คำตอบสั้น ๆ : ซิงโครไนซ์
โดยทั่วไปคำติชมจะใช้ในการรักษาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตารางในการซิงค์
มีหลายวิธีในการทำเช่นนี้ ภาพรวมที่ดีคือที่นี่
เกือบทุกระบบผลิตไฟฟ้าที่ทันสมัยใช้รูปแบบของตัวควบคุมดิจิตอลสำหรับงาน อินเวอร์เตอร์แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่เชื่อมโยงกับตารางของฉันมีไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC18F สำหรับจัดการโซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) บางอย่างถ้าฉันจำได้อย่างถูกต้อง
การออกแบบสถานีพลังงานร่วมสมัยใหม่
นี่คือบทสรุปของฉันเกี่ยวกับสิ่งที่ฉันเชื่อว่าเป็นแนวทางพื้นฐานที่ใช้กันทั่วไปในการออกแบบโรงผลิตกระแสไฟฟ้าที่ทันสมัย รูปและข้อความดัดแปลงมาจาก:
"ความรู้พื้นฐานและความก้าวหน้าในระบบการซิงโครไนซ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า" Michael J. Thompson, Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. 9 ธันวาคม 2010
ในรูป ...
- ผลตอบแทนจะไม่แสดง
- G1, G2 เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
- Squares 1,2,3,4 เป็นรีเลย์
- Bus1, Bus2 เป็นบัสพาวเวอร์นอกขอบเขต (ซ้ำซ้อน)
- หน่วย MGPS เป็นแหล่งสัญญาณนาฬิกาที่มี GPS ตรงกันสำหรับกำหนดเวลาเครื่องกำเนิด
- A25A เป็นหน่วยการวัดและการควบคุม (ประกอบด้วยไมโครโปรเซสเซอร์)
มันทำงานอย่างไร...
ส่วนประกอบพื้นฐานของไมโครโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยและเฟืองไทม์มิ่ง "ดิจิตอล" เช่นซิงโครฟาสเตอร์ได้ปฏิวัติการออกแบบระบบซิงโครไนซ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ตัวอย่างเช่น...
"A25A" ในรูปเป็นซิงโครไนซ์อัตโนมัติที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์พร้อมอินพุตตรวจจับแรงดันไฟฟ้าแบบแยกเฟสเดียวและแยกอิสระ 6 ช่องซึ่งไม่จำเป็นต้องสลับสัญญาณแรงดันไฟฟ้า
รีเลย์ 1,2,3,4 "ดิจิตอล" ให้ข้อมูลสตรีมมิ่งซิงโครฟาเซอร์
การสื่อสารการถ่ายทอดไปยังรีเลย์ใน A25A อนุญาตให้อยู่ใกล้กับเบรกเกอร์ซิงโครไนซ์พร้อมสัญญาณควบคุมที่ส่งกลับไปยังอุปกรณ์ที่ชะลอตัวลง (ผู้ว่าการ) หรือเร่งความเร็ว (exciter) กลไกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผ่านลิงค์ใยแก้วนำแสง
เวลาและการควบคุม ...
