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電力系統穩定性 版權信息
- ISBN：9787030751638
- 條形碼：9787030751638 ; 978-7-03-075163-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
電力系統穩定性 內容簡介
本書系統地介紹了電力系統穩定性基礎研究體系，提供了研究電力系統穩定性的普適方法。首先梳理電力系統穩定問題的歷史發展脈絡，明確電力系統穩定性相關術語的定義，總結電力系統穩定性研究體系和研究路徑。然后介紹電力系統穩定性研究路徑的基礎環節，包括電力系統功率特性、電力系統動態特性以及動態分析方法。在此基礎上，介紹電力系統在靜態、暫態和振蕩過程中涉及的穩定機理、穩定特性以及各類穩定分析方法和穩定分析判據。*后介紹電力系統穩定性的提升方法，包括電力系統靜態穩定、暫態穩定和振蕩穩定的控制機理及其所對應的規劃和控制思路等。
電力系統穩定性 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 電力系統穩定的歷史概述 1
1.2 對電力系統穩定問題的再認識 13
1.2.1 電力系統穩定術語定義 13
1.2.2 多角度再認識電力系統穩定問題 16
1.2.3 電力系統穩定問題的分析方法 19
1.3 本書的主要內容 23
參考文獻 24
第2章 電力系統功率特性 27
2.1 二端口網絡的功率特性 27
2.1.1 二端口網絡功率特性的一般表達 27
2.1.2 電力系統的二端口網絡功率特性分析 31
2.2 單機無窮大系統的功率特性 34
2.2.1 同步發電機的功率特性 34
2.2.2 新能源并網逆變器的功率特性 37
2.2.3 幾類單機無窮大系統的功率特性對比 43
2.3 單負荷無窮大系統的功率特性 46
2.3.1 負荷節點饋入功率特性 46
2.3.2 負荷用電功率特性 47
2.3.3 負荷的靜態工作點 50
2.4 網絡參數對功率特性的影響 50
2.4.1 串聯電阻的影響 50
2.4.2 線路中并聯電阻的影響 54
2.4.3 線路中并聯電抗的影響 58
2.4.4 PCC 點并聯電容的影響 61
2.5 控制對功率特性的影響 63
2.5.1 無功電壓控制對同步發電機功率特性的影響 63
2.5.2 無功電壓控制對構網型逆變器并網點功率特性的影響 65
2.5.3 無功電壓控制對跟網型逆變器并網點功率特性的影響 66
2.6 復雜電力系統功率特性 70
參考文獻 73
第3章 電力系統動態分析 74
3.1 電力系統動態特性 74
3.2 電力系統機電暫態分析 76
3.2.1 基本假設 76
3.2.2 機電暫態分析基本原理 78
3.3 數值積分方法 82
3.3.1 數值積分的思想與方法 82
3.3.2 方法性質討論 85
3.3.3 電力系統機電暫態分析的數值積分方法 91
3.4 非線性代數方程組求解方法 92
3.4.1 同步求解法 93
3.4.2 交替求解法 97
3.4.3 同步與交替求解中的線性代數方程組計算 103
3.5 機電暫態分析的深入討論 105
3.5.1 非線性代數方程組迭代收斂機理 105
3.5.2 交替求解的過程自適應算法 110
3.5.3 并行計算 119
3.6 影響機電暫態分析的其他因素 125
3.6.1 時域過程中的特殊模型 125
3.6.2 特殊模型對機電動態過程的影響 137
3.6.3 計及各類特殊模型后的機電暫態分析流程 141
3.7 機電暫態分析的發展趨勢 143
3.7.1 機電暫態分析的算例自適應方法 143
3.7.2 機電暫態分析工具的架構升級 146
3.7.3 基于機電暫態分析的電力系統穩定綜合分析工具 147
3.8 電力系統電磁暫態分析 149
