La ingeniería de sistemas de potencia forma una parte vasta e importante de los estudios de ingeniería eléctrica. Se ocupa principalmente de la producción de energía eléctrica y su transmisión desde el extremo emisor hasta el receptor según las necesidades, incurriendo en un mínimo de pérdidas. La potencia a menudo cambia debido a la variación de la carga o debido a perturbaciones.
Por estas razones, el término estabilidad del sistema de potencia es de suma importancia en este campo. Se utiliza para definir la capacidad del sistema para volver a su estado de operación estable en el menor tiempo posible después de haber experimentado cualquier transitoriedad o perturbación. Desde el siglo XX hasta la actualidad, todas las principales centrales generadoras de energía en todo el mundo han confiado principalmente en el sistema AC como la opción más efectiva y económica para la generación y transmisión de energía eléctrica.
En las centrales eléctricas, varios generadores síncronos están conectados al bus con la misma frecuencia y secuencia de fases que los generadores. Por lo tanto, para una operación estable, tenemos que sincronizar el bus con los generadores durante toda la duración de la generación y transmisión. Por esta razón, la estabilidad del sistema de potencia también se conoce como estabilidad síncrona y se define como la capacidad del sistema para volver a la sincronización después de haber experimentado alguna perturbación debido al encendido o apagado de la carga o debido a la transitoriedad de la línea. Para entender bien la estabilidad, otro factor necesita ser considerado, y ese es el límite de estabilidad del sistema. El límite de estabilidad define la máxima potencia permitida para fluir a través de una parte particular del sistema para la cual está sujeto a perturbaciones de línea o flujo de potencia defectuoso. Habiendo entendido estas terminologías relacionadas con la estabilidad del sistema de potencia, veamos ahora los diferentes tipos de estabilidad.
La estabilidad del sistema de potencia o estabilidad síncrona de un sistema de potencia puede ser de varios tipos dependiendo de la naturaleza de la perturbación, y para un análisis exitoso, puede clasificarse en los siguientes tres tipos como se muestra a continuación:
Estabilidad en estado estable.
Estabilidad transitoria.
Estabilidad dinámica.
La estabilidad en estado estable de un sistema de potencia se define como la capacidad del sistema para volver a su configuración estable después de una pequeña perturbación en la red (como fluctuaciones normales de la carga o la acción de un regulador de voltaje automático). Solo se puede considerar durante un cambio de potencia muy gradual e infinitesimalmente pequeño.
En caso de que el flujo de potencia a través del circuito exceda la potencia máxima permitida, hay posibilidades de que una máquina particular o un grupo de máquinas deje de operar en sincronismo, resultando en aún más perturbaciones. En tal situación, se dice que se ha alcanzado el límite de estado estable del sistema, o en otras palabras, el límite de estabilidad en estado estable de un sistema se refiere a la cantidad máxima de potencia permitida a través del sistema sin pérdida de su estabilidad en estado estable.
La estabilidad transitoria de un sistema de potencia se refiere a la capacidad del sistema para alcanzar una condición estable después de una gran perturbación en la condición de la red. En todos los casos relacionados con grandes cambios en el sistema, como la aplicación o eliminación súbita de la carga, operaciones de conmutación, fallas de línea o pérdida por excitación, entra en juego la estabilidad transitoria del sistema. De hecho, se trata de la capacidad del sistema para mantener la sincronización después de una perturbación que dura un período razonablemente largo. Y la máxima potencia permitida para fluir a través de la red sin pérdida de estabilidad después de un período sostenido de perturbación se denomina estabilidad transitoria del sistema. Al superar ese valor máximo permitido para el flujo de potencia, el sistema se volvería temporalmente inestable.
La estabilidad dinámica de un sistema denota la estabilidad artificial dada a un sistema inherentemente inestable por medios controlados automáticamente. Se refiere a pequeñas perturbaciones que duran de 10 a 30 segundos.
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