电力系统静态安全因素与动态安全因素的区别及具体分类

电力系统的安全分析分为静态安全和动态安全两类。静态安全分析关注系统在稳态或小扰动下的安全裕度，动态安全分析则关注系统在大扰动或暂态过程中的稳定能力。

一、静态安全因素

1. 频率静态安全

   • 因素：

     • 发电与负荷的静态平衡：需保证稳态下的发电功率与负荷需求匹配，避免频率偏差超出允许范围（如±0.2 Hz）。

     • 静态频率稳定储备：通过调速器和负荷频率特性维持系统频率在额定值附近，防止小扰动下的频率偏移。

   • 关键措施：合理配置备用容量、优化机组出力分配。

2. 电压静态安全

   • 因素：

     • 静态电压稳定：系统在小扰动后（如负荷缓慢增长）能维持电压在合理范围内，避免电压崩溃。

     • 无功平衡与补偿：通过无功电源（如电容器、SVC）维持节点电压，满足N-1准则下的无功裕度。

   • 关键措施：采用ZIP负荷模型优化无功分布，配置静态无功补偿装置。

3. 功角静态安全

   • 因素：

     • 静态功角稳定：系统在小扰动后（如负荷波动）通过同步转矩自动恢复功角平衡，避免非周期失步。

     • 电网结构合理性：确保线路电抗与发电机功角特性匹配，如缩短电气距离（如采用串联电容补偿）。

   • 关键措施：优化电网拓扑、使用自动励磁调节装置提升同步能力。

二、动态安全因素

1. 频率动态安全

   • 因素：

     • 惯量支撑能力：系统在扰动后（如大机组跳闸）通过旋转惯量延缓频率下降速度。

     • 一次调频与低频减载：快速响应功率缺额，防止频率崩溃（如频率跌至47 Hz以下）。

   • 关键措施：配置储能系统、提升新能源场站的虚拟惯量控制能力5。

2. 电压动态安全

   • 因素：

     • 暂态电压稳定：系统在大扰动（如短路故障）后能维持电压恢复，避免电压失稳引发连锁反应。

     • 动态无功支撑：通过STATCOM、SVG等设备快速注入无功，抑制电压跌落。

   • 关键措施：优化保护装置动作时间，增强动态电压支撑能力。

3. 功角动态安全

   • 因素：

     • 暂态功角稳定：系统在大扰动（如三相短路）后保持同步运行，避免第一、第二摇摆失步。

     • 非同步机同步机制：新能源机组通过锁相环（PLL）或虚拟同步控制维持与电网的功角同步。

   • 关键措施：提升控制系统的响应速度，优化直流输电的功率支援策略。

三、静态与动态安全的本质区别