摘 要：介紹了國內外電力系統安全穩定問題的研究現狀，供電力工程參考。?
關鍵詞：電力系統；安全穩定；新進展?
當今，電力已作為現代社會的主要能源，與國民經濟建設和人民生活有著極為密切的關系，供電不穩定，特別是大面積停電事故所造成的經濟損失和社會影響是十分嚴重的，例如2003年的紐約、倫敦和東京大停電事故。因此，對現代電力系統的運行提出了更高的要求，既保證安全、可靠和經濟地發供電能，又要求保證合格的供電質量。但是，現代電力系統是一個由電能產生、輸送、分配和用電環節組成的大系統。同時，由于電能的發、送、變、配、用電各個環節是同時進行，這樣現代電力系統又是一個復雜的實時動態系統，這個系統除了包括發電、送電、變電、配電和用電設備外，還包括監測系統、繼電保護系統、調度通信系統、遠動和自動調控設備等組成的二次系統[1-5]。
在這個大系統中，其設備眾多，分布區域很廣，要保證每一臺裝置設備或每一條輸電線路在任何時候都不發生任何故障是絕對不可能的。隨著社會生產技術的發展，現代電力系統由于機組容量不斷提高，電網規模不斷擴大，電壓等級不斷提高，超高壓遠距離輸電以及互聯電網形成，使電網結構更加復雜，造成現代電力系統的控制管理極為困難，一個嚴重干擾都能波及全系統導致瓦解的嚴重后果。因此，保證電力系統安全穩定運行是一個極端重要的問題，只有在電力系統安全穩定運行的前提下，才有可能進一步考慮運行的經濟性等問題。當前的中國已步入大電網、高電壓和大機組的時代。隨著中國電力系統的日益發展和擴大，電力系統安全穩定問題已成為最重要的問題，越來越突出。解決好電力系統實時安全分析方法和安全穩定控制技術的研究和應用，已成為電力生產、運行、科研和制造部門的重要任務，不管在任何情況下，電力調度運行部門都要把電力系統安全穩定運行放在首位[6-9]。?
1 電力系統安全穩定問題?電力系統中各同步發電機間保持同步是電力系統正常運行的必要條件，如果不能使各發電機相互保持同步或在暫時失去同步后不能恢復同步運行，這就使電力系統失去穩定。電力系統穩定問題最早應追溯到上世紀初。當同步電機由單機運行發展到與其它同步發電機并列運行后，就出現電力系統穩定問題，特別是在發生故障情況下，有可能使發電機失去同步。電力系統穩定的破壞，往往會導致系統的解列和崩潰，造成大面積停電，所以保證電力系統穩定是電力系統安全運行的必要條件。在電力系統穩定研究中，除了維持發電機間的同步運行的穩定性外，還開展了電力系統的電壓穩定和頻率穩定性問題的研究。
近幾十年來，國內外電力系統由于穩定破壞，曾發生大面積停電事故，對國民經濟造成極大損害，使社會和人民生活受到很大影響。美國1965年東北包括紐約大停電事故。造成了21000?MW用電負荷停電，停電最長時間13h，停電區域20萬km2，經濟損失達1億美元，影響居民3000萬人。事故原因為加拿大拜克水電站向多倫多送電的5條230?kV線路中的一條突然跳閘，造成系統穩定破壞。美國1977年7月13日紐約大停電事故。這次事故起因為大風暴造成輸電線路斷開，短時的供需不平衡，使電網電壓劇升，發電機超速解列。這次大停電引起貧民區的搶劫和縱火，華爾街上造成嚴重的社會問題。法國1978年12月19日大停電事故。當時由東部向西部送電的一條400?kV線路因過負荷跳閘，導致其他線路發生一系列的過負荷跳閘，并造成系統穩定的破壞，最終造成法國全國大部分地區停電。日本1987年7月23日東京電力系統大停電事故。這是一次典型的電壓崩潰事故。事故中負荷停電8168MW，影響280萬用戶，停電時間長達3h21min，使兩個500kV變電站及一個275kV變電所全停，影響日本鐵路線13條線路停運，都市自來水中斷，銀行計算機系統中斷，造成社會生活混亂[10-16]。?1980年7月27日中國安徽電網大面積停電事故。