Разбирање на стабилноста на напонот во системите за енергија: големи против малки пречки и граници на стабилност

Дефиниција на стабилноста на напонот

Стабилноста на напонот во електроприводни системи се дефинира како способноста да се одржуваат прифатливи напони на сите јазли како под нормални услови на работа, така и по изложување на некоја пречка. Под нормални услови, напоните во системот остануваат стабилни; обачно, кога се случи грешка или пречка, може да настане нестабилност на напонот, што доведува до прогресивен и неконтролиран пад на напонот. Стабилноста на напонот понекогаш се нарекува „стабилност на оптеретувањето“.

Нестабилноста на напонот може да предизвика колапс на напонот ако пост-пречката равновесна вредност на напонот близу до оптеретувањата падне под прифатливите лимити. Колапсот на напонот е процес во кој нестабилноста на напонот резултира со екстремно ниска профил на напонот над критичните делови на системот, што потенцијално може да предизвика тотален или парцијален блекаут. Забележано треба дека термините „нестабилност на напонот“ и „колапс на напонот“ често се користат меѓусебно заменливо.

Класификација на стабилноста на напонот

Стабилноста на напонот се класифицира во две главни типови:

• Стабилност на напонот при големи пречки: Ова се однесува на способноста на системот да одржува контрола на напонот следејќи значајни пречки, како што се грешки во системот, изненаден загуба на оптеретување или производство. Оцената на овој вид стабилност бара анализирање на динамичката перформанса на системот за временски период доволно долг за да се обезбеди поведбата на уреди како трансформатори со регулација на напонот под оптеретување, контроли на магнетниот пол на генераторите и ограничителите на стројот. Стабилноста на напонот при големи пречки обично се студира со нелинеарни временски домен симулации со точна моделирање на системот.

• Стабилност на напонот при малите пречки: Еден состојба на работа на електроприводен систем има стабилност на напонот при малите пречки ако, после минорни пречки, напоните близу до оптеретувањата остануваат непроменети или се задржуваат блиску до нивните вредности пред пречката. Овој концепт е тесно поврзан со стационарните услови и може да се анализира со модели на системот со мал сигнал.

Лимит на стабилноста на напонот

Лимитот на стабилноста на напонот е критичкиот преград во електроприводен систем над кој ниедна количина на реактивна моќ не може да восстанови напоните до номиналните нивоа. До овој лимит, напоните во системот можат да се прилагодат преку инжекции на реактивна моќ додека се одржува стабилност.Преносот на моќ преку безизгубна линија се дава со:

• каде P = пренесена моќ по фаза

• Vs = фазен напон на изворната страна

• Vr = фазен напон на приемната страна

• X = префрлачна реактивна препона по фаза

• δ = фазен агол помеѓу Vs и Vr.

Бидејќи линијата е безизгубна

При претпоставка дека производството на моќта е константно,

За максимален пренос на моќ: δ = 90º, така што како δ→∞

Горната равенка определува положбата на критичката точка на кривата на δ спроти Vs, со претпоставка дека напонот на приемната страна останува константен.Сличен резултат може да се изведе со претпоставка дека напонот на изворната страна е константен и третирање на Vr како променлива параметар кога се анализа системот. Во овој сценарио, резултантната равенка е

Изразот за реактивната моќ на приемната страна може да се запише како

Горната равенка претставува лимитот на стабилноста на напонот во стационарна состојба. Тоа покажува дека, на лимитот на стабилноста во стационарна состојба, реактивната моќ се приближува до бесконечност. Ова значи дека изводот dQ/dVr станува нула. Така, лимитот на стабилноста на роторскиот агол под стационарни услови се совпаѓа со лимитот на стабилноста на напонот во стационарна состојба. Покрај тоа, стационарната стабилност на напонот исто така е влијана од оптеретувањето.