グリッド上でフェーズを維持する

私はEEに40年以上携わっており、これに対する正しい答えを見つけることができませんでした。

発電所と変圧器の切り替えステーションは、送電網に供給している電力が送電線上の既存の電力と同位相であることをどのように保証しますか

私は彼らが途方もなく良い精度にライン周波数を設定することについて非常に真剣であることを知っています。ただし、明らかに、180度位相がずれている別のラインに電力線を接続することはできません。わずかな偏差でさえ、おそらくシステムに大きなドレインを引き起こし、かなり奇妙で仕様外のAC波形を生成します。

おそらく、スイッチを切り替える前に、ターゲットのライン周波数を使用してオルタネーターを同期させる発電所でのソリューションを想像できます。ただし、100km離れたそのスイッチングステーションは、はるかに近いまたは遠い別のオルタネーターからのラインに切り替えられる可能性があり、その結果、フェーズサイクルの異なるポイントで...

どうやって...

彼は「電気グリッド上の発電機を同期する方法」と同じではないことに注意してください。この記事はローカルジェネレーターに関するものであり、私の考えでは、メインの送電網や変圧器のスイッチングと同じではありません。

発電機をグリッドに接続する前に、発電機を多かれ少なかれ適切な速度で回転させます。次に、発電機フェーズと対応するラインフェーズの間に、基本的に電圧計であるものを接続します。観測された電圧が
a）非常に緩やかに変化する（周波数差がしきい値を下回る）、
b）低電圧しきい値を下回る（位相差が十分に近いため、大きなスイッチを投げたときに生じる電力の流れが管理可能になるまで、発電機の駆動を調整します）。

発電機がグリッドに接続されると、発電機は常に同相のままです。機械的に駆動されない場合、モーターとして機能します。グリッドから引き出される、またはグリッドにエクスポートされる電力の量は、それが機械的に駆動される強さによって制御されます。

各ジェネレーターは、グリッドのローカル部分に接続され、ローカル周波数に同期されます。発電機とローカルグリッドの間にわずかな位相差があります。発電機がグリッドに電力を供給している場合、その位相は少し前になります。発電機への電力入力が大きいほど、位相差が大きくなり、電力はグリッドにエクスポートされます。

この「位相差に従う電力の流れ」は、グリッドの領域全体に広がります。南に大きな負荷がある場合、南の発電機は最初は減速し、北に対する位相を遅らせます。この位相差により、北から南への潮流が発生します。

全国規模のグリッドがある場合、経営陣は重要な部分を他の部分から「孤立」させないように努力します。位相がずれると、接続時に巨大な電力の流れを回避するために位相整合が非常に正確である必要があるため、それらが再び集まるまでに長い時間がかかる場合があります。

2つの個別に制御されたグリッドを、たとえばアングロフレンチの海底ケーブルで接続する場合、DCで行われます。受信側では、インバータをグリッドに簡単に同期できます。

1日の平均で1秒間に平均50サイクルのグリッドの位相を維持するには、通常は多少電力を供給して、それぞれ通常より少し余裕がある夜間にグリッド周波数をそれぞれ加速または減速します。需要。

24時間にわたる正確なサイクル数と非常に厳密な瞬時周波数制御を混同しています。それはほとんどの場所で行われている方法ではありません。

頻度は約に維持されます世代を負荷に一致させることにより、公称周波数ます-負荷が世代よりも大きい場合は常に、周波数は（非常に）徐々に低下し、負荷は世代よりも頻度が低い場合増加します。

慣性は非常に大きく、一般に、負荷と発電の両方がかなり緩やかに変化するため、システムのバランスを保つために、発電機（または負荷、この方法で負荷を制御するために契約した負荷）を調整するのに多くの時間があります。周波数は、さまざまな制限（運用および規制）の間でドリフトすることができます。