事故起因是由于一臺220kV電壓互感器爆炸起火，引起二條220kV線路先后跳閘，大量負荷轉移到一條與之環網運行的110kV線路上，造成穩定破壞，系統劇烈振蕩，最后導致系統瓦解。事故發生后，甩負荷及停電320?MW，少送24萬kW·h電能，給工農業生產、社會生活造成嚴重損失。?1972年7月20日浙江電網瓦解事故，是華東電網的一次嚴重穩定破壞的大面積停電事故。杭常湖220?kV三角大環網是連接上海、杭州、常州為中樞點的三角大環網。這個總長564?km的單回線大環網給系統運行帶來復雜性。這次常湖線故障，造成浙江電網頻率崩潰而全面瓦解，兩個220?kV變電站，23個110?kV變電站，近100個35?kV變電所停電，全省甩負荷350?MW，事故直接損失約200萬元。?1972年中國湖北省電力系統穩定破壞事故，使全省失去約686?MW，導致湖北地區大面積停電，使武鋼等大廠礦企業受到重大經濟損失。發展電力系統是電力工業的客觀規律，是世界各國電力工業所走的共同道路。前蘇聯已基本上形成了全國統一的電力系統并且與東歐國家互聯，形成了更大規模的聯合電力系統；西歐各國的電力系統也已互聯，形成西歐十一國的互聯系統。
中國已進入高電壓、大電網、大機組時代，大區電力系統的裝機容量已達20000MW以上，中國電力系統已由以省內為主，發展到跨省的大區電力系統并且大區電網之間也已開始互聯。但是，大電力系統對安全性的要求更高，對運行技術和管理水平要求也更嚴格。當大電力系統發生事故，特別是發生穩定破壞和不可控的嚴重連鎖反應時，停電波及的范圍大，停電時間長，后果嚴重，特別當電網結構薄弱，管理不善而缺乏必要的技術防范措施時，則某一電氣設備故障可能發展成為全面的大面積停電事故，例如上述國內外大停電事故。因此，必須把保證大電力系統的安全穩定運行問題放在極為重要的位置，這是從國內外大電力系統發生的多次大停電事故中得出的客觀規律。對于中國電力系統，長期以來輸變電工程建設落后于發電工程，而發電工程又遠落后于負荷增長的需要，電網結構相對薄弱，面對中國電力系統的容量不斷增長，如何保證日益發展的大容量電力系統的安全穩定運行，是一項緊急而又重大的任務[20]。?
2 電力系統安全穩定研究[20-42]?對電力系統而言，安全和穩定都是系統正常運行所不可缺少的最基本條件。安全和穩定是兩個不同的基本概念。“安全”是指運行中的所有電力設備必須在不超過它們允許的電壓、電流和頻率的幅值和時間限額內運行，不安全后果導致電力設備損壞。“穩定”是指電力系統可以連續向負荷正常供電的狀態，有三種必須同時滿足穩定性要求：?①?同步運行穩定性；?②?電壓穩定性；?③?頻率穩定性。電力系統失去同步運行穩定的后果是系統發生電壓、電流、功率振蕩，引起電網不能繼續向負荷正常供電，最終可導致系統大面積停電；失去電壓穩定性的后果，則是系統的電壓崩潰，使受影響的地區停電；失去頻率穩定性的后果是發生系統頻率崩潰，引起全系統停電。早在20世紀50年代后期，一些西方工業化國家就開始把計算機應用在實現經濟調度為主要的目的上。60年代后期以來，美、法、日等國的一些大型電網相繼發生了大面積的停電事故，巨大的經濟損失和嚴重的社會影響使各方面深受震動，各國才開始重視電力系統實時安全穩定分析的研究。
2.1 電力系統穩定分析研究[20-28]?電力系統的同步穩定問題一直是人們研究的重要課題。長期以來，無論是經典的還是現代的電力系統穩定性理論，不論在穩定性機理、數學物理模擬、計算方法，還是在控制技術對系統穩定性的影響方面，主要集中在系統功角穩定性的研究上，并且由于控制理論、計算機技術的飛速發展及
關鍵詞：電力系統；安全穩定；新進展?
