我做 EE 四十多年了，从来没有找到这个问题的正确答案....
发电站和变电站如何确保它们馈入电网的电力与线路上的现有电力同相。
我知道他们非常重视将线路频率设置为非常好的精度。但是，很明显，您不能将电源线连接到另一条相位相差 180 度的线。即使是很小的偏差也可能会导致系统大量消耗，并产生相当奇怪且不合规格的 AC 波形。
好的，我可以想象在发电站使用目标线路频率来同步交流发电机的解决方案，然后再拨动开关。但是，100 公里外的那个开关站可能会从更近或更远的不同交流发电机切换到线路上，因此在相位周期的不同点...
他们是怎么做到的……
请注意，他与“如何同步电网上的发电机？”不同。那篇文章只涉及本地发电机，在我看来，与主电网和变压器切换不同。
在将发电机连接到电网之前，他们将其旋转到或多或少合适的速度。然后他们在发电机相位和相应的线路相位之间连接基本上是电压表的东西。他们调整发电机驱动，直到观察到的电压
a) 变化非常缓慢（频率差低于某个阈值）和
b) 下降到某个低电压阈值以下（相位差足够接近，因此当他们抛出大开关时产生的功率流是可控的）。
一旦发电机连接到电网，它总是保持同相。如果不以机械方式驱动，它将充当电动机。它从电网汲取或输出到电网的电量由机械驱动的强度控制。
每个发电机都连接到电网的本地部分，同步到其本地频率。发电机和本地电网之间会有轻微的相位差。如果发电机正在向电网供电，其相位将略微提前。输入到发电机的功率越大，相位差越大，输出到电网的功率也越大。
这种“电力流跟随相位差”延伸到电网的整个区域。如果南方有大负载，南方的发电机最初会减速，延迟它们相对于北方的相位。这种相位差将产生从北到南的功率流。
如果你有一个全国性的电网，管理层会非常努力地不让任何重要的部分与另一部分“孤立”。一旦它们在相位上发生偏移，可能需要很长时间才能重新组合在一起，因为相位匹配需要非常精确，以避免在连接时产生巨大的功率流。
如果要连接两个单独控制的电网，例如通过英法海底电缆，则使用直流电完成。在接收端很容易将逆变器与电网同步。
在一天中以平均每秒 50 个周期的速度保持电网同相，只需通过输入或多或少的电力来分别加快或减慢电网频率，通常是在晚上有更多松弛的时候需求。
您将 24 小时内的准确周期数与非常严格的瞬时频率控制混淆了。大多数地方不是这样的。
通过使发电与负载相匹配，将频率保持在其标称频率附近- 负载始终大于发电，频率将（非常）逐渐下降，并且始终负载小于发电频率会增加。
惯性是巨大的，一般来说，负载和发电都相当缓慢地变化，因此有很多时间来调整发电机（或负载，人们已经通过这种方式控制其负载）以保持系统平衡。允许频率在各种限制（操作和监管）之间漂移。
至少在英国，每天正确的周期数是通过跟踪“实时”和“电网时间”来维持的，电网运行得有点快或有点慢，以确保它们不会太慢离的远。
电网控制系统中使用了准确的频率参考——这就是他们要与之比较/测量的参考，但电网本身并没有以任何直接的方式对它们进行相位/频率锁定。
在这张图片的大显示屏的左下角是一个带有垂直摆动黄色轨迹的图表——这是拍摄照片前一段时间英国国家电网的频率——你可以看到它并没有紧紧地锁定在任何东西上，尽管该图可能只有±0.3 Hz左右。
使单个电力系统的某些部分以与其他部分不同的相位角运行是常规且不可避免的。在需要重新连接部件之前，这不是问题。在我工作的公用设施中，现场的服务人员会将相位计连接到每个部件。由于相位差，相位计会像时钟一样运行，指示瞬时相位差。进行连接的人（通常通过电驱动断路器）将简单地在相位计显示零相位差的瞬间为断路器闭合计时。由于这个零点每隔几秒就会出现一次，因此捕捉它并不难。我们甚至将它与我们的 HVDC 背靠背换流站一起使用；它工作得非常非常好。
