A villamosság stabilitásának értelmezése energiarendszerekben: nagy és kis zavaró hatások, valamint a stabilitási határértékek

Feszültségstabilitás definíciója

A feszültségstabilitás egy villamos rendszerben az összes buszon elfogadható feszültségek fenntartásának képességét jelenti normális működési feltételek mellett és zavar után is. A normális működés során a rendszer feszültségei stabil maradnak; ha azonban hiba vagy zavar bekövetkezik, a feszültséginstabilitás keletkezhet, ami súlyos, ellenőrizhetetlen feszültségeséshez vezethet. A feszültségstabilitást néha "terhelési stabilitásként" is emlegetik.

A feszültséginstabilitás feszültség-összeomlást okozhat, ha a zavar utáni egyensúlyi feszültség a terhelések közelében aláes az elfogadott határértékek alá. A feszültség-összeomlás olyan folyamat, amelyben a feszültséginstabilitás eredményeként a rendszer kritikus részein szélsőségesen alacsony feszültségprofil alakul ki, ami teljes vagy részleges áramkimaradást okozhat. Jelentősen, a "feszültséginstabilitás" és "feszültség-összeomlás" kifejezéseket gyakran felcserélve használják.

A feszültségstabilitás osztályozása

A feszültségstabilitást két fő típusba sorolják:

• Nagy-zavarsúlyosságú feszültségstabilitás：Ez a rendszer képességét jelenti a feszültség-irányítás fenntartására jelentős zavarok, mint például a rendszerszabályozási hibák, váratlan terhelés- vagy termelésvesztés után. Ennek formájának stabilitásának értékeléséhez a rendszer dinamikai teljesítményének elemzése szükséges elegendő időtartamon, hogy figyelembe vegye az eszközök, mint például a terhelés alatt álló fázisváltó transzformátorok, a generátorkészülék mezővezérlői és az áramkorlátozók viselkedését. A nagy-zavarsúlyosságú feszültségstabilitást tipikusan nemlineáris időtartomány-szimulációkkal vizsgálják pontos rendszermodellezéssel.

• Kis-zavarsúlyosságú feszültségstabilitás：Egy villamos rendszer működési állapota kis-zavarsúlyosságú feszültségstabilitást mutat, ha apró zavarok után a terhelések közelében lévő feszültségek vagy változatlanok maradnak, vagy közel kerülnek vissza a zavar előtti értékeikhez. Ez a fogalom szorosan kapcsolódik a helyzetállapot-feltételekhez, és kis-szignál rendszermodellekkel elemezhető.

Feszültségstabilitási határ

A feszültségstabilitási határ a villamos rendszerben az a kritikus küszöb, ami felett semmilyen reaktív teljesítmény-befektetés nem tudja visszaállítani a feszültségeket nominális szintre. Ezen határ alatt a rendszer feszültségeit reaktív teljesítmény-befektetésekkel lehet beállítani, miközben a stabilitást megőrzi.A veszteségmentes vonalon történő teljesítményátvitel a következőképpen adható meg:

• ahol P = fázis szerinti átadott teljesítmény

• Vs = küldő oldali fázisfeszültség

• Vr = fogadó oldali fázisfeszültség

• X = fázis szerinti átvitel reaktanciája

• δ = Vs és Vr közötti fáziskülönbség.

Mivel a vonal veszteségmentes

Tegyük fel, hogy a teljesítménytermelés állandó,

A maximális teljesítményátvitelhez: δ = 90º, így ahogy δ→∞

A fenti egyenlet meghatározza a kritikus pont pozícióját a δ versus Vs görbéjén, feltételezve, hogy a fogadó oldali feszültség állandó marad.Hasonló eredményt nyerhetünk, ha feltételezzük, hogy a küldő oldali feszültség állandó, és a Vr-t változó paraméterként kezeljük a rendszer elemzésekor. Ebben az esetben a kapott egyenlet

A fogadó oldali csomópontban a reaktív teljesítmény kifejezése így írható:

A fenti egyenlet a helyzetállapot-feszültségstabilitási határt jelöli. Mutatja, hogy a helyzetállapot-stabilitási határon a reaktív teljesítmény végtelenhez tart. Ez azt jelenti, hogy a dQ/dVr derivált nulla lesz. Így, a rotor szög-stabilitási határ a helyzetállapot-feltételek mellett egybeesik a helyzetállapot-feszültségstabilitási határral. Továbbá, a helyzetállapot-feszültségstabilitást a terhelés is befolyásolja.