當今，電力已作為現代社會的主要能源，與國民經濟建設和人民生活有著極為密切的關系，供電不穩定，特別是大面積停電事故所造成的經濟損失和社會影響是十分嚴重的，例如2003年的紐約、倫敦和東京大停電事故。因此，對現代電力系統的運行提出了更高的要求，既保證安全、可靠和經濟地發供電能，又要求保證合格的供電質量。但是，現代電力系統是一個由電能產生、輸送、分配和用電環節組成的大系統。同時，由于電能的發、送、變、配、用電各個環節是同時進行，這樣現代電力系統又是一個復雜的實時動態系統，這個系統除了包括發電、送電、變電、配電和用電設備外，還包括監測系統、繼電保護系統、調度通信系統、遠動和自動調控設備等組成的二次系統[1-5]。
在這個大系統中，其設備眾多，分布區域很廣，要保證每一臺裝置設備或每一條輸電線路在任何時候都不發生任何故障是絕對不可能的。隨著社會生產技術的發展，現代電力系統由于機組容量不斷提高，電網規模不斷擴大，電壓等級不斷提高，超高壓遠距離輸電以及互聯電網形成，使電網結構更加復雜，造成現代電力系統的控制管理極為困難，一個嚴重干擾都能波及全系統導致瓦解的嚴重后果。因此，保證電力系統安全穩定運行是一個極端重要的問題，只有在電力系統安全穩定運行的前提下，才有可能進一步考慮運行的經濟性等問題。當前的中國已步入大電網、高電壓和大機組的時代。隨著中國電力系統的日益發展和擴大，電力系統安全穩定問題已成為最重要的問題，越來越突出。解決好電力系統實時安全分析方法和安全穩定控制技術的研究和應用，已成為電力生產、運行、科研和制造部門的重要任務，不管在任何情況下，電力調度運行部門都要把電力系統安全穩定運行放在首位[6-9]。?
1 電力系統安全穩定問題?電力系統中各同步發電機間保持同步是電力系統正常運行的必要條件，如果不能使各發電機相互保持同步或在暫時失去同步后不能恢復同步運行，這就使電力系統失去穩定。電力系統穩定問題最早應追溯到上世紀初。當同步電機由單機運行發展到與其它同步發電機并列運行后，就出現電力系統穩定問題，特別是在發生故障情況下，有可能使發電機失去同步。電力系統穩定的破壞，往往會導致系統的解列和崩潰，造成大面積停電，所以保證電力系統穩定是電力系統安全運行的必要條件。在電力系統穩定研究中，除了維持發電機間的同步運行的穩定性外，還開展了電力系統的電壓穩定和頻率穩定性問題的研究。
近幾十年來，國內外電力系統由于穩定破壞，曾發生大面積停電事故，對國民經濟造成極大損害，使社會和人民生活受到很大影響。美國1965年東北包括紐約大停電事故。造成了21000?MW用電負荷停電，停電最長時間13h，停電區域20萬km2，經濟損失達1億美元，影響居民3000萬人。事故原因為加拿大拜克水電站向多倫多送電的5條230?kV線路中的一條突然跳閘，造成系統穩定破壞。美國1977年7月13日紐約大停電事故。這次事故起因為大風暴造成輸電線路斷開，短時的供需不平衡，使電網電壓劇升，發電機超速解列。這次大停電引起貧民區的搶劫和縱火，華爾街上造成嚴重的社會問題。法國1978年12月19日大停電事故。當時由東部向西部送電的一條400?kV線路因過負荷跳閘，導致其他線路發生一系列的過負荷跳閘，并造成系統穩定的破壞，最終造成法國全國大部分地區停電。日本1987年7月23日東京電力系統大停電事故。這是一次典型的電壓崩潰事故。事故中負荷停電8168MW，影響280萬用戶，停電時間長達3h21min，使兩個500kV變電站及一個275kV變電所全停，影響日本鐵路線13條線路停運，都市自來水中斷，銀行計算機系統中斷，造成社會生活混亂[10-16]。?1980年7月27日中國安徽電網大面積停電事故。