Κατανόηση της Σταθερότητας Τάσης σε Συστήματα Ρεύματος: Μεγάλες αντί Μικρές Επεμβάσεις και Όρια Σταθερότητας

Ορισμός της Σταθερότητας Τάσης

Η σταθερότητα τάσης σε ένα σύστημα ενέργειας ορίζεται ως η δυνατότητα να διατηρούνται αποδεκτές τάσεις σε όλους τους κόμβους, τόσο κατά την κανονική λειτουργία όσο και μετά την εξέταση ενός διαταραχή. Κατά την κανονική λειτουργία, οι τάσεις του συστήματος παραμένουν σταθερές· ωστόσο, όταν παρουσιάζεται ένας σφάλματος ή μια διαταραχή, μπορεί να εμφανιστεί αστάθεια τάσης, η οποία οδηγεί σε προοδευτική και ανεξέλεγκτη μείωση της τάσης. Η σταθερότητα τάσης είναι μερικές φορές γνωστή ως "σταθερότητα φορτίου".

Η αστάθεια τάσης μπορεί να προκαλέσει κατάρρευση τάσης, αν η ισορροπιακή τάση μετά τη διαταραχή κοντά στα φορτία πέσει κάτω από αποδεκτά όρια. Η κατάρρευση τάσης είναι ένας διαδικασία στην οποία η αστάθεια τάσης οδηγεί σε εξαιρετικά χαμηλή τάση σε κρίσιμες ενότητες του συστήματος, πιθανώς προκαλώντας πλήρη ή μερική απορρύθμιση. Σημειώνεται ότι οι όροι "αστάθεια τάσης" και "κατάρρευση τάσης" χρησιμοποιούνται συχνά αντικαταστατικά.

Ταξινόμηση της Σταθερότητας Τάσης

Η σταθερότητα τάσης κατηγοριοποιείται σε δύο βασικούς τύπους:

• Μεγάλη Διαταραχή Σταθερότητας Τάσης: Αυτό αναφέρεται στη δυνατότητα του συστήματος να διατηρεί τον έλεγχο τάσης μετά από σημαντικές διαταραχές, όπως σφάλματα συστήματος, απώλεια φορτίου ή παραγωγής. Η εκτίμηση αυτού του τύπου σταθερότητας απαιτεί την ανάλυση της δυναμικής απόδοσης του συστήματος σε χρονικό διάστημα αρκετά μεγάλο για να ληφθεί υπόψη τη συμπεριφορά συσκευών όπως μετατροπείς με αλλαγή τάσης, ελεγκτές πεδίου γεννήτριας και περιοριστές ρεύματος. Η μεγάλη διαταραχή σταθερότητας τάσης μελετάται συνήθως με μη γραμμικές προσομοιώσεις στο χρονικό πεδίο με ακριβή μοντέλα συστήματος.

• Μικρή Διαταραχή Σταθερότητας Τάσης: Ένα κατάσταση λειτουργίας ενός συστήματος ενέργειας εμφανίζει μικρή διαταραχή σταθερότητας τάσης, αν μετά από μικρές διαταραχές, οι τάσεις κοντά στα φορτία παραμένουν αναλλοίωτες ή κοντά στις τιμές τους πριν από τη διαταραχή. Αυτό το έννοια συνδέεται στενά με σταθερές συνθήκες και μπορεί να αναλυθεί με μοντέλα συστήματος με μικρά σήματα.

Όριο Σταθερότητας Τάσης

Το όριο σταθερότητας τάσης είναι το κρίσιμο όριο σε ένα σύστημα ενέργειας, πέρα από το οποίο καμία ποσότητα ενεργού ρεύματος δεν μπορεί να επαναφέρει τις τάσεις στα νομικά επίπεδα. Μέχρι αυτό το όριο, οι τάσεις του συστήματος μπορούν να προσαρμοστούν μέσω εισαγωγών ενεργού ρεύματος, διατηρώντας τη σταθερότητα.Η μεταφορά ενέργειας μέσω μιας γραμμής χωρίς απώλειες δίνεται από:

• όπου P = η μεταφορά ενέργειας ανά φάση

• Vs = τάση φάσης στο σημείο αποστολής

• Vr = τάση φάσης στο σημείο λήψης

• X = αντίδραση μεταφοράς ανά φάση

• δ = γωνία φάσης μεταξύ Vs και Vr.

Επειδή η γραμμή είναι χωρίς απώλειες

Παρατηρώντας ότι η παραγωγή ενέργειας είναι σταθερή,

Για μέγιστη μεταφορά ενέργειας: δ = 90º, έτσι ώστε όταν δ→∞

Η παραπάνω εξίσωση καθορίζει τη θέση του κρίσιμου σημείου στην καμπύλη δ versus Vs, με την υπόθεση ότι η τάση στο σημείο λήψης παραμένει σταθερή.Παρόμοιο αποτέλεσμα μπορεί να προκύψει με την υπόθεση ότι η τάση στο σημείο αποστολής είναι σταθερή και την εξέταση του Vr ως μεταβλητού παραμέτρου. Σε αυτή την περίπτωση, η παρακάτω εξίσωση είναι

Η έκφραση του ενεργού ρεύματος στον κόμβο λήψης μπορεί να γραφτεί ως

Η παραπάνω εξίσωση αντιπροσωπεύει το όριο σταθερότητας τάσης στη σταθερή κατάσταση. Επιδεικνύει ότι, στο όριο σταθερότητας στη σταθερή κατάσταση, το ενεργό ρεύμα πλησιάζει το άπειρο. Αυτό σημαίνει ότι η παράγωγος dQ/dVr γίνεται μηδέν. Έτσι, το όριο σταθερότητας γωνίας ρότορα στη σταθερή κατάσταση συμπίπτει με το όριο σταθερότητας τάσης στη σταθερή κατάσταση. Επιπλέον, η σταθερή κατάσταση σταθερότητας τάσης επηρεάζεται επίσης από το φορτίο.