L'ingegneria dei sistemi di potenza forma una vasta e importante parte degli studi di ingegneria elettrica. Si occupa principalmente della produzione di energia elettrica e della sua trasmissione dal punto di invio al punto di ricezione, minimizzando le perdite. La potenza può variare a causa della variazione del carico o a causa di disturbi.
Per questi motivi, il termine stabilità del sistema di potenza è di estrema importanza in questo campo. Viene utilizzato per definire la capacità del sistema di ripristinare le sue operazioni alle condizioni di stato stazionario nel minor tempo possibile dopo aver subito qualsiasi transienza o disturbo. Dal XX secolo fino ai tempi recenti, tutte le principali centrali elettriche nel mondo hanno fatto affidamento principalmente sul sistema AC come opzione più efficace ed economica per la generazione e la trasmissione di energia elettrica.
Nelle centrali elettriche, diversi generatori sincroni sono collegati alla barra con la stessa frequenza e sequenza di fase dei generatori. Pertanto, per un'operazione stabile, dobbiamo sincronizzare la barra con i generatori per tutta la durata della generazione e della trasmissione. Per questo motivo, la stabilità del sistema di potenza viene anche definita come stabilità sincrona e si riferisce alla capacità del sistema di tornare alla sincronizzazione dopo aver subito qualche disturbo dovuto all'accensione o allo spegnimento del carico o a transienze di linea. Per comprendere bene la stabilità, un altro fattore deve essere considerato, ovvero il limite di stabilità del sistema. Il limite di stabilità definisce la massima potenza ammissibile per fluire attraverso una determinata parte del sistema per cui è soggetto a disturbi di linea o a flussi di potenza difettosi. Avendo compreso queste terminologie relative alla stabilità del sistema di potenza, esaminiamo ora i diversi tipi di stabilità.
La stabilità del sistema di potenza o la stabilità sincrona di un sistema di potenza può essere di diversi tipi a seconda della natura del disturbo, e per un'analisi corretta, può essere classificata nei seguenti tre tipi come mostrato di seguito:
Stabilità a stato stazionario.
Stabilità transitoria.
Stabilità dinamica.
La stabilità a stato stazionario di un sistema di potenza è definita come la capacità del sistema di riportarsi alla sua configurazione stabile seguendo un piccolo disturbo nella rete (come una normale fluttuazione del carico o l'azione di un regolatore di tensione automatico). Può essere considerata solo durante un cambiamento di potenza molto graduale e infinitesimale.
Se il flusso di potenza attraverso il circuito supera la potenza massima ammissibile, ci sono possibilità che una determinata macchina o un gruppo di macchine cessi di operare in sincronismo, causando ulteriori disturbi. In tale situazione, si dice che il limite a stato stazionario del sistema sia stato raggiunto, o in altre parole, il limite di stabilità a stato stazionario di un sistema si riferisce alla massima quantità di potenza ammissibile attraverso il sistema senza perdita della sua stabilità a stato stazionario.
La stabilità transitoria di un sistema di potenza si riferisce alla capacità del sistema di raggiungere una condizione stabile seguendo un grande disturbo nelle condizioni della rete. In tutti i casi relativi a grandi cambiamenti nel sistema come l'applicazione o la rimozione improvvisa del carico, operazioni di commutazione, guasti di linea o perdita di eccitazione, la stabilità transitoria del sistema entra in gioco. Si occupa in effetti della capacità del sistema di mantenere la sincronizzazione seguendo un disturbo che dura per un periodo ragionevolmente lungo. E la massima potenza ammissibile per fluire attraverso la rete senza perdita di stabilità seguendo un periodo prolungato di disturbo è riferita come la stabilità transitoria del sistema. Superando quel valore massimo ammissibile per il flusso di potenza, il sistema sarebbe temporaneamente reso instabile.
La stabilità dinamica di un sistema indica la stabilità artificiale data a un sistema intrinsecamente instabile tramite mezzi controllati automaticamente. Si occupa di piccoli disturbi che durano circa da 10 a 30 secondi.
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