Saspēka stabilitātes izpratne enerģētikas sistēmā: Lielas un mazas perturbācijas un stabilitātes ierobežojumi

Uztenkuma stabilitātes definīcija

Elektrotīkla uztenkuma stabilitāte ir definēta kā spēja uzturēt pieņemamus uztenkumus visos mezglos gan normālajā darbības režīmā, gan pēc kāda novārtnes. Normālā darbībā sistēmas uztenkumi paliek stabili; tomēr, ja notiek traucējums vai defekts, var rasties uztenkuma nestabilitāte, kas vada pie progresīva un neregulējama uztenkuma samazināšanās. Uztenkuma stabilitāti dažreiz sauc arī par "slodzes stabilitāti."

Uztenkuma nestabilitāte var izraisīt uztenkuma sabrukumu, ja pēc novārtnes līdz slodzei tuvāko mezglu līdzsvarotais uztenkums nokrīt zem pieņemamiem apmēriem. Uztenkuma sabrukums ir process, kurā uztenkuma nestabilitāte rezultē ļoti zema uztenkuma profila radīšanā sistēmas būtiskajās daļās, potenciāli izraisojot pilnu vai daļēju elektroenerģijas nodrošanas pārtraukumu. Jāatzīmē, ka termini "uztenkuma nestabilitāte" un "uztenkuma sabrukums" bieži tiek lietoti savstarpēji apmainīgi.

Uztenkuma stabilitātes klasifikācija

Uztenkuma stabilitāte ir sadalīta divos galvenajos veidos:

• Lielu novārtnes uztenkuma stabilitāte：Šis termins attiecas uz sistēmas spēju uzturēt uztenkumu pēc nozīmīgu novārtnes, piemēram, sistēmas defektu, nejaušas slodzes vai ražošanas zaudēšanas. Šīs stabilitātes veida novērtēšanai nepieciešams analizēt sistēmas dinamisko veidošanos pār laiku, kas ir pietiekami gars, lai ņemtu vērā ierīču, piemēram, krājumu mainīgās transformatoru, dzinēju lauka vadības un strāvas robežnieku, uzvedību. Lielu novārtnes uztenkuma stabilitāti parasti pētī, izmantojot netipiskus laika domēna simulācijas ar precīzu sistēmas modelēšanu.

• Mazu novārtnes uztenkuma stabilitāte：Ja pēc maziem traucējumiem uztenkumi tuvāko mezglu tuvumā paliek nemainīgi vai tuvu sava pre-novārtnes vērtībām, tad enerģijas sistēmas darbības stāvoklis parāda mazu novārtnes uztenkuma stabilitāti. Šis jēdziens ir cieši saistīts ar stacionāru stāvokli un to var analizēt, izmantojot maza signāla sistēmas modeļus.

Uztenkuma stabilitātes robeža

Uztenkuma stabilitātes robeža ir kritiskā atzīme elektrotīklā, pārsniedzot kuru nekāda reaktivā enerģijas injicēšana nevar atjaunot uztenkumus to nominālajiem līmeņiem. Līdz šai robežai sistēmas uztenkumi var tikt pielāgoti, injicējot reaktivās enerģijas, saglabājot stabilitāti.Bez zudējumiem līnijā pārvadājamā vara tiek dota ar:

• kur P = pārvadājamā vara katrā fāzē

• Vs = nosūtītā fāzes uztenkums

• Vr = saņemtā fāzes uztenkums

• X = pārnešanas reaktance katrā fāzē

• δ = Vs un Vr starpība fāzē

Kā līnija ir bez zudējumiem

Pieņemot, ka enerģijas ražošana ir nemainīga,

Lai iegūtu maksimālo varas pārvadi: δ = 90º, tādējādi, kad δ→∞

Šis vienādojums nosaka kritiskā punkta pozīciju δ pret Vs līknei, pieņemot, ka saņemtais uztenkums paliek nemainīgs.Līdzīgu rezultātu var iegūt, pieņemot, ka nosūtītais uztenkums ir nemainīgs un analizējot sistēmu, uzskatot Vr par mainīgo parametru. Šajā situācijā rezultējošais vienādojums ir

Saņemtā mezgla reaktivās enerģijas izteiksme var tikt uzrakstīta kā

Šis vienādojums atspoguļo stacionāro uztenkuma stabilitātes robežu. Tas norāda, ka stacionārajā stabilitātes robežā reaktivā enerģija piepulkstina bezgalībai. Tas nozīmē, ka dQ/dVr atvasinājums kļūst par nulles. Tātad, rotora leņķa stabilitātes robeža stacionārajā stāvoklī sakrīt ar stacionāro uztenkuma stabilitātes robežu. Papildus tam, stacionārā uztenkuma stabilitāte ir ietekmēta arī slodzes.