顿珠
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摘要：随着国家电网公司提出的“三型两网、世界一流”的电网建设目标的执行，交直流混合输电越来越受到人们的重视。高压直流输电具有距离远、容量大、成本低、控制灵活等特点，在现代电力系统中得到了广泛的应用。文章介绍了直流输电的技术概况，论述了高压直流输电系统电压静态稳定性的研究现状，并进一步分析了特高压直流输电系统电压静态稳定性的研究现状，对特高压直流工程的建设具有重要意义。
关键词：直流输电系统；电压；静态；稳定性
前言
为适应我国电力需求的快速增长，国家电网将特高压直流输电系统建设作为加快直流输电工程建设的战略指标。直流输电系统不仅创造了巨大的社会效益，也给电网的电压支持能力带来了巨大的负担。在直流输电系统稳定性研究中，电压稳定性是最为关注的问题。在当前形势下，研究直流输电对静态电压稳定性的影响具有重要的现实意义。
1高压直流输电技术简介
换流站的设计与建设是高压直流输电系统的核心组成部分之一。双极系统接线方式是我国直流输电工程建设的首选方式。双极双12脉冲换流站可以选择双极全压运行和单极半电压运行等多种运行方式。换流站灵活的运行方式可以最大限度地减少换流阀故障时的损失，保证输电安全稳定运行。
2电力系统电压静态稳定性研究现状
电力系统按照失稳机理可以将电压稳定性问题分为静态电压稳定性问题（采用静态分析法）和动态电压稳定性问题（动态分析法）。或者用扩展点法研究电力系统的稳定性。在进行静态分析法时对系统提出的要求为：在建立静态模型的过程中，可以忽略系统的动态过程，以稳定的平衡点作为系统的运行轨迹。如果运行中的电力系统没有稳定的平衡点，则系统在运行的过程中将会发生失稳现象，发生失稳现象时可以采用PV或者QV曲线进行系统失稳原因的解释。静态分析法简单易行，在电力运行和规划部门得到广泛应用。目前国内外学者做了大量的研究工作，取得一系列研究成果，以下简要介绍一些电压稳定静态分析方法：
2.1 基于灵敏度分析法的电压稳定静态分析法
灵敏度分析法的原理为：在电力系统发生扰动时，通过分析系统变量对扰动的敏感性来判断电力系统的稳定性。在早期的电力系统电压稳定分析中，灵敏度分析法对单机负荷系统的分析较为理想，随着电力系统逐渐复杂，灵敏度判据在进行电压稳定性分析的过程中对在平衡点处的潮流方程的线性化处理依赖性大，且忽略系统的负荷性的影响，将其应用于多机系统进行电压稳定性分析并不能取得良好的分析结果。
2.2 基于征值分析法、征结构分析和模态分析法
的系统电压稳定性分析基于征值分析法、征结构分析和模态分析法进行电力系统潮流雅克比矩阵的分析可以有效识别系统征量的变化以及系统失稳的模式。采用征值分析法，对电力系统的潮流雅克比矩阵进行征值的求解，将求得的最小征值作为电力系统电压稳定性的指标。采用征结构分析法，对电力系统的潮流雅克比矩阵进行最小征值的求解，计算对应的奇异向量，将该奇异向量作为系统电力系统电压稳定性的指标。采用模态分析法，对电力系统的潮流雅克比矩阵中的少量征值和征向量进行计算，可以识别系统最易失稳的位置。
2.3 基于最大功率法的系统电压稳定性分析
基于最大功率法的电力系统电压稳定性分析是指在电力系统的负荷需求大于电力网络传输的功率极限时，电力系统的电压失稳，导致运行异常。最大功率法将电力网络传输的极限功率作为电力系统的电压失稳临界点，以单个负荷点的最大有功、无功等判据作为系统电压的失稳判据，并以PV曲线或者PQ曲线为判断基础，以某一节点的潮流作为计算对象，求取曲线对应的功率极限的顶点。然而，受潮流方程中雅克比矩阵容易在功率极限点附近存在奇异，这将使在潮流计算的达到功率极限点附近时出现难以收敛的现象，为有效解决上述问题可以采用连续潮流法、崩溃点法以及非线性规划法等进行极限功率的潮流分析。
（1）基于连续潮流法（延拓法）的极限点求解。连续潮流法作为一种求解曲线的方法对系统的非线性方程组的参数变化进行求解并得到求解曲线。采用连续潮流法进行极限点的求解时应注意连续化参数引入的合理性且保证临界点附近解的收敛性。主要以PV曲线或者QV曲线为判断基础，充分考虑系统的非线性控制和系统的约束方程，计算得到的裕度方程可以反映电力系统电压稳定水平。
（2）基于崩溃点法的极限点求解。作为一种直接计算电力系统临界点的方法，崩溃点法通过引入扩展潮流方程对常规的雅克比矩阵进行扩展，通过扩展潮流方程可以有效的避免奇异矩阵，可以快速直接的计算出系统的临界点的潮流。
（3）基于非线性规划法的极限点求解。主要以将电力系统的电压崩溃点的极限求解转换成对非线性目标函数的优化求解，采用非线性规划法是以总负荷视在功率或则系统任意节点的负荷的最大有功功率值作为需要优化的目标函数，通过考虑电力系统中发电侧的发电机无功出力等影响因素的约束函数，可以有效的避免当电压稳定极限出现时的潮流方程的不收敛问题。
3 高压直流输电系统电压静态稳定性研究现状
随着直流输电工程数量和输电能力的不断增长，电网的电压稳定性受到很大影响，高压直流输电系统运行的控制模式或者控制保护参数设置的不合理都会危机直流系统的安全运行。国内外对有关高压直流输电系统电压稳定性分析研究已开展研究并取得一系列有价值的研究成果，现有的高压直流输电系统电压稳定性分析方法主要包括最大功率法、崩溃点法、时域仿真法、短路比法等。
（1）短路比方法。短路比方法主要用来分析高压换流站交流侧母线电压的稳定性方法，基于此方法可以衡量交流系统的弱强。短路比方法以戴维南等值为基础，对研究的整个系统做等值处理，通过分析高压系统中交流的短路容量与直流换流器传输的额定功率之间的比值可以对系统带负载能力的强弱进行衡量。短路比方法具有计算效率高，且容易让读者接受的优点。
（2）崩溃点法。作为一种直接计算电力系统临界点的方法，崩溃点法通过引入扩展潮流方程对常规的雅克比矩阵进行扩展，通过扩展潮流方程可以有效的避免奇异矩阵，可以快速直接的计算出系统的临界点的潮流。
（3）连续潮流法。连续潮流法作为一种求解曲线的方法对系统的非线性方程组的参数变化进行求解并得到求解曲线。为保证连续潮流法的计算精度和计算速度，可以在连续潮流法中加入预测环节、校正环节以及步长控制环节等。主要以PV曲线或者QV曲线为判断基础，在分析过程中充分考虑系统的非线性控制和系统的约束方程，计算得到的裕度方程可以反映电力系统电压稳定水平。在分析交直流电压稳定性的基础上，提出了一种交直流电压稳定的方法，该方法分析了直流系统控制方式、换流站无功补偿等对电压稳定性的影响。
结束语
综上所述，本文论述了高压直流输电系统静态电压稳定性的研究现状，进一步分析了高压直流输电系统的静态电压稳定性，为高压直流工程的设计、施工和运行提供了必要的依据，对高压直流输电的安全稳定运行具有重要意义。
参考文献：
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