كيفية الكشف عن العزل وتمنعه في أنظمة الشبكات الشمسية
تعريف تأثير الجزر
عندما يتم قطع التيار الكهربائي من الشبكة العامة بسبب أعطال أو أخطاء تشغيلية أو أعمال صيانة مقررة، قد تستمر أنظمة إنتاج الطاقة المتجددة الموزعة في العمل وتزويد الأحمال المحلية بالطاقة، مما يشكل "جزيرة" ذاتية الاستدامة خارج السيطرة المباشرة لشركة الكهرباء.
المخاطر الناجمة عن تأثير الجزر
فقدان السيطرة على الجهد والتردد: لا يمكن للشركة الكهربائية تنظيم الجهد والتردد داخل الجزء المعزول. إذا اختلفت هذه المعلمات عن الحدود المسموح بها، فقد يتعرض المعدات المتصلة للتلف.
خطر الحمل الزائد: إذا تجاوز طلب الحمل سعة المحول المحددة، فقد يتعرض مصدر الطاقة للحمل الزائد ويتأثر بضرر حراري أو فشل.
خطر التلف أثناء إعادة الإغلاق: إعادة إغلاق المقاطع الآلية على الجزء المعزول قد تسبب إعادة فتح الفصل بشكل فوري وقد تتعرض للمحولات أو المعدات الأخرى للتلف.
خطر السلامة على العاملين: الخطوط المتصلة بالمحول تظل مشحونة خلال الانقطاعات، مما يشكل خطراً جدياً على فرق الصيانة ويخفض مستوى سلامة الشبكة بشكل عام.
طرق كشف تأثير الجزر
تستخدم عدة طرق رئيسية لكشف تأثير الجزر:
كشف انحراف التردد: في شبكة ميكروغرام معزولة، عادة ما يختلف تردد النظام عن القيمة الاسمية للشبكة الرئيسية. مراقبة تغيرات التردد تساعدهم في تحديد ظروف الجزر. يمكن تنفيذ ذلك باستخدام أجهزة مراقبة التردد المخصصة أو أنظمة SCADA.
كشف تغير الطاقة اللافعالية: بدون الوصول إلى دعم الطاقة اللافعالية للشبكة الرئيسية، تصبح العلاقة بين إنتاج الطاقة اللافعالية للمولد والتغيرات في الحمل مميزة في وضع الجزر. مراقبة الطاقة اللافعالية أو معامل القوة يساعد في كشف الجزر.
كشف التشوهات في الجهد: التقلبات في الجهد في شبكة ميكروغرام معزولة غالباً ما تختلف بشكل كبير عن تلك الموجودة في الشبكة الرئيسية. اكتشاف مثل هذه التشوهات عبر أجهزة مراقبة الجهد يمكن أن يشير إلى حالة الجزر.
تحليل العلاقة بين التردد والجهد: العلاقة الديناميكية بين التردد والجهد في نظام معزول قد تختلف عن ذلك في وضع الاتصال بالشبكة. تحليل هذه العلاقة يساعد في تمييز حالات الجزر.
كشف تدفق الطاقة العكسي: أثناء حالة الجزر، قد تقوم المولدات الموزعة بتغذية الطاقة نحو خط يجب أن يكون غير مشحون. مراقبة اتجاه تدفق الطاقة باستخدام م анализаторы мощности или защитные реле может указывать на островное состояние.
ملاحظة: بناءً على التكوين الخاص بشبكة الميكروغرام والسياق التشغيلي، قد يكون طريقة واحدة غير كافية. غالبًا ما يتم استخدام مزيج من تقنيات الكشف السلبية والنشطة. بالإضافة إلى ذلك، اختيار الأجهزة المناسبة، والضبط، والصيانة أمر ضروري لضمان الكشف الموثوق والدقيق.
استراتيجيات الوقاية والحد من تأثير الجزر
لمنع أو تخفيف تأثير الجزر بشكل فعال، يتم اعتماد الإجراءات التالية:
مراقبة وإدارة مركزية: تنفيذ نظام مركزي لمراقبة مستمرة لحالة الاتصال ومعلمات التشغيل لكل من شبكة الميكروغرام والشبكة الرئيسية. عند اكتشاف حالة الجزر، يجب أن يقوم النظام بفصل الجزء المعزول تلقائيًا.
منطق تنسيق موثوق ضد الجزر: استخدام منطق التحويل القوي الذي يضمن إعادة الاتصال بالشبكة الرئيسية فقط بعد تأكيد استقرار شروط الشبكة، مما يمنع إعادة الإغلاق غير الآمنة.
أجهزة حماية ذكية: نشر أجهزة حماية ذكية قادرة على مراقبة الجهد والتردد وغيرها من المعلمات الحرجة في الوقت الحقيقي. يمكن لهذه الأجهزة فصل المحولات أو الدوائر بشكل ذاتي عند اكتشاف حالة الجزر.
وحدات التحكم المنطقية البرمجية (PLCs): استخدام PLCs أو وحدات التحكم المتقدمة لتنفيذ إجراءات الفصل وإعادة الاتصال بشكل آلي بناءً على قواعد الأمان المحددة شروط الشبكة.
إدارة الأحمال الذكية: دمج أنظمة التحكم الذكية بالأحمال لتوازن الأحمال أو تخفيفها بشكل ديناميكي أثناء التشغيل المعزول، مما يمنع الأحمال الزائدة ويحسن استقرار النظام.
اختبارات الامتثال والإشراف التنظيمي: الالتزام بالمعايير ذات الصلة (مثل IEEE 1547، IEC 62109) وإجراء اختبارات الامتثال بانتظام للتأكد من أن وظائف مكافحة الجزر تلبي متطلبات الأمان والأداء، وبالتالي تقليل المخاطر على الشبكة والمستخدمين النهائيين.
المعايير المرجعية
IEEE 1547-2018
IEEE 1547.1-2020
IEEE 929-2000
IEEE 1662-2019
