電力システムの安定性

電力システム工学は電気工学の広大かつ主要な部分を形成しています。これは主に、電力の生産と送電側から受電側への最小限の損失で要求される通りの伝送に関連しています。負荷の変動や擾乱により、電力はしばしば変化します。

これらの理由から、「電力システムの安定性」という用語はこの分野において最も重要です。これは、システムが一時的な変動や擾乱後に可能な限り短時間でその操作を定常状態に戻す能力を定義するために使用されます。20世紀から現在まで、世界中の主要な発電所は電力の発電と送電の最も効果的かつ経済的な選択肢としてACシステムに主に依存してきました。

発電所では、複数の同期発電機が同じ周波数と位相順序を持つバスに接続されています。したがって、安定した動作のために、発電および送電の全期間を通じてバスと発電機を同期させる必要があります。そのため、「電力システムの安定性」は「同期安定性」とも呼ばれ、負荷のオンオフや線路の一時的な変動による擾乱後に同期を回復する能力を定義します。安定性を理解するためには、もう一つの要素である「安定限界」も考慮する必要があります。安定限界は、線路の擾乱や電力の異常流動に対する特定の部分を通る許容最大電力を定義します。電力システムの安定性に関連するこれらの用語を理解した上で、異なる種類の安定性について見てみましょう。

電力システムの安定性または同期安定性は、擾乱の性質によっていくつかのタイプに分けることができます。成功した分析のために、以下に示すように3つのタイプに分類することができます：

1. 定常状態安定性。

2. 過渡安定性。

3. 動的安定性。

電力システムの定常状態安定性

電力システムの定常状態安定性は、ネットワーク内の小さな擾乱（例えば通常の負荷の変動や自動電圧調整器の動作）後にシステムが自身の安定構成に戻す能力を定義します。非常に徐々にかつ無限小の電力変化のみを考えることができます。

回路を通る電力が最大許容電力を超える場合、特定の機械または機械群が同期して動作しなくなり、さらに擾乱を引き起こす可能性があります。このような状況では、システムの定常状態限界に達したと言われます。つまり、システムの定常状態安定性限界は、システムの定常状態安定性を失うことなく許容される最大の電力量を指します。

電力システムの過渡安定性

電力システムの過渡安定性は、ネットワーク条件の大きな擾乱後に安定状態に到達するシステムの能力を指します。負荷の突然の適用または除去、スイッチング操作、線路障害や励磁の損失など、システムの大きな変化に関するすべての場合で、過渡安定性が重要な役割を果たします。これは、比較的長期間続く擾乱後に同期を維持するシステムの能力を扱います。そして、持続的な擾乱後の安定性を失うことなくネットワークを通る許容される最大の電力は、システムの過渡安定性と呼ばれます。その最大許容値を超えると、システムは一時的に不安定になります。

電力システムの動的安定性

システムの動的安定性は、自動制御手段によって本来不安定なシステムに与えられる人工的な安定性を指します。これは約10〜30秒間続く小さな擾乱に関連しています。

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