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摘要：本文对国内外无功电压的研究进行了总结，对静态电压稳定和动态电压稳定的研究进展进行了述评，对静态电压稳定控制和动态电压稳定控制的方法进行了总结，展望了电压稳定及其控制的发展方向。
关键词：电力系统；稳定；安全；控制
随着电网规模的扩大，系统的电压稳定问题日趋严重，世界上许多国家发生了电压崩溃事故，造成了巨大的经济损失和社会影响后才引起了人们的注意，电压稳定可分为静态电压稳定分析和动态电压稳定，静态电压稳定分析方法主要通过代数方程计算分析，而动态电压稳定分析主要通过微分代数方程计算分析，动态电压稳定根据扰动的大小可分为小扰动电压稳定和大扰动电压稳定。目前，对电压稳定的研究除了各种静态稳定分析方法和动态稳定分析方法外，在此基础上形成了静态电压稳定控制和动态电压稳定控制方法。
一、静态电压稳定
静态电压稳定一般都是建立在系统潮流方程或改进的潮流方程基础上来进行研究的，静态电压稳定分析方法很多。
1、潮流多解法
电力系统方程是一组非线性的方程组，故其解存在多个值，对于一个节点系统的解有可能更多，潮流解的个数将减少，当系统由于负荷过重而接近静态电压稳定运行极限时。潮流只剩下一对解，即一个高值解和一个低值解，此时出现扰动，致使高值解向低值解转化。系统将发生电压崩溃，这样可利用潮流解的个数和多解之间的距离来估计系统接近临界点的程度。
2、灵敏度分析
灵敏度分析法是根据潮流方程求解出的，通过灵敏度矩阵的性质来判断系统的电压稳定性，它利用系统状态变量或系统输出变量对控制变量之间的关系来进行研究，用以反映静态电压稳定的灵敏度指标，主要有反映节点电压随负荷变化的指标。反映发电机无功功率随负荷功率变化的指标和负荷节点电压同发电机节点电压变化的指标等，潮流雅可比矩阵奇异法是利用潮流方程的可比矩阵的奇异性来分析系统静态电压稳定。其机理是指当系统到达临界点时，利用潮流雅可比矩阵的最小奇异值作为衡量电压稳定性的安全指标，其物理解释为当潮流可比矩阵特征有一个非常小的特征根时，变换后的节点注入功率微小变换可能引起变换后状态变量的很大漂移。特别是当雅可比矩阵存在零特征根时，状态变量将无限大偏移，这样将引起电压不稳定。
3、连续潮流解法
目前连续潮流法得到了普遍的应用，由于潮流方程组的多解和系统电压不稳定现象密切相关，连续潮流法正是通过增加一个方程改善了潮流的不收敛性。连续潮流不仅能求出静态电压稳定的临界点，而且还能描述电压随负荷增加的变化过程。同时还能考虑各种元件的动态响应，但修正后的方程计算精度无法得到保证。
二、静态电压稳定控制
由于静态电压稳定分析方法是建立在潮流基础上的，因此静态电压稳定控制的基础就是控制潮流有高值解，通常传输与电压幅值紧密相关，并且无功功率的传输总是从高压节点流向低压节点。因此从传输系统来看，引起系统电压不稳定的主要原因有线路上传输的功率与电源负荷中心过远，以及系统无功功率电源不足等。为此相应的静态电压稳定控制方法是在电力系统安装各种无功补偿器来提供系统的电压水平，利用灵敏度矩阵来判断系统是否存在薄弱母线，并用此来确定系统无功补偿装置的位置。其基本思路是在传统的励磁系统中引入对无功电流的补偿。控制高压侧的电压基本恒定，建立了系统控制参数与系统负荷裕度之间灵敏度的数学模型。对系统的各种控制参数的灵敏度值的大小进行排序，将控制问题转变成参数的任意排序问题。快速有效地对电力系统电压稳定进行了控制。并通过对系统安全性和经济性分析，建立了提高系统静态电压稳定裕度的电压稳定监控数学模型，使静态电压稳定控制模型更实用。
三、动态电压稳定
动态电压稳定可用一组微分方程和代数方程组来描述，考虑了系统原件的动态特性，动态电压稳定根据扰动的大小分为小扰动稳定和大扰动稳定。根据响应时间的长短分为暂态稳定、中期稳定和长期稳定，通过研究系统的状态方程系数的特征值来判断系统的电压稳定性。且动态元件对不同分析对象的电气距离不同，因此各种动态元件对电压稳定的影响也不同，故针对不同扰动的关键是建立快速精确的小扰动电压稳定分析模型。如何简化计算系统的线性化状态方程系数矩阵的全部特征值是小扰动电压稳定研究的重点。
1、大扰动电压稳定
电力系统始终处于发电和用电的动态平衡，当系统遭受大扰动时就必须采用时域仿真法对电压稳定性进行研究，该方法具有较高的建模精度和分析结果，并且其分析结果具有较高的可解释性。可以清晰地发现导致电压失稳或电压崩溃的时间序列，从而为找到正确的控制措施提供依据，暂态电压稳定的物理意义是系统是否有能力抑制各种扰动而出现的各种电压偏移，维持系统的负荷电压水平。它反映几秒内的电压失稳，暂态电压稳定涉及到一些快速元件的动作响应。
2、动态电压稳定控制
系统电压崩溃的根本原因是由于电网中某地区的无功功率不足造成的局部电压下降，进而导致全网电压下降，最后发生电压崩溃的。功率不足可能来自两个方面，其一为系统的无功电源不足，其二为系统的初始无功电源分布不合理，针对这两种情况，分别采用增加系统无功电源储备和合理分布系统无功电源来解决，由于电力系统具有时变性，因此建立确定的数学模型具有相当的难度。而采用模糊控制则可以有效地解决这个问题。通过模糊逻辑规则推理出相应的控制信号来调节发电机的励磁系统实现对引导节点的控制，由于电压崩溃最根本的原因是无功的不足，因此通过切负荷来保持系统电压稳定性是最直接有效的方法。
结束语
在静态电压稳定研究中，目前的方法都是基于潮流方程为基础的，即将潮流极限作为静态电压稳定的临界点得出的结果偏于乐观，因为目前国内外发生的几次电压失稳的事件很少发生在潮流极限点。因此静态电压研究的方法需要进一步研究，考虑直流输电和多馈入直流输电的暂态电压稳定性问题，由于直流系统换流器在功率恢复过程中需要吸收大量无功功率不利于电压的恢复，而电压的降低会造成直流逆变侧的换相失败，因此对交直流系统的动态电压稳定分析应值得进一步研究。找出电压不稳定的预防和紧急控制措施。从而保证系统的安全稳定运行。
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