事故起因是由于一臺220kV電壓互感器爆炸起火，引起二條220kV線路先后跳閘，大量負荷轉移到一條與之環網運行的110kV線路上，造成穩定破壞，系統劇烈振蕩，最后導致系統瓦解。事故發生后，甩負荷及停電320?MW，少送24萬kW·h電能，給工農業生產、社會生活造成嚴重損失。?1972年7月20日浙江電網瓦解事故，是華東電網的一次嚴重穩定破壞的大面積停電事故。杭常湖220?kV三角大環網是連接上海、杭州、常州為中樞點的三角大環網。這個總長564?km的單回線大環網給系統運行帶來復雜性。這次常湖線故障，造成浙江電網頻率崩潰而全面瓦解，兩個220?kV變電站，23個110?kV變電站，近100個35?kV變電所停電，全省甩負荷350?MW，事故直接損失約200萬元。?1972年中國湖北省電力系統穩定破壞事故，使全省失去約686?MW，導致湖北地區大面積停電，使武鋼等大廠礦企業受到重大經濟損失。發展電力系統是電力工業的客觀規律，是世界各國電力工業所走的共同道路。前蘇聯已基本上形成了全國統一的電力系統并且與東歐國家互聯，形成了更大規模的聯合電力系統；西歐各國的電力系統也已互聯，形成西歐十一國的互聯系統。
中國已進入高電壓、大電網、大機組時代，大區電力系統的裝機容量已達20000MW以上，中國電力系統已由以省內為主，發展到跨省的大區電力系統并且大區電網之間也已開始互聯。但是，大電力系統對安全性的要求更高，對運行技術和管理水平要求也更嚴格。當大電力系統發生事故，特別是發生穩定破壞和不可控的嚴重連鎖反應時，停電波及的范圍大，停電時間長，后果嚴重，特別當電網結構薄弱，管理不善而缺乏必要的技術防范措施時，則某一電氣設備故障可能發展成為全面的大面積停電事故，例如上述國內外大停電事故。因此，必須把保證大電力系統的安全穩定運行問題放在極為重要的位置，這是從國內外大電力系統發生的多次大停電事故中得出的客觀規律。對于中國電力系統，長期以來輸變電工程建設落后于發電工程，而發電工程又遠落后于負荷增長的需要，電網結構相對薄弱，面對中國電力系統的容量不斷增長，如何保證日益發展的大容量電力系統的安全穩定運行，是一項緊急而又重大的任務[20]。?
2 電力系統安全穩定研究[20-42]?對電力系統而言，安全和穩定都是系統正常運行所不可缺少的最基本條件。安全和穩定是兩個不同的基本概念。“安全”是指運行中的所有電力設備必須在不超過它們允許的電壓、電流和頻率的幅值和時間限額內運行，不安全后果導致電力設備損壞。“穩定”是指電力系統可以連續向負荷正常供電的狀態，有三種必須同時滿足穩定性要求：?①?同步運行穩定性；?②?電壓穩定性；?③?頻率穩定性。電力系統失去同步運行穩定的后果是系統發生電壓、電流、功率振蕩，引起電網不能繼續向負荷正常供電，最終可導致系統大面積停電；失去電壓穩定性的后果，則是系統的電壓崩潰，使受影響的地區停電；失去頻率穩定性的后果是發生系統頻率崩潰，引起全系統停電。早在20世紀50年代后期，一些西方工業化國家就開始把計算機應用在實現經濟調度為主要的目的上。60年代后期以來，美、法、日等國的一些大型電網相繼發生了大面積的停電事故，巨大的經濟損失和嚴重的社會影響使各方面深受震動，各國才開始重視電力系統實時安全穩定分析的研究。
2.1 電力系統穩定分析研究[20-28]?電力系統的同步穩定問題一直是人們研究的重要課題。長期以來，無論是經典的還是現代的電力系統穩定性理論，不論在穩定性機理、數學物理模擬、計算方法，還是在控制技術對系統穩定性的影響方面，主要集中在系統功角穩定性的研究上，并且由于控制理論、計算機技術的飛速發展及