同期機モデルは、電力システムの過渡安定性を解析し、確保するための基本的なツールです。このモデルは、一定の励起を前提とし、損失と飽和を無視して、平衡した 3 相正相条件下での同期機の表現を簡素化します。このモデルは、特に過渡時、電力網に接続された同期発電機の動作を理解するために極めて重要です。
このモデルでは、各発電機は、送電線、変圧器、負荷、およびその他の機械を含むシステムに接続されており、これらはすべて、システムリアクタンスの背後にある無限バスによって表されます。無限バスの概念は、一定の電圧振幅、位相、および周波数を想定しており、システム安定性解析の基準点として機能します。
グリッドに接続された同期発電機を考えると、その出力電力は機械の電力角 (δ) の正弦関数になります。この関係は次のように表されます。
ここで、V_bus はバス電圧、E^’ は発電機の内部電圧、X_eq はリアクタンスです。過渡時は、内部電圧Eとバス電圧Vは一定であると想定され、電力計算が簡素化されます。
等面積基準は、機械力の突然の変化後のシステムの安定性を評価するために使用されるグラフィカルな方法です。ステップ変化が発生すると、同期機のローターは慣性により加速し、最終的な定常位置をオーバーシュートしてから、機械的損失と電気的損失の減衰効果によって安定します。この基準では、システムが安定した動作点に戻るためには、加速力 (機械力から電力を引いたもの) を表す面積が減速力を表す面積と等しくなければならないと規定されています。
等面積基準は、無限母線に接続された単一の機械や相互接続された 2 つの機械を解析する場合に特に便利です。より複雑な複数機械システムの場合、過渡安定性解析では、数値積分技術を使用して各機械の非線形スイング方程式を解く必要があります。このアプローチでは、複数の発電機間の相互作用を考慮し、システム全体の安定性と各発電機が維持できる最大電力角度を決定します。
要約すると、等面積基準と数値積分法によって補完された同期機モデルは、電力システムの過渡安定性を分析し、確保するための堅牢なフレームワークを提供します。これらの概念を理解することは、特に外乱や動作条件の変化に直面した場合に、グリッドの安定性を維持するために不可欠です。
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