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

Управление потоком мощности требует управления такими компонентами, как первичный двигатель генераторов и управление возбуждением, батареи шунтирующих конденсаторов, реакторы, статические реактивные системы и регулирующие трансформаторы.
Генератор в установившихся условиях представлен эквивалентом Тевенина, включающим напряжение на выводах, напряжение возбуждения, угол мощности и синхронное реактивное сопротивление.
Затем рассчитываются тока, реальная и реактивная мощности генератора.
Увеличение угла мощности увеличивает реальную мощность, но снижает реактивную мощность, в то время как повышение напряжения возбуждения увеличивает реактивную мощность и немного уменьшает угол мощности.
Добавление батареи шунтирующих конденсаторов к шине увеличивает ее напряжение, в то время как шунтирующий реактор снижает его.
Трансформаторы с переключением ответвлений и регулированием напряжения управляют напряжением шины и потоками реактивной мощности. Трансформаторы с регулировкой фазового угла контролируют углы наклона шин и реальные потоки мощности.
Изменения в настройках отвода или регулировки напряжения изменяют коэффициент оборотов трансформатора, рассчитанный программой потока мощности.
Программа также оценивает влияние коммутационных линий, трансформаторов, нагрузок и генераторов. Он моделирует изменения в соответствии с будущим ростом нагрузки.

Управление потоком мощности

Существует несколько методов управления потоками мощности в энергосистемах:

<ul style="list-style-type: disc; display: flex; flex-direction: column; gap: 10px; padding: 0 0 0 40px;">
 <li>Первичный двигатель и управление возбуждением генераторов</li>
 <li>Переключение батарей шунтирующих конденсаторов, шунтирующих реакторов и статических систем реактивной мощности</li>
 <li>Управление РПН и регулирующими трансформаторами</li>
</ul>

Простой генератор в системе представлен эквивалентной схемой Тевенина, которая представляет его модель, работающую в сбалансированных стационарных условиях. Ключевые параметры включают напряжение на клеммах генератора V_t, напряжение возбуждения E_g, угол мощности δ и синхронное реактивное сопротивление положительной последовательности X_g.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_Image_1.svg" style="height: 36px;">

Ток генератора равен:

<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_1.svg" style="height: 160px;">

а комплексная передаваемая мощность составляет:

<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_2.svg" style="height: 36px;">

Шунтирующий конденсаторный блок, добавленный к шине системы питания, увеличивает величину напряжения шины и компенсирует реактивную мощность. Эта регулировка моделируется путем подключения конденсатора, который поглощает отрицательную реактивную мощность, тем самым снижая общую потребность системы в реактивной мощности. Кроме того, трансформаторы с переключением ответвлений используются для регулирования напряжения шины и управления потоками реактивной мощности путем регулировки коэффициента трансформации, тем самым влияя на профиль напряжения и реактивной мощности в сети. Эта регулировка помогает поддерживать стабильность и эффективность системы, приспосабливаясь к изменениям нагрузки и улучшая подачу электроэнергии.

Исследования потока мощности часто используют метод проб и ошибок для корректировки уровней генерации и настроек управления. Эти корректировки гарантируют, что система соответствует желаемым нагрузкам оборудования и профилям напряжения, подготавливая сеть к росту нагрузки, новым передачам, трансформаторам и генерации. Управление потоком мощности — это динамический процесс, включающий различные методы и корректировки для поддержания стабильности, эффективности и надёжности системы.

Управление потоком мощности требует управления такими компонентами, как первичный двигатель генераторов и управление возбуждением, батареи шунтирующих конденсаторов, реакторы, статические ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Электротехника

Unit 1

Раздел 1

Steady-State Transmission Lines and Power Flows

Линии электропередачи в установившемся режиме и потоки мощности

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

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

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