ในระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัตราส่วนกระแสลัดวงจร (หรือSCR ) คืออัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าปรากฏ ลัดวงจร (SCMVA) ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรแบบสาย-สาย-สาย-ลงดิน (3LG)ณ ตำแหน่งในระบบโครงข่ายที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่ออยู่ ต่อกำลังไฟฟ้าพิกัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเอง (GMW)

เนื่องจากกำลังไฟฟ้าที่ส่งผ่านระบบสายส่งแตกต่างกันไปตามแต่ละพื้นที่ จึงมักมีการระบุพื้นที่ไว้ เช่น ณจุดเชื่อมต่อ (POI):

${\displaystyle SCR_{POI}={\frac {SCMVA_{POI}}{GMW}}}$

SCR ใช้เพื่อวัดความแข็งแกร่งของระบบกริด (ความสามารถในการรับมือกับการเปลี่ยนแปลงใน การฉีด และ การบริโภคกำลังไฟฟ้าแอค ที ฟและ รีแอคทีฟ) ^{[ 1 ]}ในระดับที่ง่ายขึ้น SCR ที่สูงแสดงว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเฉพาะนั้นเป็นตัวแทนของกำลังไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย ณ จุดที่เชื่อมต่อกับกริด ดังนั้นปัญหาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงไม่สามารถส่งผลกระทบต่อกริดได้อย่างมีนัยสำคัญ^{[ 2 ]} SCMVA ถูกกำหนดให้เป็นผลคูณของแรงดันไฟฟ้าก่อนเกิดความผิดพลาด 3LG และกระแสไฟฟ้าที่จะไหลหลังจากเกิดความผิดพลาด (การรวมกันในกรณีที่เลวร้ายที่สุดนี้จะไม่เกิดขึ้นในทางปฏิบัติ แต่เป็นการประมาณความจุของวงจรที่มีประโยชน์) SCMVA ยังเรียกว่าระดับลัดวงจร ( SCL ) ^{[ 3 ]}แม้ว่าบางครั้งคำว่า SCL จะใช้เพื่อระบุเพียงกระแสลัดวงจร^{[ 4 ]}

คำว่าความแข็งแกร่งของกริด (หรือความแข็งแกร่งของระบบ ) ใช้เพื่ออธิบายความยืดหยุ่นของกริดต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในบริเวณใกล้เคียงตำแหน่งของกริด (" ความแข็งแกร่งของกริด ") ^{[ 5 ]}จากมุมมองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ความแข็งแกร่งของระบบเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพบที่ขั้วต่อเมื่อกระแสไฟฟ้าที่ฉีดเข้าไปในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง ดังนั้น การหาปริมาณความแข็งแกร่งของระบบสามารถทำได้โดยการหาค่าความต้านทานไฟฟ้า เทียบเท่า ( Thévenin ) ของระบบตามที่สังเกตจากขั้วต่อเหล่านี้ (ความแข็งแกร่งแปรผกผันกับความต้านทาน^{[ 6 ]} ) SCR และรูปแบบต่างๆ ของมันเป็นวิธีที่สะดวกในการคำนวณค่าความต้านทานนี้ภายใต้สภาวะปกติหรือสภาวะฉุกเฉิน (การประมาณค่าเหล่านี้ไม่ได้มีไว้สำหรับสภาวะลัดวงจรจริง) ^{[ 1 ]}

โครงข่ายไฟฟ้าที่แข็งแกร่งเป็นแหล่งอ้างอิงที่เชื่อถือได้สำหรับแหล่งพลังงานในการซิงโครไนซ์^{[ 5 ]}ในระบบที่แข็งแกร่งมาก แรงดันไฟฟ้าจะไม่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟฟ้าที่ฉีดโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเฉพาะ ทำให้การควบคุมง่ายขึ้น^{[ 7 ]}ในโครงข่ายไฟฟ้าแบบดั้งเดิมที่ครอบงำโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโค รนัส โครงข่ายไฟฟ้าที่แข็งแกร่งที่มี SCR มากกว่า 3.0 จะมีเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าและกำลังสำรองแอคทีฟที่ต้องการ^{[ 4 ]}โครงข่ายไฟฟ้าที่อ่อนแอ (ที่มีค่า SCR ระหว่าง 2.0 ถึง 3.0 ^{[ 8 ]} ) อาจแสดงให้เห็นถึงความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้าและปัญหาในการควบคุม^{[ 5 ]}โครงข่ายไฟฟ้าที่มี SCR ต่ำกว่า 2.0 นั้นอ่อนแอมาก^{[ 8 ]}

