1.1.1 电力系统稳定性的定义

1.基本概念

电力系统受到扰动后保持稳定运行的能力被称为电力系统稳定性。电力系统稳定性又可以被理解为其在遭受到扰动后重新恢复稳定的平衡状态的能力。

电力系统稳定性领域的扰动形式既可以是小扰动，也可以是大扰动，具体形式包括不同幅度负荷的突然变化、元件突然退出运行、三相短路故障等。电力系统在长期运行过程中一定会受到扰动，一些情况下电力系统受扰后无法继续保持稳定运行。例如，对于电源通过远距离交流输电线路输送电力到受端系统这种情况，在传输的功率大到一定程度后，正常运行状态下稍微小的扰动都可能导致电流、电压、功率的剧烈变化和振荡，这表明电力系统失去了稳定运行状态。当元件因故障被自动保护装置切除后，电力系统也可能因为这种大扰动的影响出现上述电流、电压、功率的剧烈变化和振荡。除此之外，电力系统的正常操作（例如有计划地退出发电机等），在一些情况下也可能导致电力系统失稳。需要注意的是，电力系统稳定问题是一个复杂的问题，其表现形式并非单一的。当电力系统稳定性遭到破坏后，大量用户的供电会出现中断，甚至整个电力系统会瓦解，引起极其严重的后果。因此，对于电力系统的安全可靠运行以及用户的正常用电而言，保证电力系统的运行具有稳定性，是一件具有重要意义的事情。

与电力系统稳定性有关的一个概念是电力系统安全性，它是指电力系统在运行中承受扰动（例如突然失去元件或发生短路故障等）的能力。当电力系统安全性得到满足时，电力系统能够承受住扰动引起的暂态过程，并且能够过渡到一个可接受的运行工况，在新的运行工况下各种约束条件得到满足。与电力系统安全性有关的分析包括静态安全分析和动态安全分析。其中，电力系统静态安全分析不考虑电力系统从扰动前的静态到另一个静态的中间过程。与此不同，电力系统动态安全分析则研究的是电力系统从发生扰动前的静态过渡到扰动另一个静态的暂态过程中保持稳定的能力，比如研究任一元件断开后的电力系统稳定性。

2.稳定标准

由于电力系统在长期运行过程中无法避免受到扰动，而电力系统在受扰后失去稳定的后果又往往非常严重，甚至会出现灾难性的结果，因此保证电力系统安全稳定运行需要满足一定的标准。我国在电力系统稳定领域也发布了强制性国家标准GB 38755-2019《电力系统安全稳定导则》，用于代替行业标准DL755-2001《电力系统安全稳定导则》。该强制性国家标准已于2020年7月1日正式实施。该标准给出的电力系统安全稳定标准包括电力系统的静态稳定储备标准以及承受大扰动能力的安全稳定标准。其中，静态稳定储备标准涉及按功角判据计算的静态稳定储备系数和按无功电压判据计算的静态稳定储备系数；电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为以下三级：

1）第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电。

2）第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷。

3）第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须尽量防止系统崩溃并减少负荷损失。

根据国家标准《电力系统安全稳定导则》，上述每一级标准针对不同的情况。