无功补偿对电力系统电压稳定性影响的分析(7)
如下图所示，IEEE的据此将电压稳定性分为以下几类：
1) 暂态电压稳定性，时间框架在零到大约10s左右，也也是暂态功角稳定性的时间跨度。
2) 经典电压稳定性，它包括有载调压变压器分接头的切换，配电电压调整和发电机定子、转子电流的限制，时间框架为 1~5min。
3) 长期电压稳定性，时间框架由几分钟到几十分钟的稳定性问题。
图3-1 电力系统电压稳定性的三种时间框架
3.2 电压失稳的机理
自从电压稳定问题受到重视以来，电压失稳现象的机理探讨一直很活跃，提出了各种各样的解释，所以电力系统电压失稳的机理至今为止还没有一个统一的共识。研究者从不同的角度出发，得出了不同的电压失稳机理。现就各种不同的提法做一个简要介绍。
电压稳定问题最早被认为是一个静态问题，因此当时对电压失稳的机理也是从静态的角度来加以解释的。静态电压失稳的机理都针对静特性负荷，它把系统静态极限负荷能力作为电压稳定临界状态，反映的是潮流解的可行性问题。无论是P-U曲线解释，还是Q-U曲线解释，或是P-G曲线解释，系统电压失稳前总存在两个平衡点(由小扰动分析易知，其一为稳定平衡点，另一为不稳定平衡点)，临界稳定时这两个平衡点融合，这三种解释的区别仅在如何看待这一现象上。从静态分叉理论来看，这个现象对应于鞍结分叉，如配合中心流形理论，就可以得到中长期电压失稳的一种机理解释。该解释适用于单纯负荷自恢复特性导致的电压失稳，同样也适用于OLTC动作没有立即导致电压失稳的情况。
发电机无功越限所立即引发的电压失稳由Dobson进行了解释。他在分析了无功越限前后的系统平衡点后，发现无功越限后的平衡点是I类不稳定平衡点，进而利用同伦方法静态、线性地将越限前的平衡点延拓到越限后的平衡点，指出了这一过程中发生了跨临界分叉。该机理也可解释OLTC动作可立即导致的电压失稳。
CIGRE工作组指出，暂态电压不稳定的主要机理是在扰动后感应电动机不能再加速，或者由于输电系统变弱而使感应电动机堵转；另一个机理与HVDC相关，特别是当逆变端处于短路容量小的负荷区域时，逆变端的无功消耗特性及其电容补偿可能引发电压不稳定，常用的恒功率/固定息弧角控制在1秒内恢复逆变端的无功功率也可能导致电压不稳定和电压崩溃。中长期电压失稳的机理则与OLTC、负荷端电压调节器、热负荷特性导致的负荷恢复、发电机励磁电流限制有关。
H.D.Chiang等人认为电压崩溃是由于系统到达临界点后，在扰动下被中心流形所捕获，沿中心流形发展，其外在表现为电压的急剧下降。
Y.Sekine等人采用感应电动机模型分析了电压崩溃的动态过程，指出电压崩溃发生首先是由最弱节点开始而后逐渐扩展到其它弱节点，在其动态过程中，低电压解并非一定失稳，拐点下的部分也并非完全不可恢复。
W.Xu等人认为电压崩溃是由于系统受到扰动后，电压下降，而负荷状态量却暂时不变，向系统索要更多的功率，如果系统不能提供，则负荷状态变量的变化趋势是向系统索要更多的功率，系统电压持续下降，以致电压崩溃。
Custem对短期电压失稳、中长期电压失稳、中长期动态引起的短期电压失稳分别提出三个机理。具体为，短期电压失稳的三个机理：扰动后短期动态平衡点的失去，例如故障后系统中的感应电动机电磁转矩和机械转矩无交点；系统不在扰动后短期动态的平衡点的吸引域内，例如故障后系统中的感应电动机虽然存在稳定运行点，但无法再加速；扰动后短期动态振荡不稳定。中长期电压失稳有三个机理：失去中长期动态的平衡点；系统不在中长期动态的平衡点吸引域内；缓慢增长的电压振荡失稳。中长期动态引起的短期电压不稳定的三个机理：中长期动态引起的短期平衡点消失；中长期动态导致短期动态吸引域收缩，致使短期动态不在稳定平衡点吸引域内的电压不稳定；中长期动态引起的短期动态振荡不稳定。