การอยู่ในเฟสบนกริด

ฉันเป็น EE มานานกว่าสี่สิบปีและไม่เคยพบคำตอบที่ถูกต้องสำหรับสิ่งนี้ ....

โรงไฟฟ้าและสถานีสวิตช์หม้อแปลงไฟฟ้าทำอย่างไรให้แน่ใจว่าพลังงานที่ป้อนเข้าไปในตารางนั้นอยู่ในเฟสพร้อมกับกำลังงานที่มีอยู่บนเส้น

ฉันรู้ว่าพวกเขาจริงจังกับการตั้งค่าความถี่ของสายให้มีความแม่นยำที่ดีมาก อย่างไรก็ตามเห็นได้ชัดว่าคุณไม่สามารถเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับสายอื่นที่อยู่ห่างออกไป 180 องศา แม้แต่การเบี่ยงเบนเล็กน้อยก็น่าจะทำให้ระบบระบายน้ำขนาดใหญ่และสร้างรูปแบบคลื่น AC ที่ค่อนข้างแปลกและไม่เป็นไปตามข้อกำหนด

ตกลงฉันสามารถจินตนาการวิธีแก้ปัญหาที่สถานีพลังงานที่ใช้ความถี่ของเส้นเป้าหมายเพื่อซิงโครไนซ์กระแสสลับก่อนที่จะพลิกสวิตช์ อย่างไรก็ตามสถานีสวิตชิ่งที่อยู่ห่างออกไป 100 กม. อาจจะเปลี่ยนไปเป็นสายจากอัลเทอร์เนเตอร์อื่นที่อยู่ใกล้หรือไกลออกไปมากขึ้นและส่งผลให้เกิดจุดที่แตกต่างกันในวัฏจักรเฟส ...

พวกเขาทำอย่างนั้นได้อย่างไร ...

โปรดสังเกตว่าเขาไม่เหมือนกับ"วิธีการซิงโครไนซ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนตะแกรงไฟฟ้า" บทความนั้นเกี่ยวข้องกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในท้องถิ่นเท่านั้นและในใจของฉันไม่เหมือนกับกริดพลังงานหลักและการสลับหม้อแปลง

ก่อนที่จะเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับกริดพวกเขาหมุนมันขึ้นไปความเร็วที่เหมาะสมมากขึ้นหรือน้อยลง จากนั้นพวกเขาจะเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์ระหว่างเฟสตัวสร้างกับเฟสไลน์ที่เกี่ยวข้อง พวกเขาปรับไดรฟ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจนกว่าแรงดันไฟฟ้าที่สังเกตได้คือ
a) เปลี่ยนแปลงช้ามาก (ความแตกต่างของความถี่ต่ำกว่าเกณฑ์บางอย่าง) และ
b) ลดลงต่ำกว่าเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าต่ำ (ความแตกต่างของเฟสใกล้พอดังนั้นการไหลของพลังงาน )

เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับกริดก็จะอยู่ในเฟส หากไม่ได้ขับเคลื่อนด้วยกลไกมันจะทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ ปริมาณพลังงานที่ดึงมาจากหรือส่งออกไปยังกริดนั้นถูกควบคุมโดยความยากลำบากในการขับเคลื่อนทางกลไก

ตัวกำเนิดแต่ละตัวเชื่อมต่อกับส่วนท้องที่ของกริดซึ่งซิงค์กับความถี่ในตัวเครื่อง จะมีความแตกต่างของเฟสเล็กน้อยระหว่างตัวกำเนิดและกริดท้องถิ่น หากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายพลังงานให้กับกริดเฟสของมันจะเป็นเพียงเล็กน้อยล่วงหน้า ยิ่งอินพุตพลังงานไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามากเท่าไหร่ความต่างเฟสก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น

'การไหลของพลังงานตามความต่างของเฟส' ครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดของกริด หากมีภาระมากในภาคใต้กำเนิดในภาคใต้จะชะลอตัวลงในขั้นต้นชะลอขั้นตอนของพวกเขาด้วยความเคารพไปทางทิศเหนือ ความแตกต่างของเฟสนี้จะสร้างการไหลของพลังงานจากเหนือจรดใต้

ในกรณีที่คุณมีกริดทั่วประเทศฝ่ายบริหารพยายามอย่างหนักเพื่อไม่ให้ส่วนที่สำคัญกลายเป็น 'เกาะ' จากส่วนอื่น ๆ เมื่อพวกเขาแยกออกจากกันในเฟสมันอาจใช้เวลานานก่อนที่พวกเขาจะสามารถนำมารวมกันอีกครั้งเนื่องจากการจับคู่เฟสจะต้องมีความแม่นยำอย่างประณีตเพื่อหลีกเลี่ยงการไหลของพลังงานขนาดใหญ่ในเวลาที่เชื่อมต่อ

