يشكل هندسة أنظمة الطاقة جزءًا كبيرًا ومهمًا من دراسات الهندسة الكهربائية. وهي تتعلق بشكل أساسي بإنتاج الطاقة الكهربائية ونقلها من الطرف المرسل إلى الطرف المستقبل حسب المتطلبات، مع حد أدنى من الخسائر. غالبًا ما تتغير الطاقة بسبب تغير الحمل أو بسبب الاضطرابات.
لهذه الأسباب، فإن مصطلح استقرار نظام الطاقة له أهمية قصوى في هذا المجال. ويُستخدم لتعريف قدرة النظام على إعادة تشغيله إلى حالة الاستقرار ضمن أقل وقت ممكن بعد تعرضه لأي اضطراب مؤقت. منذ القرن العشرين وحتى الوقت الحاضر، اعتمدت جميع محطات توليد الطاقة الرئيسية حول العالم بشكل أساسي على نظام التيار المتردد كأفضل خيار فعال واقتصادي لتوليد ونقل الطاقة الكهربائية.
في محطات الطاقة، يتم ربط العديد من المولدات المتزامنة بالحافلة ذات نفس التردد وتسلسل الطور مثل المولدات. لذلك، للتشغيل المستقر، يجب علينا مزامنة الحافلة مع المولدات طوال فترة التوليد والنقل. لهذا السبب، يشار أيضًا إلى استقرار نظام الطاقة باسم الاستقرار المتزامن، ويُعرف بأنه قدرة النظام على العودة إلى التزامن بعد تعرضه لبعض الاضطرابات بسبب تشغيل أو إيقاف الحمل أو بسبب اضطرابات الخط. لفهم الاستقرار بشكل جيد، يجب النظر في عامل آخر وهو حد الاستقرار لنظام الطاقة. يحدد حد الاستقرار القوة القصوى المسموح بها للتدفق عبر جزء معين من النظام والذي يتعرض لاضطرابات خط أو تدفق طاقة خاطئ. بعد فهم هذه المصطلحات المتعلقة باستقرار نظام الطاقة، دعونا ننظر الآن في أنواع الاستقرار المختلفة.
يمكن أن يكون استقرار نظام الطاقة أو الاستقرار المتزامن لنظام الطاقة من عدة أنواع اعتمادًا على طبيعة الاضطراب، وللتحليل الناجح، يمكن تصنيفه إلى الأنواع الثلاثة التالية كما يلي:
استقرار الحالة الثابتة.
الاستقرار المؤقت.
الاستقرار الديناميكي.
يُعرَّف استقرار الحالة الثابتة لنظام الطاقة بأنه قدرة النظام على إعادته إلى تكوينه المستقر بعد حدوث اضطراب صغير في الشبكة (مثل تقلبات الحمل العادية أو عمل منظم الجهد التلقائي). يمكن اعتباره فقط خلال تغيير بطيء وصغير جدًا في الطاقة.
إذا تجاوز تدفق الطاقة عبر الدائرة القوة القصوى المسموح بها، فهناك احتمالات بأن آلة معينة أو مجموعة من الآلات ستتوقف عن العمل بالتزامن، مما يؤدي إلى المزيد من الاضطرابات. في مثل هذه الحالة، يقال إن حد الحالة الثابتة للنظام قد تم الوصول إليه، أو بعبارة أخرى، يشير حد استقرار الحالة الثابتة لنظام إلى أكبر كمية من الطاقة المسموح بها عبر النظام دون فقدان استقرار الحالة الثابتة.
يشير الاستقرار المؤقت لنظام الطاقة إلى قدرة النظام على الوصول إلى حالة مستقرة بعد حدوث اضطراب كبير في حالة الشبكة. في جميع الحالات المتعلقة بتغيرات كبيرة في النظام مثل التطبيق المفاجئ أو إزالة الحمل، عمليات التبديل، أعطال الخط أو فقدان الإثارة، يأتي الاستقرار المؤقت للنظام في اللعب. إنه يتعامل في الواقع مع قدرة النظام على الاحتفاظ بالتزامن بعد تعرضه لاضطراب يستمر لفترة طويلة نسبيًا. وتُشير القوة القصوى المسموح بها للتدفق عبر الشبكة دون فقدان الاستقرار بعد فترة من الاضطراب المستمر إلى الاستقرار المؤقت للنظام. إذا تجاوزت تلك القيمة القصوى المسموح بها لتدفق الطاقة، سيصبح النظام غير مستقر مؤقتًا.
يشير الاستقرار الديناميكي للنظام إلى الاستقرار الصناعي المُعطى لنظام غير مستقر بشكل طبيعي بواسطة وسائل مراقبة آلية. وهو يتعلق باضطرابات صغيرة تستمر لمدة حوالي 10 إلى 30 ثانية.
بيان: احترم الأصل، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالته.
