电力系统正常运行的一个重要标志,乃是系统中的同步电机(主要是发电机)都处于同步运行状态。所谓同步运行状态是指所有并联运行的同步电机都有相同的电角速度。在这种情况下,表征运行状态的参数具有接近于不变的数值,通常称此情况为稳定运行状态。
随着电力系统的发展和壮大,往往会有这样一些情况:例如,水电厂或火电厂通过长距离交流输电线将大量的电力输送到中心系统,在输送功率大到一定的数值后,电力系统稍微有点小的扰动都有可能出现电流、电压、功率等运行参数剧烈变化和振荡的现象,这表明系统中的发电机之间失去了同步,电力系统不能保持稳定运行状态;又如,当电力系统中个别元件发生故障时,虽然自动保护装置已将故障元件切除,但是,电力系统受到这种大的扰动后,也有可能出现上述运行参数剧烈变化和振荡现象;此外,甚至运行人员的正常操作,如切除输电线路、发电机等,也有可能导致电力系统稳定运行状态的破坏。
通常,人们把电力系统在运行中受到微小的或大的扰动之后能否继续保持系统中同步电机(最主要的是同步发电机)间同步运行的问题,称为电力系统同步稳定性问题。电力系统同步运行的稳定性是根据受扰后系统并联运行的同步发电机转子之间的相对位移角(或发电机电动势之间的相角差)的变化规律来判断的,因此,这种性质的稳定性又称为功角稳定性。
电力系统中电源的配置与负荷的实际分布总是不一致的,当系统通过输电线路向电源配置不足的负荷中心地区大量传送功率时,随着传送功率的增加,受端系统的电压将会逐渐下降。在有些情况下,可能出现不可逆转的电压持续下降,或者电压长期滞留在完全运行所不能容忍的低水平上而不能恢复。这就是说电力系统发生了电压失稳,它将造成局部地区的供电中断,在严重的情况下还可能导致电力系统的功角稳定丧失。
电力系统稳定性的破坏,将造成大量用户供电中断,甚至导致整个系统的瓦解,后果极为严重。因此,保持电力系统运行的稳定性,对于电力系统安全可靠运行,具有非常重要的意义。