Peame esmalt tutvuma energiastabiilsuse uuringuga. Stabiilsuse uuring on meetod süsteemi stabiilsuse määramiseks mingite segaduste korral, mis järgnevad mitmete sisse- ja väljalülitamiste (SEES ja VÄLIS) teostamisele. energiasüsteemis võivad need segadused omal pool mõjutada sinkroonse masina käitumist. Selle mõju hinnang stabiilsuse uuringutes on ajutine stabiilsus ja seadeolukorra stabiilsus. Seadeolukorra stabiilsuse uurimine viitab sellele, kas sinkronism säilib või mitte, kui süsteem on aldasel segadusel. Ajutise stabiilsuse uurimine tähendab, kas sinkronism säilib või mitte, kui süsteem on suurel või tõsisel segadusel.
Need segadused võivad olla lühikringitus, ühtlane suur koorma või tootmise kaotus. Uuringu eesmärk on selgitada, kas koorma nurgapunkti väärtus taas saavutab stabiilse väärtuse pärast segaduse likvideerimist. Siin lahendatakse mittelineaarsed võrrandid, et määrata stabiilsus. Võrdne pindala kriteerium puudutab ajutist stabiilsust. See on tegelikult väga lihtne graafiline meetod, mida kasutatakse ühe masina või kahemasinasüsteemi ajutise stabiilsuse määramiseks lõpmatusega bussi suhtes.
Kaaluta kaotusest puutumatut juhtme, siis edastatav reaalne võimsus on
Kujuteldagu, et sinkroonmasinas, mis töötas seadeolukorras, tekib segadus. Siin antakse võimsus valemiga
Segaduse likvideerimiseks tuleb avada segadusega seotud lülitik. See protsess võtab umbes 5/6 tsüklit ja järgnev post-segaduse ajutine olek võtab lisaks mõned tsükli.
Süsteemile sisendvõimu andev päritoluvoima masin töötab turbiini abil. Turbiinisüsteemi massi aegkonstant on mitte sekundites, elektrilises süsteemis aga millisekundites. Seega, kui elektrilised ajutised toimumised aset leidavad, jääb mehaaniline võim stabiilseks. Ajutise uuringu peamine tähelepanu on keskendunud energiasüsteemi võimele segadusest taastuda ja anda stabiilset võimu uue võimaliku koorma nurgaga (δ).
Vaadeldakse võimsuse-nurga joont, mis on näidatud joon.1. Kujuteldagu, et süsteem, mis edastab 'Pm' võimu nurgaga δ0 (joon.2), töötab seadeolukorras. Kui tekib segadus, lülitikud avanevad ja reaalne võimus nullitub. Kuid Pm jääb stabiilseks. Tulemuseks on kiirendav võimus,
Võimsuse erinevused tulemustege kinetilise energi muutuse rotorite massides. Seega, stabiilse mõju tõttu nullist erineva kiirendava võimu tõttu, rotor kiireneb. Tulemuseks suureneb koorma nurgapunkt (δ).
Nüüd võime kujutelda nurgat δc, mil lülitik taaskäivitub. Võimus tagastub tavapärase tööjoonele. Sel hetkel on elektriline võimus suurem kui mehaaniline võimus. Kuid kiirendav võimus (Pa) on negatiivne. Seetõttu hakkab masin aeglustuma. Koorma nurgapunkt jätkab suurenemist rotorite masside inertsiatõttu. See suurenemine lõpeb varsti ja masina rotor hakkab aeglustuma või süsteemi sinkronisatsioon kaotama.
Swingi võrrand on antud valemiga
Pm → Mehaaniline võimus
Pe → Elektriline võimus
δ → Koorma nurgapunkt
H → Inertsiakonstant
ωs → Sinkroonkiirus
Teame, et
Asendades valem (2) valemisse (1), saame
Nüüd, korrutame dt mõlemale valem (3) poole ja integreerime selle kahe suvalise koorma nurgapunkti vahel, mis on δ0 ja δc. Siis saame
Eeldagem, et generaator on paigutatud, kui koorma nurgapunkt on δ0. Teame, et
Segaduse tekkimisel hakkab masin kiirenduma. Segaduse likvideerimisel jätkab ta kiirendamist, enne kui jõuab oma maksimaalse väärtuseni (δc). Sel hetkel,
Seega on kiirendamise pindala valemist (4)
Samuti, aeglustamise pindala on
Järgmisena, võime eeldada, et juhtme taaskäivitatakse koorma nurgapunktis, δc. Sellisel juhul on kiirendamise pindala suurem kui aeglustamise pindala. A1 > A2. Generaatori koorma nurgapunkt läbib punkti δm. Selle punkti ületamisel on mehaaniline võimus suurem kui elektriline võimus ja see sunnib kiirendavat võimu jääma positiivseks. Enne aeglustumist, hakkab generaator kiirenduma. Seetõttu muutub süsteem ebastabiilseks.
Kui A2 > A1, siis süsteem aeglustub täielikult enne, kui taas kiirendub. Siin rotorite inertsiatõttu muutuvad järgnevad kiirendamise ja aeglustamise pindalad väiksemaks kui eelmised. Seetõttu jõuab süsteem seadeolukorda.
Kui A2 = A1, määrab see tingimus stabiilsuse piiri marginaali. Siin on segaduse likvideerimise nurk antud δcr, kriitiline segaduse likvideerimise nurg.
Kuna, A2 = A1. Saame
Kriitiline segaduse likvideerimise nurg on seotud pindala võrdusega, seda nimetatakse võrdse pindala kriteeriumiks. Sed