ความแข็งแกร่งของกริดยังมีความสำคัญต่อ ความสามารถใน การรับกระแสเกินซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของระบบไฟฟ้าการขาดความสามารถในการรับกระแสเกิน (SCR ต่ำ) ในกริดที่อ่อนแอจะก่อให้เกิดปัญหามากมาย รวมถึง: ^{[ 9 ]}

• สภาวะชั่วขณะระหว่างการเปลี่ยนแปลงโหลดขนาดใหญ่จะทำให้แรงดันไฟฟ้าในระบบส่งกำลังผันผวนอย่างมาก ส่งผลให้เกิดปัญหาต่อโหลด (เช่น มอเตอร์บางตัวอาจไม่สามารถสตาร์ทได้ใน สภาวะแรงดัน ไฟฟ้าต่ำ )
• อุปกรณ์ป้องกันโครงข่ายไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้ทำงานเมื่อเกิดกระแสเกินในระดับที่เพียงพอ ในระบบที่อ่อนแอ กระแสลัดวงจรอาจแยกแยะได้ยากจากกระแสเกินชั่วคราวปกติที่เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงโหลด
• ในระหว่าง การ สตาร์ทระบบใหม่หลังจากไฟฟ้าดับ อาจจำเป็นต้องใช้ กระแสไฟกระชากสูงเพื่อจ่ายพลังงานให้กับส่วนประกอบต่างๆ ของระบบ ตัวอย่างเช่น หากโหลดบางส่วนในระบบที่อ่อนแอยังคงเชื่อมต่ออยู่แหล่งจ่ายไฟแบบอินเวอร์เตอร์อาจไม่สามารถเริ่มทำงานได้

การแทรกซึมของทรัพยากรแบบอินเวอร์เตอร์ (IBRs) จำนวนมากช่วยลดระดับการลัดวงจร: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสทั่วไปสามารถจ่ายกระแส เกินได้มาก ถึง 2-5 ^{[ 9 ]} puเป็นเวลานานพอสมควร (หลายนาที) ในขณะที่ข้อจำกัดของส่วนประกอบของ IBRs ส่งผลให้ขีดจำกัดกระแสเกินน้อยกว่า 2 ^{[ 9 ]} pu (โดยปกติ 1.1-1.2 pu) ^{[ 4 ]}

คำจำกัดความ SCR ดั้งเดิมข้างต้นมีไว้สำหรับระบบที่มีการผลิตแบบซิงโครนัสเป็นหลัก^{[ 1 ]}ดังนั้นจึงมีการเสนอตัวชี้วัดทางเลือกหลายตัว รวมถึงอัตราส่วนลัดวงจรแบบถ่วงน้ำหนัก (WSCR) อัตราส่วนลัดวงจรแบบผสม (CSCR) อัตราส่วนลัดวงจรวงจรเทียบเท่า (ESCR) และอัตราส่วนลัดวงจรที่มีปัจจัยปฏิสัมพันธ์ (SCRIF) สำหรับกริดที่มี IBR ที่อยู่ติดกันหลายตัว เพื่อหลีกเลี่ยงการประเมินความแข็งแกร่งของกริดสูงเกินไป^{[ 10 ] [ 4 ]} (IBR อาศัยความแข็งแกร่งของกริดในการซิงโครไนซ์การทำงานและไม่มีความสามารถในการรับกระแสเกินมากนัก^{[ 5 ]} )

Henderson และคณะโต้แย้งว่าในกรณีของ IBRs SCR และความแข็งแกร่งของระบบจะแยกออกจากกัน และเสนอตัวชี้วัดใหม่คือ อิมพีแดนซ์ความแข็งแกร่งของกริด^{[ 4 ]}

