Name: voltage and reactive power control
Uploaded: 2024-11-21T14:54:26.000Z
Duration: 1 min 30 s
Channel: JoVE

Die Steuerung des Leistungsflusses erfordert die Verwaltung von Komponenten wie der Antriebsmaschine und der Erregersteuerung der Generatoren, Shunt-Kondensatorbänken, Drosseln, statischen Var-Systemen und Regeltransformatoren.
Ein Generator unter stationären Bedingungen wird durch das Thévenin-Äquivalent dargestellt, einschließlich Anschlussspannung, Erregerspannung, Leistungswinkel und synchroner Reaktanz.
Anschließend werden die aktuelle, reale und Blindleistung des Generators berechnet.
Durch Erhöhen des Leistungswinkels wird die Wirkleistung erhöht, aber die Blindleistung verringert, während durch Erhöhen der Erregerspannung die Blindleistung erhöht und der Leistungswinkel leicht verringert wird.
Das Hinzufügen einer Shunt-Kondensatorbank zu einem Bus erhöht dessen Spannung, während eine Shunt-Drossel sie verringert.
Stufenschalt- und spannungsregelnde Transformatoren regeln Busspannungen und Blindleistungsflüsse. Phasenanschnitttransformatoren regeln Buswinkel und reale Leistungsflüsse.
Änderungen der Abzweigeinstellungen oder der Spannungsregelung ändern das Windungsverhältnis des Transformators, das vom Leistungsflussprogramm berechnet wird.
Das Programm wertet auch die Auswirkungen des Schaltens von Leitungen, Transformatoren, Verbrauchern und Generatoren aus. Es simuliert Änderungen, um zukünftigem Lastwachstum gerecht zu werden.

steuerung des leistungsflusses

Es gibt mehrere Methoden zur Steuerung des Leistungsflusses in elektrischen Energiesystemen:

<ul style="list-style-type: disc; padding-left: 35px; margin: 0;">
	<li>Antriebsmotor- und Erregersteuerung von Generatoren</li>
	<li>Schalten von Shunt-Kondensatorbänken, Shunt-Reaktoren und statischen VAR-Systemen</li>
	<li>Steuerung von Stufen- und Regeltransformatoren</li>
</ul>

Ein einfacher Generator im System wird durch seinen Thevenin-Ersatzschaltkreis dargestellt, der sein Modell darstellt, das unter ausgeglichenen stationären Bedingungen arbeitet. Die wichtigsten Parameter sind die Generatorklemmenspannung V_t, die Erregerspannung E_g, der Leistungswinkel δ und die positiv-sequente Synchronreaktanz X_g.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_Image_1.svg" style="height: 36px;">

Der Generatorstrom beträgt:

<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_1.svg" style="height: 160px;">

und die gelieferte komplexe Leistung ist:

<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_2.svg" style="height: 36px;">

Eine Shunt-Kondensatorbank, die zu einem Stromnetzbus hinzugefügt wird, erhöht die Busspannung und gleicht Blindleistung aus. Diese Anpassung wird durch den Anschluss eines Kondensators modelliert, der negative Blindleistung absorbiert und so den Gesamtbedarf an Blindleistung aus dem System reduziert. Darüber hinaus werden Stufentransformatoren verwendet, um Busspannungen zu regulieren und Blindleistungsflüsse durch Anpassen des Windungszahlverhältnisses zu verwalten und so das Spannungs- und Blindleistungsprofil im Netzwerk zu beeinflussen. Diese Anpassung trägt dazu bei, die Systemstabilität und -effizienz aufrechtzuerhalten, Lastschwankungen auszugleichen und die Leistungsabgabe zu verbessern.

Bei Leistungsflussstudien wird häufig nach dem Prinzip „Versuch und Irrtum“ vorgegangen, um die Erzeugungsniveaus und Steuerungseinstellungen anzupassen. Diese Anpassungen stellen sicher, dass das System die gewünschten Gerätebelastungen und Spannungsprofile erfüllt, und bereiten das Netzwerk auf Lastwachstum, neue Übertragungen, Transformatoren und Erzeugung vor. Die Steuerung des Leistungsflusses ist ein dynamischer Prozess, der verschiedene Methoden und Anpassungen umfasst, um die Stabilität, Effizienz und Zuverlässigkeit des Systems aufrechtzuerhalten.

Steuerung des Leistungsflusses

Die Steuerung des Leistungsflusses erfordert die Verwaltung von Komponenten wie der Antriebsmaschine und der Erregersteuerung der Generatoren, den Shunt-Kondensatorbänken, den Drosseln, dem statischen Vari ...

