広域同期グリッド

同期系統では、すべての発電機が電気的に自然に同期し、同じ周波数で動作し、互いにほぼ同位相を保ちます。回転発電機の場合、ローカルガバナーが駆動トルクを調整し、負荷変動に応じて速度をほぼ一定に保つのに役立ちます。ドループ速度制御により、複数の並列発電機が定格に比例して負荷変動を分担します。エネルギーは生産されると同時に消費されるため、系統全体で発電と消費のバランスを取る必要があります。エネルギーは、発電機の回転運動エネルギーによって短期的に蓄えられます。

公称系統周波数からのわずかなずれは、個々の発電機を制御し、系統全体の平衡状態を評価する上で非常に重要です。系統の負荷が高い場合、周波数は低下し、ガバナは発電機を調整して出力電力を増加させます（ドループ速度制御）。系統の負荷が低い場合、系統周波数は公称周波数よりも高くなり、これは系統全体の自動発電制御システムによって、発電機が出力を削減すべきであるという指示として解釈されます。

さらに、多くの場合、中央制御が行われ、1分以上の時間スケールでAGCシステムのパラメータを変更することで、地域ネットワークの電力の流れや送電網の運転周波数をさらに調整することができる。

異なる周波数で動作する隣接する電力系統を相互接続する必要がある場合、周波数変換器が必要です。HVDC連系線、 固体変圧器、または可変周波数変圧器リンクは、異なる周波数で動作する、または同期を維持していない2つの電力系統を接続することができます。

同期系統における慣性とは、系統が蓄積できるエネルギーであり、系統周波数を維持するために数秒間余剰電力を供給できる。従来、これは発電機の角運動量のみによって供給され、制御回路が負荷変動や発電機または配電系統の突然の故障に対応して出力を調整する時間を与えていた。

HVDCに接続されたインバータは通常慣性を持たないが、風力発電は慣性を提供でき、太陽光発電やバッテリーシステムは合成慣性を提供できる。^{[ 4 ] [ 5 ]}

短絡が発生した場合、遮断器が故障を解消するまで電圧と周波数をある程度安定させるために、電力系統が十分な電流を供給できることが重要です。従来の発電機システムの多くは、非常に短時間であれば過負荷になっても損傷しない電線を使用していましたが、インバータは定格負荷の何倍もの負荷を供給することはできません。短絡比は系統上の各地点で計算でき、それが低すぎる場合は、安定しているとみなされる1以上に上げるための対策を講じる必要があります。

時刻管理のため、1日を通して動作周波数を変化させ、ずれを補正し、ライン駆動の時計が大幅に進んだり遅れたりしないようにします。これは、50Hz システムでは1日あたり432万サイクル、60Hzシステムでは1日あたり518万4000サイクルを確保するためです 。

これはまれに問題を引き起こす可能性があります。2018年、コソボはセルビアとの対立により発電量よりも多くの電力を消費し、その結果、ヨーロッパ大陸全体の同期送電網の位相が本来あるべき位相よりも遅れました。周波数は49.996Hzまで低下しました 。時間の経過とともに、この意見の相違が解決されるまで、同期電気時計は6分遅れるようになりました。 ^{[ 6 ]}

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高電圧直流送電線、固体変圧器、可変周波数変圧器などの相互接続装置を使用すると、必ずしも同期していない2つの交流送電網を接続できます。これにより、さらに広い範囲を同期させる必要なく相互接続できるという利点が得られます。例えば、ヨーロッパの広域同期送電網の地図（序論参照）とHVDC送電線の地図（右図）を比較してみてください。固体変圧器は従来の変圧器よりも損失が大きいですが、直流送電線にはリアクタンスがなく、同期送電網内または送電網間で長距離送電する場合、HVDC送電線は全体的に損失が少なくなります。