เมื่อการใช้พลังงานหมุนเวียนเพิ่มมากขึ้น ความแข็งแกร่งของระบบจึงกลายเป็นประเด็นสำคัญ เนื่องจากเป็นตัวกำหนดว่าตัวแปรของกริด เช่น แรงดันไฟฟ้า จะมีความไวต่อการรบกวนมาก น้อยเพียงใด ^{[ 11 ]}ค่า SCR ที่ต่ำแสดงว่าอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่มีอยู่ ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้า^{[ 11 ]}

การใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเช่น อุปกรณ์ HVDCและFACTSต้องเผชิญกับความท้าทายเป็นพิเศษเมื่อเชื่อมต่อกับส่วนที่อ่อนแอของโครงข่ายไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ระบบ HVDC ที่ใช้ ตัวแปลงแหล่งจ่ายกระแสอาจต้องใช้โทโพโลยีตัวแปลงทางเลือก เช่นตัวแปลงแหล่งจ่ายแรงดันหรือตัวแปลงแบบสลับตัวเก็บประจุ เมื่อค่า SCR เข้าใกล้หนึ่ง^{[ 11 ]}หากไม่มีมาตรการดังกล่าว สภาวะ SCR ต่ำอาจนำไปสู่แรงดันเกินที่มากเกินไป การสั่นพ้องความถี่ต่ำ และความไม่เสถียรของระบบควบคุม^{[ 11 ]}

ฟาร์มกังหันลมมักตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าที่อ่อนแอ และอยู่ห่างไกลจากศูนย์กลางการใช้ไฟฟ้าหลัก การรวมการผลิตพลังงานลมจำนวนมากเข้าไว้ในสถานที่เหล่านี้อาจก่อให้เกิดปัญหาเรื่องเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า^{[ 11 ] ผู้ผลิตกังหันลมอาจกำหนดข้อกำหนด SCR ขั้นต่ำสำหรับการตั้งค่าตัวควบคุมมาตรฐาน การทำงานในสภาพแวดล้อมที่ มี} SCR ต่ำกว่าอาจต้องมีการวิเคราะห์เพิ่มเติม การปรับจูนการควบคุมใหม่ หรือการติดตั้งอุปกรณ์ชดเชยปฏิกิริยาแบบไดนามิก เช่นSTATCOM [ ^{11 ]}

เหตุการณ์ที่ERCOTในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 แสดงให้เห็นถึงผลที่ตามมาในทางปฏิบัติของสภาวะกริดที่อ่อนแอต่อการผลิตพลังงานลม โรงไฟฟ้าพลังงานลม (WPP) ที่เชื่อมต่อผ่านสายส่ง 69 kV สองสายทำงานได้ตามปกติเมื่อสายส่งทั้งสองใช้งานได้ ซึ่งสอดคล้องกับ SCR ประมาณ 4 เมื่อสายส่งหนึ่งถูกตัดออกจากระบบ SCR ลดลงเหลือประมาณ 2 หรือต่ำกว่า และหน่วยวัดเฟสเซอร์ที่ POI บันทึกการแกว่งของ แรงดัน ไฟฟ้า อย่างต่อเนื่อง ^{[ 8 ]}การตรวจสอบพบว่าตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า ซึ่งปรับแต่งสำหรับสภาวะกริดที่แข็งแกร่งกว่า มีอัตราขยายมากเกินไปสำหรับสภาพแวดล้อมที่มี SCR ลดลง ตัวควบคุมตอบสนองอย่างรุนแรงเกินไปต่อความเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าซึ่งถูกขยายโดยอิมพีแดนซ์กริดที่สูงขึ้น ทำให้เกิดวงจรป้อนกลับที่ไม่เสถียร เหตุการณ์นี้ได้รับการจำลองซ้ำในภายหลังในการจำลองแบบไดนามิก^{[ 8 ]}

สามารถคำนวณค่า SCR สำหรับแต่ละจุดบนโครงข่ายไฟฟ้าได้ โครงข่ายที่มีค่า SCR สูงเรียกว่าโครงข่ายหรือระบบไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง ระบบไฟฟ้า (โครงข่าย) ที่มีค่า SCR ต่ำจะมีความเสี่ยงต่อความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้าในโครงข่ายมากกว่า ดังนั้นโครงข่ายหรือระบบดังกล่าวจึงเรียกว่าโครงข่ายหรือระบบไฟฟ้าที่อ่อนแอ

