با مطالعه خاموشی های مختلف(blackout) در نقاط مختلف جهان مشخص می شود که بیشترین عامل دراین خاموشی ها فروپاشی ولتاژ- (voltage collapse) و اضافه باری های پی درپی(cascade overloads) می باشد.

که به سبب تریپ های پی درپی رله ها و مدارشکن ها به وجود می آید.

به همین دلیل استفاده از ادو ات کنترلی و پایدارساز در سیستم قدرت می تواند تا حد زیادی باعث بهبودی پایداری شبکه شود.

وبا بهینه شدن تعادل بین تولید و تقاضای توان از اضافه باری خطوط، و فروپاشی ولتاژ ممانعت به عمل آید.

تعاریف پایداری:

پایداری سیستم قدرت طبق تعریف عبارت است توانایی سیستم قدرت در باقی ماندن در حالت تعادل در شرایط عملکردی عادی سیستم و به دست آوردن نقطه کار متعادل جدید پس از حادث شدن اغتشاش در آن.

در حالت کلی در ادبیات سیستم قدرت با چهار نوع پایداری استاتیکی، دینامیکی، گذرا و ولتاژ مواجه هستیم:

پایداری استاتیکی:

پایداری استاتیکی اشاره دارد به پایداری سیستم قدرت در اثر ایجاد تغییرات کوچک و پیوسته در بار وشرایط اولیه شبکه و باقی ماندن پایداری سیستم با وجود سیستم های تحریک و گاورنر های مرسوم.

برای بهبود پایداری استاتیکی می توان اقدامات زیر را انجام داد:

۱٫افزایش سطح ولتاژ شبکه.

۲٫افزودن خطوط جدید به سیستم انتقال.

۳٫کاهش راکتانس سری خط با باندل کردن خطوط و نصب خازن های سری در خطوط انتقال و کاهش راکتانس سری ترانسفورماتورها (البته کاهش راکتانس سری ترانس ها نباید زیاد باشد تا سطح اتصال کوتاه بالا نرود).

پایداری دینامیکی:

پایداری دینامیکی اشاره دارد به پایداری سیستم قدرت در برابر اغتشاشات ناگهانی ولی کوچک به طوریکه سیستم با معادلات دیفرانسیلی خطی توصیف می شود.

وسیستم می تواند به کمک کنترلرهای پایدارساز شبکه(pss) پایداری خود را حفظ کند.

مثال های نوعی عبارتند از نوسانات فرکانس پایین شبکه ناشی از به هم پیوستن سیستم قدرت پیوسته، و یا نوسانات پیچشی نیروگاه های حرارتی به خاطر رزونانس زیر سنکرون ناشی از نصب خازن های سری جبرانساز در خطوط انتقال.

پایداری گذرا :

پایداری گذرا اشاره دارد به پایداری سیستم قدرت در برابر حادث شدن یک اغتشاش ناگهانی بزرگ که ماورای توانایی یک کنترلر خطی و پیوسته پایدارساز شبکه(pss) برای حفظ   پایداری شبکه می باشد.

و ممکن است سیستم پایداری خود را در همان نوسانات اول از دست بدهد.

مگر آنکه از ادوات کنترلی ویا روش های بهبود دهنده پایداری زیر استفاده شود:

-۱ افزایش پایداری استاتیکی که اشاره شد.

-۲ رفع سریع خطای شبکه با به کارگیری سیستم های حفاظتی و دژنکتورهای سریع.

-۳ به کارگیری رله های وصل مجدد.

-۴ به کارگیری کلیدها و دژنکتورهای تک قطبی که فقط فاز معیوب را قطع کنند. (pole single

-۵ استفاده از ماشین ها و ژنراتورهایی با اینرسی بالا و راکتانس کم

-۶ سیستم های تحریک با پاسخ سریع و ضریب بهره بالا از نوع تریستوری.

-۷ (fast valving)  شیرزنی سریع در نیروگاه ها

-۸ به کار گیری ترمزهای مقاومتی در نیروگاه ها .(resistor braking

-۹ به کار گیری ادوات facts جهت انعطاف پذیرکردن باس شبکه. Y شبکه با تغییرات بر روی

-۱۰ استفاده از نیروگاه های تلمبه ذخیره ای دور متغیر(dfim)که با تغییر دور و سرعت روتور می توان توان های اکتیو و راکتیو را سریعا کنترل نمود.

