Klassificering af strømsystembussere

Definition og Klassificering af Busser i Elkraftsystemer

I et elkraftsystem defineres en bus som et forbindelsespunkt, typisk repræsenteret som en lodret linje, hvor forskellige systemkomponenter såsom generatorer, laster og føder er forbundet. Hver bus i et elkraftsystem karakteriseres ved fire vigtige elektriske størrelser: spændingens størrelse, spændingens fasevinkel, aktiv effekt (også kendt som virkelig effekt) og reaktiv effekt. Disse størrelser spiller en afgørende rolle i analyse og forståelse af systemets adfærd og ydeevne.

Under laststrømsstudier, der har til formål at analysere de stabile driftsbetingelser i et elkraftsystem, er to af de fire størrelser, der er forbundet med hver bus, kendte, mens de resterende to skal bestemmes. Baseret på, hvilke af disse størrelser, der er angivet, kan busser inddeles i tre distinkte kategorier: generatorbusser, lastbusser og slack busser. Denne klassificering hjælper med at formulere og løse laststrømsligninger, hvilket gør det muligt for ingeniører at effektivt analysere systemets drift, planlægge for energiproduktion og -distribution samt sikre det samlede stabilitet og pålidelighed af elnettet.

Tabellen nedenfor viser typer af busser og de tilhørende kendte og ukendte værdier.

Generator Bus (Spændingskontrolbus eller P-V Bus)

Generatorbussen, ofte kaldet P-V bussen, er en central del af analyse af elkraftsystemer. På denne type bus er to parametre forudbestemte: spændingens størrelse, der svarer til den genererede spænding, og aktiv effekt (virkelig effekt) P, der svarer til generatorens rating. For at opretholde spændingens størrelse på en konstant, angivet værdi, bliver reaktiv effekt injiceret i systemet, når det er nødvendigt. Derfor er reaktiv effektproduktionen Q og spændingens fasevinkel δ på P-V bussen de ukendte, der skal beregnes gennem algoritmer til analyse af elkraftsystemer. Dette er afgørende for at sikre stabilitet og korrekt drift af elkraftnettet, da det er essentielt at opretholde en konstant spændingsniveau for pålidelig energilevering.

Last Bus (P-Q Bus)

Lastbussen, også kendt som P-Q bussen, fungerer som forbindelsespunkt, hvor både aktiv og reaktiv effekt hentes fra eller injiceres i elektriske netværk. I forbindelse med laststrømsstudier, er aktiv effekt P og reaktiv effekt Q værdier angivet baseret på egenskaberne af de forbundne laster. De primære ukendte her er spændingens størrelse og fasevinkel. Selvom spændingen på lastbussen tillades at variere inden for en acceptabel grænse, typisk omkring 5%, er det vigtigt at opretholde den inden for disse grænser for korrekt funktion af forbundne elektriske enheder. For laster er spændingens fasevinkel δ relativt mindre kritisk sammenlignet med spændingens størrelse, da de fleste elektriske apparater er designet til at fungere effektivt inden for en bestemt spændingsgrænse.

Slack, Swing eller Reference Bus

Slackbussen spiller en unik og afgørende rolle i elkraftsystemer. Imod andre busser leverer den ikke direkte strøm til fysiske laster. I stedet fungerer den som en energireservoir, der kan absorberer eller injicere både aktiv og reaktiv effekt i elkraftsystemet, som det er nødvendigt. Under laststrømsanalyse er spændingens størrelse og fasevinkel på slackbussen foruddefinerede. Konventionelt sættes fasevinklen af spændingen på denne bus til nul, hvilket gør den til et referencepunkt for hele elkraftsystemet. Aktive og reaktive effektværdier for slackbussen fastsættes under løsningen af laststrømsligninger.

Konceptet med slackbussen opstår af praktiske udfordringer i forbindelse med laststrømsberegninger. Da I²R tabene i elkraftsystemet ikke kan præcist forudsiges, bliver det umuligt at præcis angive den totale indsatte effekt på hver enkelt bus. Ved at designere en slackbus kan ingeniører balancere effektligningerne over hele systemet, hvilket sikrer, at de samlede effektcirkulationsberegninger er konsekvente og præcise. Nul-fasevinkel-konventionen på slackbussen forenkler matematisk modellering og analyse af elkraftsystemet, hvilket letter forståelsen af de elektriske relationer og effekttransaktioner i netværket.