3.8.1 電磁暫態分析的基本原理 149
3.8.2 電磁暫態分析與機電暫態分析的對比和討論 165
3.8.3 機電電磁混合分析 167
參考文獻 168
第4章 電力系統靜態穩定分析 169
4.1 簡單電力系統的靜態同步穩定分析 170
4.1.1 單機無窮大系統的靜態同步穩定分析 170
4.1.2 雙機系統的靜態同步穩定分析 173
4.1.3 對簡單電力系統靜態同步穩定分析的進一步討論 176
4.2 簡單電力系統的靜態電壓穩定分析 177
4.2.1 單負荷無窮大系統的靜態電壓穩定分析 177
4.2.2 對簡單電力系統靜態電壓穩定分析的進一步討論 185
4.3 復雜電力系統靜態穩定分析 185
4.3.1 復雜電力系統靜態穩定極限實用計算方法 185
4.3.2 復雜電力系統靜態穩定極限機理分析方法 191
4.4 靜態穩定分析發展趨勢 197
參考文獻 201
第5章 電力系統暫態穩定分析 202
5.1 暫態同步穩定分析 203
5.1.1 暫態同步穩定分析的等面積法 203
5.1.2 暫態同步穩定分析的能量函數法 207
5.1.3 能量函數法的局限和深入 221
5.2 暫態電壓穩定分析 227
5.2.1 暫態電壓失穩機理分析 227
5.2.2 暫態電壓穩定分析方法 231
5.3 暫態頻率穩定分析 242
5.3.1 暫態頻率穩定的慣性評估法 243
5.3.2 暫態頻率穩定分析的深入 252
5.4 暫態穩定分析的未來趨勢 264
參考文獻 266
第6章 電力系統振蕩問題分析 267
6.1 特征分析法基本原理 268
6.1.1 線性系統的穩定性 268
6.1.2 線性系統的特征量及其性質 269
6.1.3 電力系統狀態空間模型及特征分析法 272
6.2 基于阻抗的穩定分析方法 287
6.2.1 阻抗法的分析原理 287
6.2.2 基于（廣義）奈奎斯特判據的系統穩定分析 288
6.3 復轉矩系數法 291
6.3.1 單機無窮大系統的復轉矩系數分析 291
6.3.2 控制系統引起的同步轉矩和阻尼轉矩變化 293
6.3.3 系統參數對穩定性的影響機理 294
6.4 基于Hopf分岔理論的非線性電力系統穩定分析 295
6.4.1 極限環 295
6.4.2 Hopf分岔理論 297
6.4.3 基于Hopf分岔理論的簡單電力系統穩定分析 298
6.5 關于振蕩問題的深入研究 300
6.5.1 高階系統特征分析的數值計算方法 300
6.5.2 概率特征分析法 308
6.5.3 基于微擾動的頻率響應特性實測法 312
6.6 振蕩分析方法發展展望 318
參考文獻 320
第7章 提升電力系統穩定性的方法 321
7.1 考慮系統穩定性的電力系統規劃 321
7.1.1 改善系統靜態穩定性 322
7.1.2 改善系統暫態穩定性 324
7.2 暫態穩定控制 325
7.2.1 暫態同步穩定控制 325
7.2.2 暫態電壓穩定控制 332
7.2.3 暫態頻率穩定控制 334
7.2.4 提高暫態穩定的綜合防御措施 338
7.3 暫態穩定控制器設計方法簡介 342
7.4 振蕩穩定控制 344
7.4.1 同步發電機勵磁附加控制 345
7.4.2 高壓直流輸電聯絡線功率調制附加阻尼控制 348
7.4.3 靜止無功補償器附加阻尼控制 351
7.5 振蕩穩定控制器設計方法簡介 352
7.5.1 基于復力矩系數法的PSS相位補償設計方法 353
7.5.2 基于特征根配置法的PSS設計 355
7.5.3 基于留數法的多機系統PSS設計 356
參考文獻 357
附錄A 電力系統中常見模型介紹 358
A.1 同步發電機及其控制系統模型 358
A.1.1 同步電機實用模型 358
A.1.2 典型勵磁系統數學模型 361
A.1.3 調速器數學模型 363
