電力系統における電圧安定性

定義：電力系統の電圧安定度は通常の状態の下で、そして妨害を受けた後に、システム内のすべてのバスで許容可能な電圧を維持するための電力システムの能力として定義されます。通常の動作状態では、電力システムの電圧は安定していますが、システムに障害または障害が発生すると、電圧が不安定になり、その結果、電圧が徐々に制御不能に低下します。電圧安定度は負荷安定度とも呼ばれます。

電圧が不安定なため、電力システム負荷付近の外乱後の平衡電圧が許容範囲を下回ると、電圧が低下する可能性があります。電圧崩壊はまた、電圧不安定性がシステムの本質的な部分において非常に低い電圧プロファイルという利点をもたらすプロセスとして定義される。電圧崩壊は、全体的または部分的な停電の可能性があります。電圧不安定性および電圧崩壊という用語はしばしば互換的に使用される。

電圧安定度の分類

電圧安定性は２つのカテゴリーに分類することができる。これらは

1. 大きな外乱電圧安定性
2. 小外乱電圧安定性

大きな外乱電圧安定性 - システムの安定性に関係しますシステム障害、負荷の喪失、発電の喪失などの大きな外乱に続く制御電圧。この形態の安定性を決定するためには、負荷タップが変化する変圧器、発電機界、および電流制限器のような装置を捕捉するのに十分な期間にわたるシステムの動的性能の検査が必要である。大きな外乱電圧の研究は、適切なモデリングを含む非線形時間領域シミュレーションを使用して研究することができます。

小外乱電圧安定性 - 電力系統の運転状態を言うシステムの外乱が小さい場合でも外乱電圧の安定性が小さいため、負荷付近の電圧は変化せず、外乱前の値に近くなります。小さな外​​乱安定性の概念は定常状態に関連しており、システムの小信号モデルを使用して分析できます。

電圧安定限界

電圧安定性限界は次のように定義できます。それを超えると無効電力が注入されてもシステム電圧が公称状態まで上昇することはありません。システム電圧は、システム電圧の安定性が維持されるまで無効電力の注入によってのみ調整できます。

無損失線路を介した電力伝送は次式で与えられます。

ここで、P =フェーズごとに転送される電力
V_の =送信側相電圧
V_r =受信側相電圧
X = 1相あたりの伝達リアクタンス
δ＝ Ｖ間の位相角_の とV_r.

ラインはロスレスなので

発電量が一定であると仮定すると、

最大電力伝送の場合：

δ=90ºなので、δ→∞

上記の式はδ対Ｖ上の臨界点の位置を与える。_の 曲線。受信端電圧は一定であると仮定する。

送信端電圧が一定であると仮定してシステムを解析すると、同様の結果が得られる。_r 可変パラメータとして。この場合、結果の方程式は

受信側バスでの無効電力の式は、次のように書くことができます。

したがって、

式からds / dVrの値を代入すると、次のようになります。

または 定常状態の電力角安定度では、δ=90ºとなり、

上記の式は、定常状態の電圧安定度限界を表しています。定常状態の安定限界では、無効電力は無限大になることがわかります。これはdQ / dV_r ゼロになります。 それ故、定常状態条件下での回転子角度安定性限界は、定常状態電圧安定性限界と一致する。定常状態での電圧安定性も負荷の影響を受けます。