件故障，不采取穩(wěn)定控制措施];

第二級標準：保持穩(wěn)定運行，但允許損失部分負荷[出現(xiàn)概率較低的嚴重故障];

第三級標準：當系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行時，必須防止系統(tǒng)崩潰，并盡量減少負荷損失[出現(xiàn)概率很低的多重性嚴重事故]。

國網(wǎng)的安全穩(wěn)定三道防線總體上應(yīng)滿足三級標準要求。繼電保護是第一道防線，但第一道防線的正確動作并不一定能完全滿足穩(wěn)定導(dǎo)則中規(guī)定的第一級標準，例如，一些聯(lián)系相對薄弱的電網(wǎng)連單瞬、單永故障都存在問題，需要采取穩(wěn)定控制措施來提高電網(wǎng)的送電能力;

穩(wěn)定控制系統(tǒng)是基于對電網(wǎng)的穩(wěn)定分析而配置的，它只針對預(yù)想的運行方式、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，防止事故擴大，防止系統(tǒng)崩潰，即第三道防線是被動應(yīng)對大事故的手段。

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)說過，功角的穩(wěn)定分為三種：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定。

在設(shè)計和運行系統(tǒng)中，主要對如下三個方面的穩(wěn)定性進行計算。第一類:：最大量的分析計算是暫態(tài)穩(wěn)定性。由于系統(tǒng)的運行操作和故障是大量地經(jīng)常發(fā)生的，因此，對暫態(tài)穩(wěn)定性的正確評估，對于電力系統(tǒng)的安全運行具有第一等重要意義。第二類:較少的是計算分析長距離重負荷線路的靜態(tài)穩(wěn)定裕度。出現(xiàn)靜態(tài)穩(wěn)定問題的情況，多屬單機對主系統(tǒng)模式或單機經(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態(tài)穩(wěn)定的計算分析，即判定是否出現(xiàn)周期性失穩(wěn)的問題。由于這種穩(wěn)定破壞并非常見，在實際系統(tǒng)中，往往都是在事件發(fā)生后才去認真分析并尋求對策。

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，如果滿足了大擾動后的系統(tǒng)穩(wěn)定性，往往可同時滿足正常運行情況下的靜態(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，就有可能在嚴重的故障情況下通過一些較為簡易的技術(shù)措施去爭取到系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。不保持靜態(tài)穩(wěn)定，系統(tǒng)無法運行;而在某些特殊情況下，例如大發(fā)水電和事故后運行方式下，卻需要也可以降低系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平而短期地運行。這種臨時做法合乎邏輯的理由是.影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最為嚴重的短路故障，具有概率性質(zhì)，因而可以認為不會在那樣的短期運行期間，又同時發(fā)生足以招致失去暫態(tài)穩(wěn)定的嚴重故障。三、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定

也可以叫小干擾穩(wěn)定(這塊說法不一，可以這么認為)。

靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復(fù)到原始運行狀態(tài)的能力。靜態(tài)穩(wěn)定問題實際上就是確定小擾動下系統(tǒng)的某個運行穩(wěn)態(tài)點能否保持。系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性取決于系統(tǒng)的固有特性，與干擾的大小無關(guān)。(若電力系統(tǒng)受到小擾動后，在較長過程中，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置作用下的穩(wěn)定問題，則被劃為動態(tài)穩(wěn)定問題，姑且在這塊先介紹了)。

電力系統(tǒng)受到小擾動之后可能出現(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;低頻功率振蕩問題;

電力系統(tǒng)包含許多機電振蕩模式，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)受擾動運動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。

問題實質(zhì)在于：如果小機組擾動的頻率接近主網(wǎng)系統(tǒng)的固有機電諧振頻率時會激發(fā)產(chǎn)生“共振”現(xiàn)象，使主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的振幅愈來愈大，好像低壓電網(wǎng)小機組產(chǎn)生的相對系統(tǒng)來說不大的一個功率振蕩(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，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，有多臺小機組(總計40MW)被迫解列。

機組中，三峽電廠機組振蕩最大，左二單機振幅(峰峰值)達到270MW。500kV中樞點中，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)相近頻率強迫振蕩的可能性較大，但需對湖北西北電網(wǎng)阻尼變化敏感因素作進一步分析，也需要進一步研究系統(tǒng)發(fā)生強迫振蕩的機理。

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。在對實際系統(tǒng)大量研究的基礎(chǔ)上，確定避免系統(tǒng)發(fā)生小信號不穩(wěn)定的調(diào)度方案。軟件計算一般也針對這些要素進行校核。

計算過程中，主要是分析對外網(wǎng)的變化(如斷面潮流和方向)對區(qū)域電網(wǎng)的動態(tài)特性(特征根、阻尼比)的影響，然后對弱阻尼的振蕩模式提出機組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)定標準

用來考慮大擾動對系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響，是暫態(tài)穩(wěn)定問題。迄今為止，各國電力系統(tǒng)仍然利用發(fā)生規(guī)定擾動這樣的決定性方法來判斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。實際發(fā)生過的系統(tǒng)大擾動模式多種多樣。有的由于多種異常狀態(tài)同時或相繼出現(xiàn)而使整個擾動模式極為復(fù)雜，而普遍地規(guī)定用于設(shè)計和生產(chǎn)運行系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的考核的擾動方式，則極為簡單。例如。最常用的是單一的某電力元件無故障突然開斷以及因短路故障斷開等