L'ingénierie des systèmes électriques constitue une vaste et importante partie des études en génie électrique. Elle est principalement préoccupée par la production d'énergie électrique et sa transmission de l'extrémité d'envoi à l'extrémité de réception selon les besoins, avec un minimum de pertes. La puissance varie souvent en raison des fluctuations de charge ou des perturbations.
Pour ces raisons, le terme stabilité du système électrique est d'une importance capitale dans ce domaine. Il est utilisé pour définir la capacité du système à ramener son fonctionnement à un état stable dans le délai le plus court possible après avoir subi toute transience ou perturbation. Depuis le 20e siècle jusqu'à nos jours, toutes les principales centrales de production d'électricité dans le monde ont principalement compté sur le système AC comme option la plus efficace et économique pour la génération et la transmission d'énergie électrique.
Dans les centrales électriques, plusieurs générateurs synchrones sont connectés au bus ayant la même fréquence et la même séquence de phase que les générateurs. Par conséquent, pour un fonctionnement stable, nous devons synchroniser le bus avec les générateurs pendant toute la durée de la génération et de la transmission. Pour cette raison, la stabilité du système électrique est également appelée stabilité synchrone et est définie comme la capacité du système à revenir à la synchronisation après avoir subi une perturbation due à la mise en service ou à l'arrêt de la charge ou à une transience de ligne. Pour bien comprendre la stabilité, un autre facteur doit être pris en compte, c'est-à-dire la limite de stabilité du système. La limite de stabilité définit la puissance maximale permise pour circuler à travers une partie particulière du système pour laquelle il est soumis à des perturbations de ligne ou à un flux de puissance défectueux. Ayant compris ces terminologies liées à la stabilité du système électrique, examinons maintenant les différents types de stabilité.
La stabilité du système électrique ou la stabilité synchrone d'un système électrique peut être de plusieurs types en fonction de la nature de la perturbation, et pour une analyse réussie, elle peut être classée en trois types comme indiqué ci-dessous :
Stabilité à l'état stable.
Stabilité transitoire.
Stabilité dynamique.
La stabilité à l'état stable d'un système électrique est définie comme la capacité du système à se ramener à sa configuration stable suivant une petite perturbation dans le réseau (comme une fluctuation normale de la charge ou l'action d'un régulateur de tension automatique). Elle ne peut être considérée que lors d'un changement de puissance très progressif et infiniment petit.
Si le flux de puissance à travers le circuit dépasse la puissance maximale permise, il y a des chances qu'une machine particulière ou un groupe de machines cessent de fonctionner en synchronisme, entraînant encore plus de perturbations. Dans une telle situation, on dit que la limite à l'état stable du système a été atteinte, ou en d'autres termes, la limite de stabilité à l'état stable d'un système fait référence à la quantité maximale de puissance permise à travers le système sans perte de sa stabilité à l'état stable.
La stabilité transitoire d'un système électrique fait référence à la capacité du système à atteindre un état stable suivant une grande perturbation dans les conditions du réseau. Dans tous les cas liés à de grands changements dans le système comme l'application soudaine ou la suppression de la charge, les opérations de commutation, les défauts de ligne ou la perte d'excitation, la stabilité transitoire du système entre en jeu. Elle traite en fait de la capacité du système à conserver la synchronisation suivant une perturbation qui dure une période raisonnablement longue. Et la puissance maximale permise pour circuler à travers le réseau sans perte de stabilité suivant une période prolongée de perturbation est appelée la stabilité transitoire du système. En dépassant cette valeur maximale permise pour le flux de puissance, le système serait temporairement rendu instable.
La stabilité dynamique d'un système désigne la stabilité artificielle donnée à un système intrinsèquement instable par des moyens contrôlés automatiquement. Elle concerne de petites perturbations durant environ 10 à 30 secondes.
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