當系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過一段時間后回到原來的運行狀態(tài)或者過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的問題。
根據(jù)擾動的大小，電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題可分為：
電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性
對于隱極發(fā)電機與無限大功率系統(tǒng)相連的情況，可以作出相量圖和發(fā)電機功-角特性方程：
設發(fā)電機原動機的機械功率為pm，且不可調(diào)，忽略摩擦等損耗，則在發(fā)電機功-角特性曲線上將有兩個運行點：a和b。
a是靜態(tài)穩(wěn)定運行點。
靜態(tài)穩(wěn)定的儲備
可見，功率角δ=90°時對應的c點是靜態(tài)穩(wěn)定運行的臨界點，這時對應的功率是系統(tǒng)傳輸?shù)淖畲蠊β?，稱為靜態(tài)穩(wěn)定極限，以psl表示。
實際電力系統(tǒng)是不可能在靜態(tài)穩(wěn)定極限狀態(tài)運行的。為了說明系統(tǒng)運行情況是否接近靜態(tài)穩(wěn)定極限，常用靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)kp來衡量：
保證和提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施
根本措施：縮短“電氣距離”。
1）采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置
某些發(fā)電機自動調(diào)節(jié)勵磁裝置可使eq’=常數(shù)，所呈現(xiàn)的電抗為暫態(tài)電抗xd’。
2）減少線路電抗
采用分裂導線。
3）提高線路額定電壓
4）采用串聯(lián)電容器補償
5）改善電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
分析暫態(tài)穩(wěn)定時的功-角特性
如果發(fā)電機用x’d和e’表示的近似數(shù)學模型(δ’以δ表示），則可以推導出正常運行時的功-角特性方程為：
在發(fā)生短路故障時，相當于在短路點接入一個附加電抗 :
這時的功-角特性方程為：
在短路故障線路被切除后，功-角特性方程為：
通常xi<xiii<xii，所以曲線piii介于pi和pii之間。
正常運行：a點。
等面積定則
在功角δ0變化到δc的過程中，原動機輸入的機械功率pm >發(fā)電機輸出的電磁功率pe ，轉(zhuǎn)子加速，過剩的能量轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)子的動能而儲存到轉(zhuǎn)子中。過剩轉(zhuǎn)矩所作的功為：
在功角δc變化到δmax的過程中，原動機輸入的機械功率pm <發(fā)電機輸出的電磁功率pe ，轉(zhuǎn)子減速，將轉(zhuǎn)子中儲存的動能轉(zhuǎn)變成電磁能。所消耗的動能為：
當功角達到δmax時，轉(zhuǎn)子重新達到同步轉(zhuǎn)速（ω=ωn），說明在加速期間積蓄的動能增量全部耗盡，即加速面積和減速面積大小相等，這就是等面積定則：
根據(jù)等面積定則，系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的條件是最大減速面積edgk’fe大于加速面積abcdka，即：
極限切除角δc.cr——系統(tǒng)保持暫態(tài)穩(wěn)定的前提下所允許的最大切除角。
由下式可求得極限切除角：
提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施
優(yōu)先措施：考慮減少功率或能量的差額。
1）快速切除故障和自動重合閘
2）強行勵磁和快速關閉汽門
3）電氣制動和變壓器中性點經(jīng)小電阻接地
4）采用單元接線
5）連鎖切機和切除部分負荷
6）系統(tǒng)解列