Primer hem de saber sobre l'estudi de la estabilitat de potència. L'estudi de l'estabilitat és el procediment per determinar l'estabilitat d'un sistema davant algunes pertorbacions, i això es realitza mitjançant diverses accions de commutació (ON i OFF). En el sistema de potència, el comportament de la màquina síncrona pot tenir alguns impactes deguts a aquestes pertorbacions. L'avaluació d'aquest impacte en els estudis d'estabilitat són els estudis d'estabilitat transitoria i d'estabilitat en estat estacionari. L'estudi d'estabilitat en estat estacionari es refereix a si es manté o no la sincronització quan el sistema es veu sotmès a petites pertorbacions. Els estudis d'estabilitat transitoria implica que si es manté o no la sincronització quan el sistema es veu sotmès a grans o severes pertorbacions.
Aquestes pertorbacions poden ser un curtcircuït, l'aplicació o la pèrdua d'una càrrega gran repentina o la pèrdua de generació. L'objectiu d'aquest estudi és trobar si l'angle de càrrega torna a un valor estable després de resoldre la pertorbació. Aquí, s'han de resoldre equacions no lineals per determinar l'estabilitat. El Criteri d'Àrea Igual està relacionat amb l'estabilitat transitoria. És, de fet, un mètode gràfic molt fàcil utilitzat per decidir l'estabilitat transitoria d'un sistema d'una màquina o bé d'un sistema de dues màquines respecte a un bus infinit.
A través d'una línia sense pèrdues, la potència real transmesa serà
Considerem que es produeix un defecte en una màquina síncrona que estava funcionant en estat estacionari. Aquí, la potència entregada està donada per
Per a eliminar un defecte, el interruptor en la secció defectuosa haurà de ser obert. Aquest procés pren 5/6 cicles i el transcurs post-defecte subseqüent pren uns quants cicles addicionals.
El motor principal que proporciona la potència d'entrada és alimentat per una turbina de vapor. Per al sistema de massa de la turbina, la constant de temps és de l'ordre de diversos segons, i per al sistema elèctric, és en mil·lisegons. Així, mentre es produeixen els transitoris elèctrics, la potència mecànica roman estable. L'estudi transitori es centra principalment en la capacitat del sistema de potència de recuperar-se del defecte i proporcionar potència estable amb un nou angle de càrrega possible (δ).
Es considera la corba de l'angle de potència que es mostra a la figura 1. Imagineu un sistema que entrega 'Pm' de potència en un angle de δ0 (figura 2) que està funcionant en estat estacionari. Quan es produeix un defecte; els interruptors es tanquen i la potència real disminueix a zero. Però Pm romandrà estable. Com a resultat, la potència acceleradora,
Les diferències de potència resultaran en una taxa de canvi de l'energia cinètica emmagatzemada dins les masses del rotor. Per tant, a causa de l'influència estable de la potència acceleradora no nul·la, el rotor accelerarà. Conseqüentment, l'angle de càrrega (δ) augmentarà.
Ara, podem considerar un angle δc en què el interruptor es tanca de nou. La potència llavors tornarà a la corba d'operació habitual. En aquest moment, la potència elèctrica serà més gran que la potència mecànica. Però, la potència acceleradora (Pa) serà negativa. Per tant, la màquina es decelerarà. L'angle de càrrega encara continuarà augmentant a causa de l'inerzia en les masses del rotor. Aquest increment en l'angle de càrrega de potència es pararà eventualment i el rotor de la màquina començarà a decelerar o la sincronització del sistema es perd.
L'equació de les oscil·lacions es dóna per
Pm → Potència mecànica
Pe → Potència elèctrica
δ → Angle de càrrega
H → Constant d'iner