A.1.4 PSS模型 364
A.2 風力發電機模型 365
A.2.1 風電機組機械系統模型 366
A.2.2 雙饋感應發電機動態模型 370
A.2.3 永磁同步發電機動態模型 380
A.3 光伏發電系統模型 382
A.3.1 光伏陣列實用模型 382
A.3.2 光伏并網變流器動態模型 383
A.3.3 光伏并網變流器控制模型 385
附錄B 部分公式推導 387
B.1 同步坐標下多機系統暫態能量函數實際計算公式 387
B.2 慣量中心坐標下的多機系統暫態能量函數和臨界能量實際計算 388
B.3 電力電子并網系統特征方程表達式 389
第1章 緒論 1
1.1 電力系統穩定的歷史概述 1
1.2 對電力系統穩定問題的再認識 13
1.2.1 電力系統穩定術語定義 13
1.2.2 多角度再認識電力系統穩定問題 16
1.2.3 電力系統穩定問題的分析方法 19
1.3 本書的主要內容 23
參考文獻 24
第2章 電力系統功率特性 27
2.1 二端口網絡的功率特性 27
2.1.1 二端口網絡功率特性的一般表達 27
2.1.2 電力系統的二端口網絡功率特性分析 31
2.2 單機無窮大系統的功率特性 34
2.2.1 同步發電機的功率特性 34
2.2.2 新能源并網逆變器的功率特性 37
2.2.3 幾類單機無窮大系統的功率特性對比 43
2.3 單負荷無窮大系統的功率特性 46
2.3.1 負荷節點饋入功率特性 46
2.3.2 負荷用電功率特性 47
2.3.3 負荷的靜態工作點 50
2.4 網絡參數對功率特性的影響 50
2.4.1 串聯電阻的影響 50
2.4.2 線路中并聯電阻的影響 54
2.4.3 線路中并聯電抗的影響 58
2.4.4 PCC 點并聯電容的影響 61
2.5 控制對功率特性的影響 63
2.5.1 無功電壓控制對同步發電機功率特性的影響 63
2.5.2 無功電壓控制對構網型逆變器并網點功率特性的影響 65
2.5.3 無功電壓控制對跟網型逆變器并網點功率特性的影響 66
2.6 復雜電力系統功率特性 70
參考文獻 73
第3章 電力系統動態分析 74
3.1 電力系統動態特性 74
3.2 電力系統機電暫態分析 76
3.2.1 基本假設 76
3.2.2 機電暫態分析基本原理 78
3.3 數值積分方法 82
3.3.1 數值積分的思想與方法 82
3.3.2 方法性質討論 85
3.3.3 電力系統機電暫態分析的數值積分方法 91
3.4 非線性代數方程組求解方法 92
3.4.1 同步求解法 93
3.4.2 交替求解法 97
3.4.3 同步與交替求解中的線性代數方程組計算 103
3.5 機電暫態分析的深入討論 105
3.5.1 非線性代數方程組迭代收斂機理 105
3.5.2 交替求解的過程自適應算法 110
3.5.3 并行計算 119
3.6 影響機電暫態分析的其他因素 125
3.6.1 時域過程中的特殊模型 125
3.6.2 特殊模型對機電動態過程的影響 137
3.6.3 計及各類特殊模型后的機電暫態分析流程 141
3.7 機電暫態分析的發展趨勢 143
3.7.1 機電暫態分析的算例自適應方法 143
3.7.2 機電暫態分析工具的架構升級 146
3.7.3 基于機電暫態分析的電力系統穩定綜合分析工具 147
3.8 電力系統電磁暫態分析 149
3.8.1 電磁暫態分析的基本原理 149
3.8.2 電磁暫態分析與機電暫態分析的對比和討論 165
3.8.3 機電電磁混合分析 167
參考文獻 168
第4章 電力系統靜態穩定分析 169
4.1 簡單電力系統的靜態同步穩定分析 170
4.1.1 單機無窮大系統的靜態同步穩定分析 170
4.1.2 雙機系統的靜態同步穩定分析 173
4.1.3 對簡單電力系統靜態同步穩定分析的進一步討論 176