ความแข็งแกร่งของกริดสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการติดตั้งคอนเดนเซอร์แบบซิงโครนัส [ ^{12 ] คอนเดนเซอร์}สามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายแรงดันแบบซิงโครนัสเพื่อรองรับรีแอกแทนซ์ชั่วคราวและรีแอกแทนซ์ย่อยชั่วคราว รวมถึงให้การตอบสนองแบบเฉื่อยและการมีส่วนร่วมของกระแสลัดวงจรด้วย

ตัวชดเชยแบบซิงโครนัสคงที่อาจถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงอัตราส่วน SCR ได้เช่นกัน โดยที่แหล่งจ่ายกระแสถูกจำกัดด้วยการคายประจุของแบตเตอรี่และสภาวะความร้อน

• Kundur, P.; Balu, NJ; Lauby, MG (1994). เสถียรภาพและการควบคุมระบบไฟฟ้า . ชุดวิศวกรรมระบบไฟฟ้าของ EPRI. McGraw-Hill Education. ISBN 978-0-07-035958-1สืบค้นข้อมูลเมื่อ2023-06-12
• NERC (กุมภาพันธ์ 2018). การสร้างแบบจำลองไฟฟ้าลัดวงจรและความแข็งแกร่งของระบบ (PDF) . แอตแลนตา, จอร์เจีย.{{cite book}}: CS1 maint: ไม่พบตำแหน่งผู้เผยแพร่ ( ลิงก์ )
• NERC (ธันวาคม 2017). การบูรณาการแหล่งพลังงานแบบอินเวอร์เตอร์เข้ากับระบบที่มีความทนทานต่อกระแสลัดวงจรต่ำ (PDF)แอตแลนตา รัฐจอร์เจีย{{cite book}}: CS1 maint: ไม่พบตำแหน่งผู้เผยแพร่ ( ลิงก์ )
• Henderson, Callum; Egea-Alvarez, Agusti; Kneuppel, Thyge; Yang, Guangya; Xu, Lie (2023). "ตัวชี้วัดความต้านทานกำลังของกริด: ทางเลือกอื่นแทน SCR สำหรับการประเมินความแข็งแกร่งของระบบในระบบที่ตัวแปลงมีบทบาทเด่น" (PDF) . IEEE Transactions on Power Delivery . 39 . สถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE): 386– 396. doi : 10.1109/tpwrd.2022.3233455 . ISSN  0885-8977 . S2CID  255660560 .
• เบอร์ตัน, ที.; ชาร์ป, ดี.; เจนกินส์, เอ็น.; บอสซานยี, อี. (2001). คู่มือพลังงานลม . จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์. ISBN 978-0-471-48997-9สืบค้นข้อมูลเมื่อ30 มิถุนายน 2023
• Zhang, Yang; Huang, Shun-Hsien Fred; Schmall, John; Conto, Jose; Billo, Jeffrey; Rehman, Ehsan (2014). "การประเมินความแข็งแกร่งของระบบสำหรับการบูรณาการโรงไฟฟ้าพลังงานลมขนาดใหญ่" . การประชุมใหญ่ IEEE PES ปี 2014 | การประชุมและนิทรรศการ . IEEE. หน้า  1–5 . doi : 10.1109/pesgm.2014.6939043 . ISBN 978-1-4799-6415-4.
• Li, Haiguo; Nie, Cheng; Wang, Fred (2022). "การเสริมความแข็งแกร่งของโครงข่ายไฟฟ้า IBR: ทรัพยากรที่ใช้อินเวอร์เตอร์ซึ่งได้รับการปรับปรุงโดยตัวเก็บประจุแบบซิงโครนัสที่ตั้งอยู่ร่วมกันเพื่อความสามารถในการรับกระแสเกินสูง" . IEEE Open Journal of Power Electronics . 3 . สถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE): 535– 548. Bibcode : 2022IOJPE...3..535L . doi : 10.1109/ojpel.2022.3194849 . ISSN  2644-1314 . S2CID  251194445 .
• Ramasubramanian, Deepak (8 พฤศจิกายน 2019). "ความท้าทายและแนวทางแก้ไขที่เป็นไปได้สำหรับระบบพลังงานแห่งอนาคต" (PDF) . cigre-usnc.org . CIGRE . สืบค้นเมื่อ9 กรกฎาคม 2023 .