少なくとも英国では、「リアルタイム」と「グリッド時間」を追跡することにより、1日あたりの正しいサイクル数が維持されます。また、グリッドが少し速くまたは少し遅くなり、それらが過度にならないようにします。遠く離れています。

グリッド制御システム内で使用されている正確な周波数基準があります-それは彼らが比較/測定しているものですが、グリッド自体は直接的な方法でそれらに位相/周波数ロックされていません。

この画像の大きなディスプレイの左下には、写真が撮影される前のしばらくの英国のナショナルグリッドの頻度である、垂直の波状の黄色のトレースを備えたグラフがあります。ただし、グラフはおそらく±0.3 Hz程度です。

彼らはシンクロスコープを使用しています。私はこれを発電所の制御室で見ました。

https://en.wikipedia.org/wiki/Synchroscope

個々の電源システムの一部を他の部分とは異なる位相角で実行することは、日常的で避けられません。部品を再接続する必要があるまで、これは問題ではありません。私が働いていた公益事業では、現場のサービス担当者が位相計を各部品に接続していました。位相の違いにより、位相計はクロックのように動作し、瞬間的な位相差を示します。接続を行う人は（通常は電気的に作動する回路ブレーカーを使用して）、位相計がゼロの位相差を示した瞬間にブレーカーを閉じる時間を計ります。このゼロ点は数秒ごとに発生するため、キャッチすることは難しくありません。これをHVDC Back-to-Backコンバーターステーションでも使用しました。非常にうまく機能します。

20年前、uniの直後、私はまさにこれを行う会社で働きました。

かつては、複雑なアナログ電子回路を備えたあらゆる種類の複雑な位相調整回路が存在していました。最近では一般的にそうではありません。

当時の私の専門は、高電圧AC / DC変換技術でした。彼らは最初のクロスチャネルリンクを構築し、それ以降、さまざまなHVDCリンクが世界中に広まりました。（長距離ではリアクタンスによるケーブルの損失が大きいため、DCはより効率的な伝送を提供します。）DCがACに戻されると（本質的に非常に高い電力で非常に滑らかなインバーターで）、タイミングを同期できるようになります結果のACはローカルグリッドと正確に同相です。

これがより良いハイパワーエレクトロニクスでより効率的になると、人々が気づいたのは、他の方法を使用するよりも、DCからACに変換し、再びDCに戻すことがより効率的になったことです。その結果は、「バックツーバックコンバーター」と呼ばれます。クロスチャネルリンクがAC-DCコンバーターとDC-ACコンバーターの間に数マイルのケーブルを配置する場合、バックツーバックスキームには数フィートの非常に厚いバスバーがあります。

もちろん、変換は100％効率的ではないため、電子機器は水冷ヒートシンクに取り付けられ、全体がかなり注意深く監視されます。しかし、電力が完全に同相でグリッドに入るのと引き換えに、損失を完全に許容できるほど十分に効率的です。

米国では、グリッドは独立系システムオペレータ（ISO）によって管理されています。ISOは株式市場のようなものです。各発電所がグリッドに供給する電力の量について交渉します。売買トランザクションに加えて、グリッドのパフォーマンスを監視および管理します。発電機が接続されると、ローカル接続ポイントの電圧、周波数、位相が一致します。その後、接続しますが、すぐには電力を供給しません。ISOとの価格、電力レベル、電力増加率について交渉します。それが基本的なシステム操作の私の理解です。

大学に戻った当時（1979年）英国の発電機メーカーで働いていましたが、テストラボ（これは小規模な機器向け）で、他の人が述べた「電圧測定」を簡素化するために交差光法を使用しました。

基本的に、閉鎖前に消灯する必要があるランプ（ゼロボルト/同相）を介してL1-L1を接続し、最初に最大化する必要があるクロスランプL2（発電）-L3（グリッド）を接続しました。位相差ランプが「消灯」すると、接続リレー/コンタクタ/スイッチがスローされます。

教育的なさまざまな場所で間違っていたものについてのさまざまな外伝的な物語がありました！