ความสามารถในการสร้างระบบสำหรับการตรวจสอบและควบคุมโดยใช้การเชื่อมโยงการสื่อสารใยแก้วนำแสงต้นทุนต่ำมีการเปลี่ยนแปลงระบบการซิงโครไนซ์กำเนิดไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์
รีเลย์ "ดิจิตอล" ใช้การวัดแบบซิงโครไนซ์โดยตรง การวัดเฟสเซอร์แบบซิงโครไนซ์เป็นการวัดมุมเฟสของปริมาณระบบไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับการอ้างอิงเวลาสากล
วันนี้การอ้างอิงเวลาที่แม่นยำที่จำเป็นในการวัดมุมเฟสนี้ทำได้ง่าย ๆ จากนาฬิกาดาวเทียมระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก (GPS)
เทคโนโลยี Synchrophasor ช่วยให้สามารถอ่านแรงดันไฟฟ้าจากอุปกรณ์ต่าง ๆ ทั่วทั้งสถานีพลังงานเพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างเชิงมุม สามารถสตรีมข้อมูลด้วยอัตราสูงถึง 60 ข้อความต่อวินาทีโดยมีความหน่วงแฝงต่ำ
เนื่องจากฟังก์ชันการวัด phasor unit (PMU) ในรีเลย์ป้องกันถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกในปี 2000 พวกเขาเกือบจะแพร่หลายและข้อมูล synchrophasor มีอยู่เกือบทุกที่โดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมจากเจ้าของโรงไฟฟ้า
คอมพิวเตอร์เฉพาะที่ใช้งานซอฟต์แวร์ Synchrophasor data concentrator (PDC) สามารถรับข้อมูลสตรีมมิ่งจากรีเลย์แบบไมโครโปรเซสเซอร์ที่ใช้สำหรับการป้องกันและควบคุมเบรกเกอร์ซิงโครไนซ์
เช่นเดียวกับไมโครโปรเซสเซอร์อัตโนมัติที่ใช้ซิงโครไนเซอร์สามารถเลือกแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับแต่ละสถานการณ์การซิงโครไนซ์จากสายไปยังเทอร์มินัลอินพุตหกขั้ว PDC สามารถเลือกสัญญาณที่เหมาะสมในกระแสข้อมูลขาเข้าสำหรับ เครื่องกำเนิดและเบรกเกอร์ที่จะทำข้อมูลให้ตรงกัน
ไม่จำเป็นต้องสลับสัญญาณทางกายภาพ และการวัดแรงดันไฟฟ้าซิงโครโฟเซอร์จากรีเลย์ควบคุมเบรกเกอร์นั้นไม่ขึ้นอยู่กับการวัดของซิงโครไนซ์อัตโนมัติซึ่งทำให้ระบบซ้ำซ้อน
Lag ตะกั่ว
@Kaz ได้ให้บทสรุปที่ดีเกี่ยวกับมอเตอร์ / เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ slaved โดยตรงในความคิดเห็น (บันทึกไว้ที่นี่เพื่อลูกหลาน ;-)):
นี่เหมือนกับการถามอะไรที่ทำให้ฝีพายฝีพายในเรือไม่ยอมให้พายลอยอยู่ในน้ำอย่างเฉยเมยและไม่ทำงานอะไร? มีผู้ชายคนหนึ่งที่เต้นเป็นกลองดังนั้นทุกคนต้องดึงที่ความถี่เท่ากันหรือถูกตี หากทาสขี้เกียจเรือจะช้าลงและในไม่ช้าพวกเขาจะไม่สามารถรักษาความถี่ในการพายเรือนั้นโดยไม่บังคับให้น้ำแล่นเรือเร็วขึ้นอีกหรือมิฉะนั้นจะทำให้จังหวะของพวกมันเล็กลง ความเร็วช้าเมื่อเทียบกับน้ำ) ที่พวกเขาทั้งหมดได้รับการตีจากยาม
สมมติว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่องกำลังส่งกริด หนึ่งในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขี้เกียจเล็กน้อยและมันก็หมุนไปพร้อมกับความถี่: มันหลีกเลี่ยงการถูกผลักดัน แต่ไม่ได้ทำงานอะไรเลย จากนั้นความต้องการใช้กริดจะเพิ่มขึ้น เครื่องกำเนิดอื่น ๆ จะจมลงและช้าลง คนขี้เกียจขี้เกียจยังคงมุ่งมั่นที่จะรักษาความถี่ เนื่องจากความถี่กริดช้าลงเล็กน้อยนั่นหมายความว่าตอนนี้คนขี้เกียจเข้าร่วม: มันกำลังเร่งฝีเท้าเพื่อช่วยเร่งความเร็วกริด มันเหมือนกับเมื่อผู้คนรวมกองกำลังเพื่อพายเรือหรือดึงน้ำหนัก
