전력 시스템 공학은 전기 공학 연구의 광범위하고 주요한 부분을 형성합니다. 이는 전기 에너지의 생산과 송전에 주로 관련되어 있으며, 최소한의 손실을 일으키면서 발전 단에서 수신 단으로 전송됩니다. 부하의 변화나 교란으로 인해 전력이 종종 변동합니다.
이러한 이유로, 전력 시스템 안정성이라는 용어는 이 분야에서 매우 중요합니다. 이는 시스템이 어떤 일시적 상태나 교란 이후 가능한 한 빠른 시간 내에 정상 상태로 돌아오는 능력을 정의하는 데 사용됩니다. 20세기부터 최근까지 전 세계의 모든 주요 발전소는 전기 에너지의 생산과 송전에 가장 효과적이고 경제적인 옵션으로 AC 시스템을 주로 의존해 왔습니다.
발전소에서는 여러 동기 발전기가 동일한 주파수와 위상 순서를 가진 버스에 연결됩니다. 따라서 안정적인 작동을 위해서는 발전 및 송전의 전체 기간 동안 버스와 발전기를 동기화해야 합니다. 이러한 이유로, 전력 시스템 안정성은 또한 동기 안정성이라고 불리며, 부하의 켜고 끄거나 선로의 일시적인 상태 변화로 인한 교란 후에 다시 동기화할 수 있는 시스템의 능력을 정의합니다. 안정성을 잘 이해하기 위해서는 다른 요소도 고려해야 하며, 그것은 시스템의 안정성 제한입니다. 안정성 제한은 특정 부분을 통과하는 허용 가능한 최대 전력량을 정의하며, 이는 선로의 교란이나 잘못된 전력 흐름에 노출되는 경우입니다. 이러한 전력 시스템 안정성과 관련된 용어들을 이해한 후 이제 다양한 유형의 안정성을 살펴보겠습니다.
전력 시스템의 안정성 또는 동기 안정성은 교란의 성질에 따라 여러 유형일 수 있으며, 성공적인 분석을 위해 다음과 같이 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:
정상 상태 안정성.
일시적 안정성.
동적 안정성.
전력 시스템의 정상 상태 안정성은 네트워크에서 작은 교란(예: 일반적인 부하 변동 또는 자동 전압 조절기의 작동)이 발생한 후 시스템이 그 안정적인 구성을 되돌리는 능력을 정의합니다. 이는 매우 점진적이고 무한히 작은 전력 변화만 고려될 수 있습니다.
회로를 통과하는 전력이 허용 가능한 최대 전력을 초과하는 경우, 특정 기계 또는 기계 그룹이 동기화 상태에서 작동하지 않게 될 가능성이 있으며, 이로 인해 더 많은 교란이 발생할 수 있습니다. 이러한 상황에서 시스템의 정상 상태 제한이 도달했다고 말하거나, 즉, 시스템의 정상 상태 안정성 제한은 시스템의 정상 상태 안정성을 잃지 않고 허용 가능한 최대 전력량을 의미합니다.
전력 시스템의 일시적 안정성은 네트워크 상태에서 큰 교란이 발생한 후 시스템이 안정적인 상태에 도달할 수 있는 능력을 의미합니다. 부하의 갑작스러운 적용 또는 제거, 스위칭 작업, 선로 결함 또는 권유력 손실과 같은 시스템의 큰 변화와 관련된 모든 경우에 일시적 안정성이 작용합니다. 실제로 이것은 지속적인 교란 후에 시스템이 동기화를 유지할 수 있는 능력을 다룹니다. 그리고 지속적인 교란 후에 안정성을 잃지 않고 네트워크를 통해 흐르는 허용 가능한 최대 전력은 시스템의 일시적 안정성으로 언급됩니다. 그 최대 허용 값 이상의 전력 흐름으로 시스템은 일시적으로 불안정하게 됩니다.
시스템의 동적 안정성은 본래 불안정한 시스템에 자동 제어 수단을 통해 인위적으로 제공되는 안정성을 의미합니다. 이는 약 10~30초 동안 지속되는 작은 교란과 관련이 있습니다.
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