Hintergrund

Ich recherchiere für ein Softwareprojekt, das die Stromerzeugung und den Stromverbrauch für ein großes fiktives Raumschiff überwacht. Ich möchte zunächst verstehen, wie die Stromerzeugung in der realen Welt funktioniert, bevor ich anfange, die App bei der Verwendung so authentisch wie möglich zu gestalten.

Basis

Meine Frage ergibt sich aus meinem derzeitigen Verständnis der Funktionsweise des Stromnetzes. Energie wird durch einen beliebigen Mechanismus (Dampf / mechanisch, Photovoltaik) erzeugt und dann über eine HV-Unterstation für die Fernübertragung verstärkt. In großen Fabriken (Stahlwerke, Mikrochip-Anlagen usw.) ist möglicherweise ein Umspannwerk für ihren Betrieb vorgesehen. Andernfalls schaltet ein Umspannwerk HV für eine kleinere Verteilung (Fabriken, große Bürogebäude usw.) auf MV herunter. Dies wird für LV für die Lieferung an Privathaushalte und kleine Unternehmen erneut wiederholt. Es ist ein einfaches Modell, wenn auch irreführend, da es eine lineare Flusskette von der Quelle zur Last mit einem einzigen Stromerzeuger darstellt. In der realen Welt gibt es mehrere Stationen, die ausgeführt werden, um den Bedarf zu decken, und sie passen sich an, wenn sich der Bedarf im Laufe der Zeit ändert.

Frage

Angenommen, ein großes Ereignis wie eine Generatorstation wird unerwartet heruntergefahren. Welche Ausrüstung wäre an der "Umleitung" der Stromversorgung beteiligt, um die Möglichkeit von Stromausfällen zu minimieren? Oder wenn ein rollierender Blackout aufgrund der hohen Nachfrage vorübergehend implementiert würde, welche Ausrüstung oder welcher Prozess wäre involviert?

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Welche Ausrüstung wäre an der "Umleitung" der Stromversorgung beteiligt, um die Möglichkeit von Stromausfällen zu minimieren?

Übertragungsschaltstationen organisieren Dinge neu, wenn es Probleme mit Generatoren oder Netzabschnitten gibt: -

Wie Sie sehen, ist jeder Generator über einen TS mit dem (nationalen) Netz verbunden. Diese Wiki-Seite sollte helfen. Bilder von hier oder hier, wenn Sie kein Quora-Mitglied sind

Angenommen, ein großes Ereignis wie eine Generatorstation wird unerwartet heruntergefahren. Welche Ausrüstung wäre an der "Umleitung" der Stromversorgung beteiligt, um die Möglichkeit von Stromausfällen zu minimieren?

Stromnetze sind so konstruiert, dass sie dem Ausfall einer Komponente standhalten.

Für Generatorausfälle: Es muss genügend Ersatz Generation seinen Betrieb den Verlust des größten Erzeugers zu decken. Dies wird als "Spinnreserve" bezeichnet. Beachten Sie, dass es Ihnen nicht hilft , Ersatzgeneratoren still zu halten . Der Start eines kalten Generators dauert Minuten bis Stunden, aber die Ersatzgeneration muss innerhalb von Sekunden den ausgefallenen Generator ersetzen.

Hinweis: Dies bedeutet, dass Erzeugungsunternehmen dafür bezahlt werden, dass sie die Generatoren weiter drehen, aber keinen Strom produzieren. Die Leute fragen sich, warum sie dafür bezahlt werden, nichts zu produzieren! Die Generatoren produzieren keinen Strom, bieten aber einen wesentlichen Service.

Es ist auch wichtig, dass die Spinnreservegeneratoren schnell auf sich ändernde Lasten reagieren können. "Einschwingverhalten" auf "Lastschwankungen" sind die Schlüsselwörter, nach denen gesucht werden muss. Große Kohle- / Kernkraftwerke sind dafür nicht gut, da sie langsam auf Steuereingaben reagieren. Gasturbinen können viel besser schwingen.

Bei Ausfällen der Übertragungsinfrastruktur, dh Übertragungsleitungen, Umspannwerke - ich denke, Andys Antwort hat dies abgedeckt.

Wir entwickeln Übertragungssysteme so, dass sie mindestens N-1-Redundanz aufweisen, sodass wir jede Komponente verlieren und dennoch den größten Teil des Systems am Laufen halten können.

Ich habe keine Erfahrung mit HV-Übertragungssystemen, daher werde ich nichts weiter sagen.

Oder wenn ein rollierender Blackout aufgrund der hohen Nachfrage vorübergehend implementiert würde, welche Ausrüstung oder welcher Prozess wäre involviert?

Es gibt zwei Möglichkeiten, um übermäßige Belastung zu bewältigen.

Das herkömmliche System reagiert auf übermäßige Last, indem es die Versorgung ganzer Lastzentren, dh eines gesamten Umspannwerks oder eines gesamten Abzweigs, abschaltet. Dies ist ein "Lastabwurfsystem".

Lasten würden in der Prioritätsreihenfolge ausgeschaltet. Sie würden eine Fabrik ausschalten, bevor Sie ein Krankenhaus ausschalten. Sie schalten die Dinge so lange aus, bis die Last wieder mit der verfügbaren Generation ausgeglichen ist.

Die andere Möglichkeit besteht darin, die Last proaktiv zu verwalten, dh mithilfe von Welligkeitssteuersignalen. Dies schaltet bestimmte Kundengeräte, wie z. B. Klimaanlagen, in Zeiten hoher Nachfrage aus. Dies hilft bei schwerwiegenden Stromausfällen nicht weiter, sodass weiterhin ein Lastabwurfsystem erforderlich ist.

Das eigentliche Gerät in einem Umspannwerk, das Elektrizität "umschaltet", ist der Quadraturverstärker, der auch als Phasenwinkelregeltransformator bezeichnet wird . Im Wesentlichen ändern Sie durch Ändern der Leistungsphase in Bezug auf die Quelle den Widerstand gegen den Energiefluss und regulieren so den Energiefluss durch ein bestimmtes Segment des Netzes.