ในกรณีที่เชื่อมต่อกริดที่ควบคุมแยกกันสองสายกล่าวโดยสายเคเบิลใต้ทะเลของแองโกล - ฝรั่งเศสจะทำด้วย DC มันง่ายที่จุดสิ้นสุดการรับเพื่อซิงโครไนซ์อินเวอร์เตอร์กับกริด

การรักษากริดในเฟสด้วยค่าเฉลี่ย 50 รอบต่อวินาทีในช่วงเวลาหนึ่งวันนั้นทำได้ง่าย ๆ โดยการกินพลังงานมากขึ้นหรือน้อยลงเพื่อเร่งความเร็วหรือชะลอความถี่กริดตามลำดับซึ่งมักจะเป็นเวลากลางคืนเมื่อมีการหย่อนเล็กน้อย ความต้องการ.

คุณกำลังสับสนจำนวนรอบที่แม่นยำในระยะเวลา 24 ชั่วโมงพร้อมการควบคุมความถี่อย่างฉับพลัน นั่นไม่ใช่วิธีการทำในสถานที่ส่วนใหญ่

ความถี่จะคงที่รอบความถี่ที่ระบุของตนโดยการสร้างการจับคู่เพื่อโหลด - ทุกเวลาที่โหลดมากขึ้นกว่ารุ่นความถี่จะเป็น (มาก) ค่อยๆลดลงและทุกครั้งที่โหลดน้อยกว่ารุ่นความถี่ จะเพิ่มขึ้น

ความเฉื่อยนั้นมีขนาดใหญ่มากและโดยทั่วไปการเปลี่ยนแปลงของโหลดและรุ่นจะค่อยๆเป็นไปอย่างค่อยเป็นค่อยไปดังนั้นจึงมีเวลามากมายที่จะต้องทำการปรับเปลี่ยนให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ความถี่ได้รับอนุญาตให้ล่องลอยระหว่างข้อ จำกัด ต่าง ๆ (การปฏิบัติงานและข้อบังคับ)

อย่างน้อยในสหราชอาณาจักรจำนวนรอบที่ถูกต้องต่อวันจะได้รับการดูแลรักษาโดยการติดตาม 'เรียลไทม์' และ 'ตารางเวลา' และกริดนั้นรันเร็วหรือช้าเล็กน้อยเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาจะไม่ได้รับมากเกินไป ห่าง.

มีเป็นลำดับที่ความถี่ที่ถูกต้องในการใช้งานภายในระบบการควบคุมตาราง - นั่นคือสิ่งที่พวกเขากำลังเปรียบเทียบกับ / วัดกับ แต่ตารางตัวเองไม่ได้เฟส / ความถี่ล็อคกับพวกเขาในทางตรงใด ๆ

ที่ด้านล่างซ้ายของจอแสดงผลขนาดใหญ่ในภาพนี้เป็นกราฟที่มีเส้นสีเหลืองเป็นแนวตั้งอย่างฉับพลัน - นั่นคือความถี่ของกริดแห่งชาติสหราชอาณาจักรในขณะที่ก่อนที่จะถ่ายภาพ - เนื่องจากคุณสามารถเห็นว่ามันไม่ได้ล็อคอะไรแน่นหนา แม้ว่ากราฟน่าจะประมาณ± 0.3 Hz เท่านั้น

พวกเขาใช้ซินโคสโคป ฉันได้เห็นสิ่งนี้ทำในห้องควบคุมโรงไฟฟ้า

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

การมีชิ้นส่วนของระบบพลังงานของแต่ละตัวทำงานในมุมเฟสที่แตกต่างจากส่วนอื่น ๆ เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ นี่ไม่ใช่ปัญหาจนกว่าจะจำเป็นต้องเชื่อมต่อชิ้นส่วนอีกครั้ง ในยูทิลิตี้ที่ฉันทำงานคนบริการที่ไซต์จะเชื่อมต่อมิเตอร์ระยะห่างกับชิ้นส่วนแต่ละชิ้น เนื่องจากความแตกต่างในเฟสเฟสมิเตอร์จะทำงานเหมือนนาฬิกาแสดงความแตกต่างเฟสทันที บุคคลที่ทำการเชื่อมต่อ (โดยใช้เบรกเกอร์วงจรแบบใช้ไฟฟ้า) มักจะเพียงแค่เวลาปิดตัวเบรกเกอร์ในทันทีที่เฟสมิเตอร์แสดงความแตกต่างของเฟสศูนย์ เนื่องจากจุดศูนย์นี้เกิดขึ้นทุกสองสามวินาทีจึงไม่ยากที่จะจับ เรายังใช้สิ่งนี้กับสถานีแปลง HVDC Back-to-Back ของเรา มันใช้งานได้ดีมาก

