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

Kontrolowanie przepływu mocy wymaga zarządzania komponentami, takimi jak główny napęd i kontrola wzbudzenia generatorów, baterie kondensatorów bocznikowych, dławiki, statyczne systemy var i transformatory regulacyjne.
Generator w warunkach stanu ustalonego jest reprezentowany przez odpowiednik Thévenin, w tym napięcie na zaciskach, napięcie wzbudzenia, kąt mocy i reaktancję synchroniczną.
Następnie obliczana jest moc prądowa, rzeczywista i bierna generatora.
Zwiększenie kąta mocy zwiększa moc rzeczywistą, ale zmniejsza moc bierną, natomiast podniesienie napięcia wzbudzenia zwiększa moc bierną i nieznacznie zmniejsza kąt mocy.
Dodanie baterii kondensatorów bocznikowych do magistrali zwiększa jej napięcie, podczas gdy dławik bocznikowy je zmniejsza.
Transformatory zmieniające zaczepy i regulujące napięcie sterują napięciami magistrali i przepływami mocy biernej. Transformatory regulujące kąt fazowy sterują kątami magistrali i rzeczywistymi przepływami mocy.
Zmiany w ustawieniach odczepów lub regulacji napięcia zmieniają współczynnik zwojów transformatora obliczony przez program przepływu mocy.
Program ocenia również efekty działania linii łączeniowych, transformatorów, obciążeń i generatorów. Symuluje zmiany, aby sprostać przyszłemu wzrostowi obciążenia.

sterowanie przepływem mocy

Istnieje kilka metod sterowania przepływem mocy w systemach energetycznych:

<ul style="list-style-type: disc; display: flex; flex-direction: column; gap: 10px; padding: 0 0 0 40px;">
 <li>Sterowanie napędem i wzbudzeniem generatorów</li>
 <li>Przełączanie banków kondensatorów bocznikowych, dławików bocznikowych i statycznych kompensatorów warystorowych</li>
 <li>Sterowanie transformatorami przełączającymi i regulacyjnymi</li>
</ul>

Prosty generator w systemie jest reprezentowany przez jego obwód równoważny Thevenina, który reprezentuje jego model działający w zrównoważonych warunkach ustalonych. Kluczowe parametry obejmują napięcie zacisków generatora V_t, napięcie wzbudzenia E_g, kąt mocy δ i dodatnią reaktancję synchroniczną X_g.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_Image_1.svg" style="height: 36px;">

Prąd generatora wynosi:

<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_1.svg" style="height: 160px;">

a dostarczona moc zespolona wynosi:

<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_2.svg" style="height: 36px;">

B kondensatorów bocznikowych dodany do magistrali systemu zasilania zwiększa wielkość napięcia magistrali i kompensuje moc bierną. Ta regulacja jest modelowana przez podłączenie kondensatora, który pochłania ujemną moc bierną, zmniejszając w ten sposób całkowite zapotrzebowanie na moc bierną z systemu. Ponadto transformatory z przełączaniem zaczepów są używane do regulacji napięć magistrali i zarządzania przepływami mocy biernej poprzez regulację współczynnika zwojów, wpływając w ten sposób na profil napięcia i mocy biernej w sieci. Ta regulacja pomaga utrzymać stabilność i wydajność systemu, dostosowując się do zmian obciążenia i zwiększając dostarczanie mocy.

Badania przepływu mocy często wykorzystują metodę prób i błędów do dostosowywania poziomów generacji i ustawień sterowania. Te dostosowania zapewniają, że system spełnia pożądane obciążenia sprzętu i profile napięcia, przygotowując sieć na wzrost obciążenia, nowe transmisje, transformatory i generację. Sterowanie przepływem mocy to dynamiczny proces obejmujący różne metody i dostosowania w celu utrzymania stabilności, wydajności i niezawodności systemu.

Sterowanie przepływem mocy

Kontrolowanie przepływu mocy wymaga zarządzania komponentami, takimi jak główny napęd generatorów i kontrola wzbudzenia, baterie kondensatorów bocznikowych, dławiki, zmienne statyczne ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrotechnika

Unit 1

Jednostka 1

Steady-State Transmission Lines and Power Flows

Linie transmisyjne w stanie ustalonym i przepływy mocy

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

KEY TERMS AND CONCEPTS

KLUCZOWE TERMINY I POJĘCIA

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