4.2 簡單電力系統的靜態電壓穩定分析 177
4.2.1 單負荷無窮大系統的靜態電壓穩定分析 177
4.2.2 對簡單電力系統靜態電壓穩定分析的進一步討論 185
4.3 復雜電力系統靜態穩定分析 185
4.3.1 復雜電力系統靜態穩定極限實用計算方法 185
4.3.2 復雜電力系統靜態穩定極限機理分析方法 191
4.4 靜態穩定分析發展趨勢 197
參考文獻 201
第5章 電力系統暫態穩定分析 202
5.1 暫態同步穩定分析 203
5.1.1 暫態同步穩定分析的等面積法 203
5.1.2 暫態同步穩定分析的能量函數法 207
5.1.3 能量函數法的局限和深入 221
5.2 暫態電壓穩定分析 227
5.2.1 暫態電壓失穩機理分析 227
5.2.2 暫態電壓穩定分析方法 231
5.3 暫態頻率穩定分析 242
5.3.1 暫態頻率穩定的慣性評估法 243
5.3.2 暫態頻率穩定分析的深入 252
5.4 暫態穩定分析的未來趨勢 264
參考文獻 266
第6章 電力系統振蕩問題分析 267
6.1 特征分析法基本原理 268
6.1.1 線性系統的穩定性 268
6.1.2 線性系統的特征量及其性質 269
6.1.3 電力系統狀態空間模型及特征分析法 272
6.2 基于阻抗的穩定分析方法 287
6.2.1 阻抗法的分析原理 287
6.2.2 基于（廣義）奈奎斯特判據的系統穩定分析 288
6.3 復轉矩系數法 291
6.3.1 單機無窮大系統的復轉矩系數分析 291
6.3.2 控制系統引起的同步轉矩和阻尼轉矩變化 293
6.3.3 系統參數對穩定性的影響機理 294
6.4 基于Hopf分岔理論的非線性電力系統穩定分析 295
6.4.1 極限環 295
6.4.2 Hopf分岔理論 297
6.4.3 基于Hopf分岔理論的簡單電力系統穩定分析 298
6.5 關于振蕩問題的深入研究 300
6.5.1 高階系統特征分析的數值計算方法 300
6.5.2 概率特征分析法 308
6.5.3 基于微擾動的頻率響應特性實測法 312
6.6 振蕩分析方法發展展望 318
參考文獻 320
第7章 提升電力系統穩定性的方法 321
7.1 考慮系統穩定性的電力系統規劃 321
7.1.1 改善系統靜態穩定性 322
7.1.2 改善系統暫態穩定性 324
7.2 暫態穩定控制 325
7.2.1 暫態同步穩定控制 325
7.2.2 暫態電壓穩定控制 332
7.2.3 暫態頻率穩定控制 334
7.2.4 提高暫態穩定的綜合防御措施 338
7.3 暫態穩定控制器設計方法簡介 342
7.4 振蕩穩定控制 344
7.4.1 同步發電機勵磁附加控制 345
7.4.2 高壓直流輸電聯絡線功率調制附加阻尼控制 348
7.4.3 靜止無功補償器附加阻尼控制 351
7.5 振蕩穩定控制器設計方法簡介 352
7.5.1 基于復力矩系數法的PSS相位補償設計方法 353
7.5.2 基于特征根配置法的PSS設計 355
7.5.3 基于留數法的多機系統PSS設計 356
參考文獻 357
附錄A 電力系統中常見模型介紹 358
A.1 同步發電機及其控制系統模型 358
A.1.1 同步電機實用模型 358
A.1.2 典型勵磁系統數學模型 361
A.1.3 調速器數學模型 363
A.1.4 PSS模型 364
A.2 風力發電機模型 365
A.2.1 風電機組機械系統模型 366
A.2.2 雙饋感應發電機動態模型 370
A.2.3 永磁同步發電機動態模型 380
A.3 光伏發電系統模型 382
A.3.1 光伏陣列實用模型 382
A.3.2 光伏并網變流器動態模型 383
A.3.3 光伏并網變流器控制模型 385
附錄B 部分公式推導 387
B.1 同步坐標下多機系統暫態能量函數實際計算公式 387