Education

Lehre

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrotechnik

Unit 1

Einheit 1

Steady-State Transmission Lines and Power Flows

Stationäre Übertragungsleitungen und Leistungsflüsse

steady-state-transmission-lines-and-power-flows

KEY TERMS AND CONCEPTS

KERNBEGRIFFE UND KONZEPTE

Control of Power Flow

voltage and reactive power control

Voltage and reactive power control help keep a power system stable and efficient. In this topic, generator settings, switched equipment, and transformer taps work together to guide how power moves through the network.

A generator can be modeled with a Thevenin equivalent circuit under balanced steady-state conditions. The main terms are terminal voltage Vt, excitation voltage Eg, power angle δ, and positive-sequence synchronous reactance Xg. From this model, the generator current and the complex power delivered can be determined.

One way to adjust power flow is through generator control. The prime mover and the excitation system can be changed to influence generation and voltage behavior. Power flow studies often use trial and error to set these values and other controls.

Shunt capacitor banks, shunt reactors, and static var systems are also used to manage reactive power. A shunt capacitor bank connected to a bus raises the bus voltage magnitude. It also compensates for reactive power by absorbing negative reactive power, which lowers the system’s overall reactive power demand.

Tap-changing and regulating transformers provide another way to control bus voltage and reactive power flow. By changing the turns ratio, these transformers alter the voltage profile across the network. This helps the system handle load changes and support efficient power delivery.

These control steps are used to meet equipment loading limits and desired voltage profiles. They also prepare the network for load growth, new transmission lines, transformers, and added generation. In this way, power flow control remains a dynamic process that supports stability, efficiency, and reliability.

Voltage and Reactive Power Control

transmission-line differential equations

Modeling Voltage and Current on Transmission Lines

Transmission lines carry electric power, and their resistance, inductance, and capacitance are spread out along the line. Because these properties are distributed per unit length, voltage and current change as they move from one end of the line to the other. Differential equations are used to describe that variation. A line-section model helps show how this works. In the model, a small length, Δx, is used to represent the line. Voltage V(x) and current i(x) are measured from the receiving end.

lossless lines

Lossless Lines and Voltage Behavior

Lossless transmission lines in electrical engineering are described by a purely imaginary propagation constant and a resistive characteristic impedance. Their ABCD parameters show an equivalent pi circuit with an imaginary series impedance and a shunt admittance. When the product of beta and line length is less than pi, the line has inductive series impedance and capacitive shunt admittance, which keeps it lossless. Wavelength is the physical length over which voltage or current phase changes...

maximum power flow and line loadability

Transmission Line Power Limits and Loadability

Transmission line power limits and loadability depend on voltage, angle, and line impedance. For lossy transmission lines, ABCD parameters in phasor form are used to relate sending-end and receiving-end voltages and currents. This matrix relation makes it possible to find the receiving-end current and then calculate the complex power delivered to the load. From the complex power, the real and reactive power components can be determined. For a lossless line, the equations become simpler, and...

the power flow problem and solution

Power Flow Analysis in Electric Networks

Power flow analysis helps determine how real and reactive power move through an electric network. It uses the system’s single-line diagram, which shows the buses, transmission lines, transformers, and loads. The analysis focuses on balanced three-phase steady-state operation. Each bus in the system has four key variables: voltage magnitude V k, phase angle δ k, real power P k, and reactive power Q k. Two of these four variables are treated as inputs. The power flow program solves for the...

control of power flow

Voltage and reactive power control help keep a power system stable and efficient. In this topic, generator settings, switched equipment, and transformer taps work together to guide how power moves through the network. A generator can be modeled with a Thevenin equivalent circuit under balanced steady-state conditions. The main terms are terminal voltage Vt, excitation voltage Eg, power angle δ, and positive-sequence synchronous reactance Xg. From this model, the generator current and the...

fast decoupled and dc powerflow

Power Flow Shortcuts for Grid Contingencies

Fast decoupled power flow and DC power flow give engineers faster ways to study a power system during contingencies such as generator outages or transmission line failures. These methods help operators get quick power flow solutions, which is important for real-time system adjustments. Fast decoupled power flow simplifies the Jacobian matrix, the set of equations used in power flow calculations, by neglecting some elements. The method drops J2 and J3 and assumes voltage magnitudes stay close...

key terms and concepts

Learn how generator settings, shunt capacitors, reactors, and tap-changing transformers help control voltage, reactive power, and power flow in power systems.

Voltage and Reactive Power Control | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

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Voltage and Reactive Power Control

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