20 ปีที่แล้วหลังจากที่ฉันได้ทำงานกับ บริษัท ที่ทำสิ่งนี้

มันเคยเป็นว่ามีวงจรการปรับเฟสที่ซับซ้อนทุกประเภทพร้อมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบอะนาล็อกที่ซับซ้อน วันนี้ไม่ใช่อย่างนั้น

สิ่งที่ บริษัท ของฉันย้อนกลับไปมีความเชี่ยวชาญคือเทคโนโลยีการแปลง AC / DC แรงดันสูง พวกเขาสร้างลิงค์ข้ามช่องทางแรกและลิงก์ HVDC หลากหลายรอบโลกตั้งแต่นั้นมา (ในระยะทางไกลการสูญเสียของสายเคเบิลเนื่องจากปฏิกิริยามีความสำคัญดังนั้น DC ให้การส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น) เมื่อ DC ถูกเปลี่ยนกลับเป็น AC (ด้วยสิ่งที่สำคัญคือพลังงานที่สูงมากอินเวอร์เตอร์ที่ราบรื่นมาก) คุณสามารถประสานเวลาเพื่อ AC ที่เกิดขึ้นนั้นอยู่ในเฟสเดียวกับกริดท้องถิ่น

เนื่องจากสิ่งนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงที่ดีกว่าสิ่งที่ผู้คนตระหนักได้ก็คือมันมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการแปลงจาก DC เป็น AC และกลับสู่ DC อีกครั้งมากกว่าที่จะใช้วิธีการอื่นใด ผลลัพธ์ถูกเรียกว่า "ตัวแปลงกลับไปด้านหลัง" ในกรณีที่การเชื่อมโยงข้ามแชนเนลจะมีสายเคเบิลยาวหลายไมล์ระหว่างตัวแปลง AC-to-DC และ DC-AC-AC แบบแผนการย้อนกลับมีเพียงไม่กี่ฟุตของบัสบาร์หนามาก

แน่นอนว่าการแปลงไม่มีประสิทธิภาพ 100% ดังนั้นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จึงถูกติดตั้งบนฮีทซิงค์ระบายความร้อนด้วยน้ำและมีการตรวจสอบสิ่งต่าง ๆ อย่างรอบคอบ แต่มันก็มีประสิทธิภาพเพียงพอที่การสูญเสียจะได้รับการยอมรับอย่างสมบูรณ์ในการแลกเปลี่ยนพลังงานที่เข้าสู่กริดในเฟสอย่างสมบูรณ์แบบ

ในสหรัฐอเมริกากริดได้รับการจัดการโดยผู้ดำเนินการระบบอิสระ (ISO) ISO นั้นค่อนข้างจะเหมือนตลาดหุ้น พวกเขาเจรจากันว่าสถานีผลิตแต่ละเครื่องจ่ายพลังงานให้กับกริดมากแค่ไหน นอกเหนือจากธุรกรรมซื้อ / ขายพวกเขาตรวจสอบและจัดการประสิทธิภาพของตาราง เมื่อมีการเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามันตรงกับแรงดันไฟฟ้าความถี่และเฟสที่จุดเชื่อมต่อท้องถิ่น จากนั้นจะเชื่อมต่อ แต่ไม่จ่ายกระแสไฟทันที มันต่อรองราคาระดับพลังงานและอัตราการเพิ่มพลังงานกับ ISO นั่นคือความเข้าใจของฉันเกี่ยวกับการทำงานของระบบพื้นฐาน

ย้อนกลับไปในวันที่ (1979) หลังจากมหาวิทยาลัยฉันทำงานที่ บริษัท ผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแห่งสหราชอาณาจักรและในห้องปฏิบัติการทดสอบ (นี่เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็ก) พวกเขาใช้วิธีการครอสไลท์เพื่อทำให้ 'การวัดแรงดันไฟฟ้า' ง่ายขึ้น

โดยทั่วไปแล้วพวกเขาเชื่อมต่อ L1-L1 ผ่านหลอดไฟซึ่งจำเป็นต้องออกไป (ศูนย์โวลต์ / ในเฟส) ก่อนปิดและโคมไฟไขว้ L2 (เก็น) - L3 (กริด) ซึ่งต้องไปที่ maximim ก่อน เมื่อหลอดไฟแตกต่างเฟสจะ 'หมด' รีเลย์เชื่อมต่อ / คอนแทค / สวิตช์จะถูกโยนทิ้ง

มีเรื่องราวที่ไม่มีหลักฐานมากมายเกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ที่ผิดไปในสถานที่ต่าง ๆ ซึ่งเป็นการศึกษา!