Tundmine voltagi stabiilsusest elektrivõrkudes: suured vs väikesed segadused ja stabiilsuspiirid

Pingevuse stabiilsuse määratlemine

Pingevuse stabiilsus elektrivõrgus on defineeritud kui võime säilitada kõikides busse vastuvõetavaid pingeväärtusi nii normaalse toimimise ajal kui ka häire järel. Normaalsel toimimisel jäävad süsteemi pinged stabiilseks; kuid kui esineb vigu või häireid, võib tekida pingevuse ebastabiilsus, mis viib progressiivsele ja kontrollimatule pinge langusele. Pingevuse stabiilsust nimetatakse mõnikord "koormuse stabiilsuseks".

Pingevuse ebastabiilsus võib tekitada pinge kõhklust, kui häire järel saavutatud tasakaalu pinge läheduses koormustele langeb alla vastuvõetavate piiride. Pinge kõhklus on protsess, kus pingevuse ebastabiilsus tuletab äärmiselt madala pinge profiili süsteemi kriitilistes osades, mis võib põhjustada täieliku või osalise elektrivõrgu väljalülitumise. Märkusväärselt kasutatakse termineid "pingevuse ebastabiilsus" ja "pinge kõhklus" sageli üksteisest asendamiseks.

Pingevuse stabiilsuse klassifitseerimine

Pingevuse stabiilsust jagatakse kahesse peamisse tüüpi:

• Suure häirega pingevuse stabiilsus: See viitab süsteemi võimele säilitada pinge kontroll suuremate häirede, nagu süsteemide vead, ootamatute koormuste või tootmise kadumiste järel. Selle stabiilsuse hindamiseks on vaja analüüsida süsteemi dünaamilist käitumist piisavalt pikas ajajas, et arvestada seadmete, nagu laengutapmuutujate transformatorite, generaatori väljaku juhtimissüsteemide ja ströömi limiitorite käitumist. Suure häirega pingevuse stabiilsust uuritakse tavaliselt mitte lineaarsete ajadomeenimuutmisega simulatsioonide abil täpse süsteemi modelleerimisega.

• Väike häirega pingevuse stabiilsus: Elektrivõrgu toimimisolek näitab väike häirega pingevuse stabiilsust, kui väikeste häirede järel läheduses koormustele olevad pinged jäävad muutumatuteks või lähedale oma häire eelsele väärtusele. See mõiste on tihti seotud püsiva olekuga ja seda saab analüüsida väikese signaaliga süsteemi mudelite abil.

Pingevuse stabiilsuse piir

Pingevuse stabiilsuse piir on kriitiline künnis elektrivõrgus, millest edasi ei saa ühegi reaktiivse energia sisestamisega taastada pingi nende nominatsioonilistele tasemed. Kuni selle piirini saab süsteemi pingi reguleerida reaktiivse energia lisamise kaudu, säilitades stabiilsuse.Kahju puuduliku liini ületoodetav energia on antud valemiga:

• kus P = faseti kohta ületoodetav energia

• Vs = saatja poolt fasepinge

• Vr = vastuvõtja poolt fasepinge

• X = ülekandereaktants faseti kohta

• δ = Vs ja Vr vaheline faasikulm.

Kuna liin on kahju puudulik

Eeldades, et tootmine on konstantne,

Maksimaalse energiaülekande korral: δ = 90º, nii et kui δ→∞

Ülaltoodud võrrand määrab kriitilise punkti asukoha δ versus Vs kõveral, eeldades, et vastuvõtja poolt pinge jääb konstantseks.Sarnane tulemus saab tuletada eeldusel, et saatja poolt pinge on konstantne ja Vr käsitletakse muutuja parameetrina süsteemi analüüsimisel. Sellisel juhul on tulemuseks võrrand

Vastuvõtja bussi reaktiivse energia avaldise võib kirjutada kui

Ülaltoodud võrrand esindab püsiva oleku pingevuse stabiilsuse piiri. See näitab, et püsiva oleku stabiilsuse piiril läheneb reaktiivne energia lõpmatusele. See tähendab, et tuletis dQ/dVr muutub nulliks. Seega kattub rotorikulma stabiilsuse piir püsiva oleku tingimustes püsiva oleku pingevuse stabiilsuse piiriga. Lisaks mõjutab püsiva oleku pingevuse stabiilsust ka koormus.