-۱۱ نصب خطوط انتقال جریان مستقیم ولتاژبالا(HVDC) ، به موازات خطوط انتقال ac زیرا این خطوط به خاطر دارا بودن مدارهای الکترونیک قدرت کنترل پذیر، قابلیت انتقال توان مورد نیاز تا حد حرارتی خود را دارند.

 پایداری ولتاژ :

پایداری ولتاژ اشاره دارد به توانایی سیستم قدرت در نگهداری ولتاز تمامی باس ها در محدوده ی قابل قبول، که این توانایی باید در شرایط عملکرد عادی سیستم و پس از بهبود پایداری در سیستم های قدرت جهت جلوگیری از blackout با استفاده از Pss و ادوات facts حادث شدن اغتشاش باشد.

سیستم زمانی دچار ناپایداری ولتاژ می شود که تقاضای بار به طور ناگهانی افزایش یابد ویا اینکه شرایطی در سیستم به وجود آید که ولتاژ باس ها به طور تصاعدی و غیر قابل کنترلی شروع به افت کنند.

یکی از عواملی مهمی که در ناپایداری ولتاژ نقش بسزایی ایفا می کند، ناتوانی سیستم در تامین توان راکتیو مورد نیاز است.

ناپایداری ولتاژ سبب فروپاشی ولتاژ(voltage collapse) می شود، به   طوریکه آنقدر ولتاژ افت می کند که سیستم دیگر قادر به بازیابی آن نیست.

کنترلر های سیستم قدرت :

همانطور که در بخش قبلی اشاره شد راه های زیادی برای بهبود پایداری سیستم قدرت وجود دارد.

در این مقاله اثر کنترلرهای اتوماتیک سیستم قدرت برای حل مشکل دینامیکی و ولتاژ شبکه، بعد از به وجود آمدن اغتشاش مورد مطالعه وبررسی قرار گرفته است.

این کنترلرها  factsو Pss عبارتند از:

پایدارساز سیستم قدرت(PSS) پایدارساز سیستم قدرت یک کنترلر سنتی، اقتصادی و موثر در راستای بالا بردن پایداری دینامیکی سیستم قدرت است .

این تجهیز به عنوان یک کنترلر مکمل بر روی سیتم تحریک ژنراتورها نصب می شود .

کار Pss ایجاد میراکنندگی در نوسانات فرکانس پایین ژنراتور است Pss با ایجاد گشتاورهای الکتریکی میراکننده و سنکرون کننده، سبب بهبود انحرافات گردش روتور می شود.

در واقع Pss با ایجاد ولتاژ مثبت یا منفی در مواقع مورد نیاز ولتاژ تحریک را تنظیم و بهینه می کند.

کنترلرهای Facts 

ادوات الکترونیک قدرتی هستند که facts کنترلرهای بارپذیری خطوط یا حد پایداری ولتاژ در برابر فروپاشی را افزایش می دهند.

به طور کلی کنترلرهای facts برای کنترل دینامیک ولتاژ، امپدانس و زاویه ی فاز خطوط ac مورد استفاده قرار می گیرد.

کنترلرهای facts می توانند به صورت سری، موازی، و ترکیب سری-موازی در سیستم قرار بگیرند .

کنترلرهای رایج نوع موازی، جبران سازهای استاتیکی توان  راکتیو(svc) و جبران سازهای استاتیکی(Statcom) می باشند.

نوع رایج کنترلرهای سری، خازن های سری کنترل شده با ولتاژ(tcsc) و نوع رایج ترکیبی سری -موازی آن  کنترلرهای یکپارچه سیلان توان(upfc) می باشد.

با توجه به   ساختار شبکه انتخابی برای تامین توان راکتیو و افزایش حد بارپذیری شبکه کنترلر svc برای بهبود دینامیک ولتاژ شبکه و جلوگیری از فروپاشی ولتاژ، انتخاب شده است.

با قابلیت Svc پاسخ سریع و دقیق می تواند با تزریق و یا جذب توان راکتیو ولتاژ شبکه را به خوبی کنترل کند.