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

Il controllo del flusso di potenza richiede la gestione di componenti come il motore primo dei generatori e il controllo dell'eccitazione, i banchi di condensatori shunt, i reattori, i sistemi var statici e i trasformatori di regolazione.
Un generatore in condizioni stazionarie è rappresentato dall'equivalente di Thévenin, che include la tensione terminale, la tensione di eccitazione, l'angolo di potenza e la reattanza sincrona.
Vengono quindi calcolate le potenze di corrente, reali e reattive del generatore.
L'aumento dell'angolo di potenza aumenta la potenza reale ma diminuisce la potenza reattiva, mentre l'aumento della tensione di eccitazione aumenta la potenza reattiva e diminuisce leggermente l'angolo di potenza.
L'aggiunta di un banco di condensatori shunt a un bus ne aumenta la tensione, mentre un reattore shunt la diminuisce.
I trasformatori di commutazione e regolazione della tensione controllano le tensioni del bus e i flussi di potenza reattiva. I trasformatori di regolazione dell'angolo di fase controllano gli angoli del bus e i flussi di potenza reali.
Modifiche alle impostazioni del rubinetto o alla regolazione della tensione alterano il rapporto di spire del trasformatore calcolato dal programma del flusso di potenza.
Il programma valuta anche gli effetti delle linee di commutazione, dei trasformatori, dei carichi e dei generatori. Simula le modifiche per soddisfare la crescita futura del carico.

controllo del flusso di potenza

Esistono diversi metodi per controllare il flusso di potenza nei sistemi elettrici:

<ul style="list-style-type: disc; padding-left: 35px; margin: 0;">
	<li>Controllo del motore primario e dell’eccitazione dei generatori</li>
	<li>Inserzione e disconnessione di banchi di condensatori di derivazione (shunt), reattori in parallelo e sistemi statici di compensazione reattiva</li>
	<li>Controllo dei trasformatori a variazione di rapporto e di regolazione</li>
</ul>

Un semplice generatore nel sistema è rappresentato dal suo circuito equivalente di Thevenin, che rappresenta il suo modello che opera in condizioni di stato stazionario bilanciate. I parametri chiave includono la tensione del terminale del generatore V_t, la tensione di eccitazione E_g, l'angolo di potenza δ e la reattanza sincrona a sequenza positiva X_g.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_Image_1.svg" style="height: 36px;">

La corrente del generatore è:

<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_1.svg" style="height: 160px;">

e la potenza complessa erogata è:

<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_2.svg" style="height: 36px;">

Un banco di condensatori di derivazione aggiunto a una barra di sistema di alimentazione aumenta l'ampiezza della tensione della barra e compensa la potenza reattiva. Questa regolazione è modellata collegando un condensatore, che assorbe la potenza reattiva negativa, riducendo così la richiesta complessiva di potenza reattiva dal sistema. Inoltre, i trasformatori a commutazione di presa sono utilizzati per regolare le tensioni della barra e gestire i flussi di potenza reattiva regolando il rapporto di spire, influenzando così il profilo di tensione e potenza reattiva nella rete. Questa regolazione aiuta a mantenere la stabilità e l'efficienza del sistema, adattandosi alle variazioni di carico e migliorando l'erogazione di potenza.

Accade spesso che negli studi sul flusso di potenza vengano effettuati vari tentativi per regolare i livelli di generazione e le impostazioni di controllo. Queste regolazioni assicurano che il sistema soddisfi i carichi delle apparecchiature e i profili di tensione desiderati, preparando la rete per la crescita del carico, nuove trasmissioni, trasformatori e generazione. Il controllo del flusso di potenza è un processo dinamico che coinvolge vari metodi e regolazioni per mantenere la stabilità, l'efficienza e l'affidabilità del sistema.

Controllo del flusso di potenza

Il controllo del flusso di potenza richiede la gestione di componenti come il motore primo dei generatori e il controllo dell'eccitazione, i banchi di condensatori shunt, i reattori, i var ...

Education

Didattica

JoVE Core

Electrical Engineering

Ingegneria elettrica

Unit 1

Unità 1

Steady-State Transmission Lines and Power Flows

Linee di trasmissione in regime stazionario e flussi di potenza

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

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMINI E CONCETTI CHIAVE

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.

electrical engineering

Voltage and Reactive Power Control

Description

Transcript

Tags