B.2 慣量中心坐標下的多機系統暫態能量函數和臨界能量實際計算 388
B.3 電力電子并網系統特征方程表達式 389
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電力系統穩定性 節選
第1章緒論 1.1電力系統穩定的歷史概述 電力系統的核心任務是將其他能源轉化成電能，并將其持續、安全、高效地輸送到用戶側供其使用，滿足用戶的正常用電需求。用圖1-1所示的示意圖表示這一過程，即外界向源側輸入有功功率，源側輸出功率，經由輸電網絡，*終有功率輸送至負荷側，以此滿足負荷側功率需求及。 為了維持電力系統功率傳輸的安全性和高效性，人們建成了包含海量組成元件、覆蓋廣闊空間范圍的現代電力系統。這是一個極其龐大的復雜動力學系統。運行時，系統中各個元件相互影響，各區域間密切關聯，某個元件故障或某個區域受到擾動可能引起全系統連鎖反應，導致源側輸送至負荷側的功率與負荷側所需的功率不相匹配，使系統整體偏離正常運行狀態，甚至造成電能輸送阻塞并引發大規模停電事故，釀成災難性后果。因此，保障電力系統正常運行，使其核心任務得以順利實施，是電力系統運行的基本問題之一，我們稱其為電力系統穩定問題。 自電力系統誕生以來，電力系統穩定問題一直是人們關注的焦點，對電力系統穩定性的研究也隨電力系統的發展不斷擴充和深入。 1882年，世界上**個完整的電力系統誕生于紐約，由一臺直流發電機通過地下電纜給半徑1.5km內的59個用戶供電，負荷全部由白熾燈組成。這個系統規模小，組成要素也較為簡單，當發電機或電纜出現故障時，就會導致系統崩潰，系統抗干擾能力非常差。此時，系統中重要元件的正常運行問題就是系統的穩定問題。 20世紀初期，為降低長距離輸電損耗，電力系統逐漸由直流輸電轉為交流輸電。電力系統發電站數量不斷增加，分布區域更為廣闊，電力系統覆蓋的范圍也逐漸增大。當時，發電站通過地下電纜與負荷相互連接構成電網。當網絡中某一處出現故障時，電能可經由網絡中其他路徑向負荷供電，避免停電事故，電力系統的抗干擾能力有所增強。但同時，輸電距離的增長使得電纜的重要性更為明顯。如何確定電纜傳輸容量極限，進而*大限度地發揮電纜本身的傳輸性能，成為當時的研究熱點。 1920年，美國通用電氣工程師Charles指出，隨著發電機容量的增大，需要對發電機的輸出功率加以限制進而保證輸電網絡中的任意一點不出現因功率過載導致的過熱問題，電力系統熱穩定首次作為一個重要問題被認識。 1924年，**個針對電力系統穩定測試的實驗室實驗結果報告被發表，該實驗主要測試了不同網絡阻抗下輸電線路所能輸送的*大功率。自此，人們逐漸認識到輸電線路*大傳輸功率不僅會受到高電阻引起發熱問題的限制，還會受到網絡阻抗參數的影響，即輸電線路的傳輸容量不僅存在熱穩定極限，也存在靜態穩定功率極限。 1925年，**次實際電力系統現場穩定性實驗被實施，主要測試了系統在輸電線路發生閃絡、短路等故障下主要電氣量的動態特性。 早期電力系統一般由遠方水電站經長距離輸電線向大城市負荷中心供電，其結構相對簡單，抗干擾能力較差。因此，早期人們對電力系統穩定性的認識也主要針對系統的抗干擾能力，并按照電力系統受到擾動的程度將電力系統穩定性分為靜態穩定圖1-2早期對電力系統性和動態穩定性，如圖1-2所示。 穩定性的習慣性分類對這兩種穩定性的簡要描述如下。 （1）靜態穩定性：系統受到小干擾后保持所有運行參數接近正常值的能力。 （2）動態穩定性：系統受到大的擾動后運行參數恢復到正常值的能力。 隨著電力系統規模的增大，系統中發電機容量和數量在不斷增長，人們也更加重視發電機對電力系統穩定性的影響。 1925年，美國工程師C.L.Fortescue提出同步發電機是輸電線路的延伸，指出電力系統實際上是一個有慣性的機械傳動系統，提出了電力系統暫態穩定性的概念，將其定義為系統受到擾動后保持穩定運行的能力，并認為同步發電機及其勵磁系統是影響電力系統暫態穩定性的主要因素。