ในโรงไฟฟ้าที่ทันสมัยอย่างต่อเนื่องการสนทนาของเราก่อนวิธีการคือสถาปัตยกรรมที่เรียบง่าย: แต่ละเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นทาสไปอ้างอิงเวลาที่ทั่วโลก
ตามที่อธิบายไว้ข้างต้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกล็อคเฟสเป็นนาฬิกาทั่วโลก พวกเขาแต่ละคนรับผิดชอบต่อผลลัพธ์ของพวกเขาอยู่ที่มุมเฟสในเวลาที่แน่นอน
หากพวกเขาเร็วเกินไปอุปกรณ์ที่เรียกว่าผู้ว่าราชการซึ่งติดอยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะใช้แรงเบรก ถ้าช้าเกินไป exciter ที่แนบมาจะเพิ่มพลังงานเพื่อเร่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ในฐานะที่เป็นบันทึกด้านข้างคุณสามารถใช้ทั้งสองฟังก์ชั่นในอุปกรณ์เดียวกันในสถาปัตยกรรมบางอย่าง ตัวอย่างเช่นด้วยกลไกการหมุนเชิงกลคุณสามารถติดตั้งมอเตอร์ไฟฟ้าเข้ากับเพลาและต้านทาน (ควบคุม) หรือช่วย (กระตุ้น) การหมุนโดยการขับมอเตอร์ที่ติดตั้งแบบย้อนกลับหรือไปข้างหน้าตามลำดับ
เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมดกำลังทำงานในเฟสโดยมีการอ้างอิงในเวลาเดียวกันการซิงค์จึงสำเร็จ
โหลดไหล
ฉันเข้าใจการซิงค์คุณสามารถอธิบายได้ว่า 'เครื่องสร้างความมั่นใจได้อย่างไรว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลักกระแสไฟฟ้าออกมาแทนที่จะใช้กระแสไฟฟ้าเข้า'
ส่วนนี้ใช้งานง่าย ดูที่กฎของโอห์มหรือกฎหมายของ Kerckhoff ...
หากแหล่งจ่ายแรงดันสองแหล่งซิงก์หมายความว่าแหล่งกำเนิดแรงดันเดียวกันในเวลาเดียวกัน หากลวดที่สมบูรณ์แบบเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าสองแหล่งที่แรงดันไฟฟ้าเดียวกันกระแสไฟฟ้าศูนย์จะไหลในสายนั้น
หากคุณเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า "ใหญ่" และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า "เล็ก" คุณจะอธิบายความแตกต่างในกระแสสูงสุดที่แรงดันไฟฟ้าเดียวกันที่สร้างขึ้น
เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กโอเวอร์โหลดแรงดันไฟฟ้าก็จะลดลง ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนผลนี้ลดความถี่ (โรเตอร์ช้าลง) เนื่องจากการโหลดไฟฟ้าใช้แรงเบรกเชิงกลผ่านแม่เหล็กไฟฟ้า
ในกรณีใดกรณีหนึ่งซิงโครไนเซอร์จะตรวจจับเงื่อนไขโอเวอร์โหลดว่าเป็นการสูญเสียการซิงค์และตัดการเชื่อมต่อตัวสร้าง สิ่งนี้เรียกว่า "การปลดภาระ" อย่างที่คุณเห็นการไหลของโหลดทำให้เกิดปัญหาที่แย่กว่าสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เหลืออยู่และปัญหาสามารถลดลงได้
นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงNorthEast Blackout ของปี 2003แม้ว่าจะมีเหตุการณ์เกิดขึ้นในหลาย ๆ กรณีซอฟต์แวร์ที่มีความผิดพลาดเกินกว่าเหตุที่มีการไหลของโหลดมากกว่าที่จะเกิดขึ้นจริง