說到穩定這塊，其實很不好寫，內容太多，光一個暫態穩定就牽涉不少東西，而且簡單的寫些淺顯的常識也沒什么意義。具體關于系統穩定的工程也做過不少，一直也沒有系統的總結下，所以盡量寫全，并考慮一定深度，希望可以寫清楚。(穩定計算理論條件、計算方法什么的盡量簡化)

一、電力系統穩定概述和分類

穩定的分類其實至今為止都沒有一定統一的定論，歐洲和美洲很多都不一樣，有傳統的分類也有現在的分類。姑且按我自己的想法梳理。

電力系統穩定分為三個電量的穩定：電壓穩定、頻率穩定、功角穩定。

功角的穩定又分為三種：靜態穩定、暫態穩定和動態穩定。

其中，靜態穩定是系統受到小擾動后系統的穩定性;暫態穩定是大擾動后系統在隨后的1-2個周波的穩定性;動態穩定是小擾動后或者是大擾動1-2周波后的，并且采取技術措施后的穩定性。

上述三個穩定性概念，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，我們就說這個系統靜態穩定不足。事實上，電力系統的小擾動不斷在發生，碗中的球也就在碗底不斷的在滾動，碗的高度越高，這個系統的靜態穩定極限就越大，系統也就越穩定。

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的暫態穩定問題。提高系統暫態穩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。而自動電壓調節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，我們就說這個系統的動態穩定性差。這里的摩擦阻力相當于電力系統的阻尼，這個來回不斷施加的外部力量就相當于自動電壓調節器產生的負阻尼。一般來說，自動電壓調節器在電力系統的動態穩定中起壞作用，產生負阻尼，使整個系統阻尼減少。當我們在自動電壓調節器中增添PSS裝置，PSS就把自動電壓調節器原來所產生的負阻尼變為正阻尼，相當于增加碗和球的摩擦系數，使球的滾動幅度快速減小，于是這個系統的動態穩定性就滿足要求。

《電力系統安全穩定導則》規定我國電力系統承受大擾動能力的標準分三級：

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

第二級標準：保持穩定運行，但允許損失部分負荷[出現概率較低的嚴重故障];

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

國網的安全穩定三道防線總體上應滿足三級標準要求。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定導則中規定的第一級標準，例如，一些聯系相對薄弱的電網連單瞬、單永故障都存在問題，需要采取穩定控制措施來提高電網的送電能力;

穩定控制系統是基于對電網的穩定分析而配置的，它只針對預想的運行方式、預定的故障類型，如果出現了預想以外的方式或故障，則穩控系統不能保證電網的穩定性，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、預想之外的事故導致系統失去同步或頻率、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，防止系統崩潰，即第三道防線是被動應對大事故的手段。

電力系統穩定控制階段示意圖如下：

二、電力系統功角穩定

前面已經說過，功角的穩定分為三種：靜態穩定、暫態穩定和動態穩定。

在設計和運行系統中，主要對如下三個方面的穩定性進行計算。第一類:：最大量的分析計算是暫態穩定性。由于系統的運行操作和故障是大量地經常發生的，因此，對暫態穩定性的正確評估，對于電力系統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穩定裕度。出現靜態穩定問題的情況，多屬單機對主系統模式或單機經大環網分別接入系統模式。第三類：最少但最引起研究人員興趣的是動態穩定的計算分析，即判定是否出現周期性失穩的問題。由于這種穩定破壞并非常見，在實際系統中，往往都是在事件發生后才去認真分析并尋求對策。

一般情況下，系統的暫態穩定水平低于系統的靜態穩定水平，如果滿足了大擾動后的系統穩定性，往往可同時滿足正常運行情況下的靜態穩定要求。但是，保持一定的靜態穩定水平，乃是取得系統暫態穩定的基礎和前提。有了一定的靜態穩定裕度，就有可能在嚴重的故障情況下通過一些較為簡易的技術措施去爭取到系統的暫態穩定性。不保持靜態穩定，系統無法運行;而在某些特殊情況下，例如大發水電和事故后運行方式下，卻需要也可以降低系統暫態穩定水平而短期地運行。這種臨時做法合乎邏輯的理由是.影響系統暫態穩定最為嚴重的短路故障，具有概率性質，因而可以認為不會在那樣的短期運行期間，又同時發生足以招致失去暫態穩定的嚴重故障。三、電力系統靜態穩定

也可以叫小干擾穩定(這塊說法不一，可以這么認為)。

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

電力系統受到小擾動之后可能出現的不穩定通常分為兩種形式：

由于缺少同步轉矩，發電機轉子角逐步增大，滑行失步;

由于有效阻尼轉矩不足，轉子增幅振蕩。欠阻尼振蕩;低頻功率振蕩問題;

電力系統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

區域間振蕩模式(0.1~1Hz)

區域內振蕩模式(1~2Hz)

小干擾穩定性問題通常是由于系統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，判斷是否穩定的方法。

問題實質在于：如果小機組擾動的頻率接近主網系統的固有機電諧振頻率時會激發產生“共振”現象，使主網聯絡線的振幅愈來愈大，好像低壓電網小機組產生的相對系統來說不大的一個功率振蕩(搖擺)，在主網內被“放大”了。

以華中電網2005年”10.29”功率振蕩為例：

振蕩頻率為0.77Hz。

華中電網大部分500kV線路出現功率擺動，三峽外送系統振蕩幅度較大，其中斗雙線振蕩最大，振幅為730MW左右。

鄂西北電網振蕩現象明顯，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。

初步結論為：湖北西北電網由弱阻尼引發的同步振蕩導致主網相近頻率強迫振蕩的可能性較大，但需對湖北西北電網阻尼變化敏感因素作進一步分析，也需要進一步研究系統發生強迫振蕩的機理。

控制改善小干擾穩定性的研究方面，應區分不同的振蕩模式，找出其不穩定的原因，有針對性地選擇合適的控制措施。特別是聯絡線振蕩模式的控制措施。要建立系統小干擾穩定性準則，如所有關鍵振蕩模式阻尼比不低于3%，聯絡線或關鍵輸電斷面的傳輸極限等。在對實際系統大量研究的基礎上，確定避免系統發生小信號不穩定的調度方案。軟件計算一般也針對這些要素進行校核。

計算過程中，主要是分析對外網的變化(如斷面潮流和方向)對區域電網的動態特性(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，以免電網發生低頻振蕩。下為小干擾分析模態圖。

四、電力系統暫態穩定

1、暫態穩定標準

用來考慮大擾動對系統穩定運行的影響，是暫態穩定問題。迄今為止，各國電力系統仍然利用發生規定擾動這樣的決定性方法來判斷系統的暫態穩定性。實際發生過的系統大擾動模式多種多樣。有的由于多種異常狀態同時或相繼出現而使整個擾動模式極為復雜，而普遍地規定用于設計和生產運行系統暫態穩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