C.L.Fortescue提出的“暫態穩定性”覆蓋了早期“靜態穩定性”和“動態穩定性”的內涵，并重新將“靜態穩定性”定義為電力系統在負載恒定時保持穩定運行的能力。 1926年，美國學者R.D.Evans和C.F.Wagner在研究影響輸電線路穩定運行的因素時提出了系統振蕩的概念，指出當同步發電機的功角不同步時，同步發電機之間會出現往復的能量交換現象，并提出采用狀態方程來定量分析系統振蕩的方法。 此后，隨著人們對電力系統穩定性認識的逐漸加深，提高電力系統穩定性的方法被陸續提出。1927年，在長距離輸電線路間配置電容器進而提高系統靜穩極限的方法被提出。1928年，美國工程師R.E.Doherty指出發電機快速勵磁系統可顯著提高電力系統運行穩定性。1937年，美國通用電氣公司工程師C.R.Mason指出在設置輸電線路保護的繼電器裝置參數時應考慮系統振蕩問題，避免系統振蕩導致保護繼電器誤動。 20世紀中期，隨著人們用電需求的進一步增長，為實現資源互濟并降低電力系統對設備備用容量的需求，電力系統開始走向區域互聯。互聯電力系統規模大增，使電力系統振蕩問題增多，穩定問題變得更加復雜。 1964年，美國西北聯合系統和西南聯合系統進行互聯試行，期間，人們觀測到西北聯合系統存在0.05Hz左右、西南聯合系統存在0.18Hz左右的振蕩現象，這種現象造成了聯絡線過流跳閘。這是首次觀測到互聯系統振蕩現象，即區間振蕩現象。這種振蕩與以往觀察到的區間內系統振蕩現象相比具有振蕩頻率更低、振蕩功率更大的特性，又稱其為超低頻振蕩。 1969年，美國學者F.P.Demello和C.Concordia發表經典著作Concepts of Synchronous Machine Stability as Affected by Excitation Control。文中米用考慮發電機暫態電勢變化的Phillips-Heffron模型（單機無窮大母線系統）對電力系統低頻振蕩問題進行機理分析，指出系統低頻振蕩是由特定情況下勵磁控制提供的負阻尼作用抵消了同步電機、勵磁繞組和機械摩擦等產生的正阻尼，從而使系統在欠阻尼的情況下將擾動逐漸放大引起的功率增幅振蕩現象。 1970～1971年，美國Mohave電廠先后發生兩次因發電機軸系扭振引發的大軸損壞事件。在此之前，為了實現電力系統大范圍區域互聯，人們在長線路中加入串聯電容補償裝置，以減小輸電線路阻抗。這兩次事件后，人們開始認識到在電網中增加串補可能與汽輪機組機械系統之間產生相互作用，進而引發扭振。此后，發電機軸系不再被看成一個單質塊剛體。1973年，次同步諧振（sub-synchronous resonance，SSR）、次同步振蕩（sub-synchronous oscillation，SSO）、感應發電機效應（induction generator effect，IGE）和暫態扭矩放大（torque amplified，TA）等概念被相繼提出。同年，扭振（模態）互作用（torsional（mode）interaction，TI）等概念出現，用于揭示暫態扭矩（transient torque）產生的穩定問題。 互聯電力系統的規模擴大不僅使穩定問題變得更為多樣，還使系統失穩影響變得更為嚴重。1965年9月，由于繼電器的瞬時高壓故障，美國尼亞加拉到安大略地區一條輸電線路跳閘，使得原本流向多倫多的電能轉移到紐約西區，導致線路發生堵塞，發電機不得不停機以避免轉子被燒毀。之后，一系列連鎖反應被引發，導致大量發電站因不堪重負相繼跳閘，事故范圍不斷擴大，*終引發美國東北部大規模停電。此次停電面積達到了20.72萬平方千米，受影響人口達3000萬人。 互聯電力系統事故的復雜性和嚴重危害性使電氣工程師、公眾和政府管理機構更加重視電力系統穩定問題。20世紀七八十年代，針對大規模電力系統穩定性的研究步入高峰期。1974年，論文集《大規模電力系統穩定》被發表，其序言部分提出，電力系統各類穩定問題可分為以下三類。 （1）靜態不穩定：主要指系統內由于功角過大，發電機間同步能力減弱，以致失去同步的現象。 （2）動態不穩定：主要指小干擾引起振蕩形式失步和大干擾下發電機**擺未失步但在后續擺動中出現的增幅振蕩引起的失步。 （3）暫態不穩定：主要指系統受到大干擾后發電機在**擺中失去同步的現象。 1976年，國際大電網會議第32委員會（CIGRE Committee32’）也對各類穩定問題進行了分析總結，提出了關于穩定性分類的調查報告，將電力系統穩定性分為靜態穩定性、動態穩定性和暫態穩定性。 針對互聯電力系統穩定問題，當時不同學者都有其獨*的理解并采用了不同的語言進行描述，對相關術語的定義并沒有達成共識。為了避免術語混亂帶來的思想混亂和交流低效問題，美國電氣電子工程師學會（IEEE）在1981年提出了電力系統穩定性分類體系，將電力系統穩定性分為靜態穩定性和暫態穩定性，并對其進行了明確定義。 （1）靜態穩定性/小干擾穩定性：系統在穩定狀態下受到小干擾后達到與受到干擾前相同或相似的運行狀態的能力。 （2）暫態穩定性/大干擾穩定性：系統在穩定狀態下受到干擾后達到一個可以接受的穩態運行狀態的能力。 上述“干擾”是指電力系統參數或狀態發生變化。其中，小干擾的“小”，是指可用系統的線性方程來描述系統的過渡過程；大干擾的“大”，是指不可用線性化方程來描述系統的過渡過程。 在借鑒了眾多國內外學者對于電力系統穩定問題的定義和分類的基礎上，我國于1981年頒布《電力系統安全穩定導則》，將電力系統穩定性分為靜態穩定性、動態穩態性和暫態穩定性，如圖1-3所示。 《電力系統安全穩定導則》對這三種電力系統穩定性的定義如下。 （1）靜態穩定性：電力系統受到小干擾后，不發生自發振蕩和非周期性的失步，自動恢復到起始運行狀態的能力。 （2）動態穩定性：電力系統受到小的或大的干擾后，在自動調節裝置和控制裝置作用下，保持長過程穩定運行的能力。 （3）暫態穩定性：電力系統受到大干擾后，各同步電機保持同步運行并過渡到新的或者恢復到原來穩態運行方式的能力。 實際上，20世紀中期的電力系統失穩事故大多與系統振蕩問題有關。自F.P.Demello和C.Concordia采用阻尼轉矩原理解釋系統振蕩機理后，大量學者以此為基礎討論如何有效抑制電力系統振蕩。1981年，E.V.Larsen和D.A.Swann對前人的眾多研究成果進行了總結分析，發表了經典著作ApplyPower System Stabilizers。該著作包含三個部分，詳細地介紹了電力系統穩定器（power system stabilizers，PSS）的基本概念、調節特性及其在實際運用中需要考慮的問題。此后，電力系統穩定器作為抑制系統振蕩的有效裝置被廣泛應用于電力系統中，顯著提高了電力系統穩定性。 同步發電機是早期電力系統的重要組成部分，因此早期對電力系統穩定性的研究也重點關注保持同步發電機功角穩定以及同步運行的能力。20世紀八九十年代，許多國家和地區相繼出現許多難以用同步發電機功角穩定性來解釋的大范圍電壓失穩事故，這對電力系統穩定性研究提出了新的挑戰。 1987年7月23日，日本東京地區持續高溫，當地用電需求增加，并在中午時達到用電負荷頂峰，其峰值遠超電網供電能力。當時，東京電網無功補償不足，又缺乏低電壓減載設施，負荷的增加導致母線電壓下降到正常值的74%，進而引起電流激增，導致線路保護動作，使東京三個變電站全部停電，損失了8168MW負荷，造成大面積停電事故，影響近280萬人。 東京大停電事故的顯著特征為負荷增加，這導致負荷端母線電壓下降，在達到電力系統承受負荷極限后，電壓失穩。而在電壓突然下降之前，整個過程中同步發電機轉子角及母線電壓相角并未發生明顯變化。當時，人們將這種新型的電力系統失穩現象稱為電力系統靜態
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