Jak detekovat a prevénit izolaci v solárních síťových systémech

Oliver Watts

Pole: Kontrola a testování

China

Definice efektu ostrovního provozu

Pokud dochází k přerušení dodávky elektrické energie z distribuční sítě v důsledku poruch, operačních chyb nebo plánovaných výpadků, mohou distribuované systémy využívající obnovitelné zdroje energie pokračovat v provozu a dodávat elektrickou energii místním spotřebičům, tímto vytvářejí samostatný „ostrov“, který uniká kontrole společnosti spravující síť.

Rizika spojená s efektem ostrovního provozu

Ztráta kontroly nad napětím a frekvencí: Společnost spravující síť nemůže upravovat napětí a frekvenci v oddělené části. Pokud tyto parametry odcházejí mimo povolené limity, mohou být poškozeny připojené zařízení uživatelů.
Riziko přetížení: Pokud je poptávka po energii vyšší než nominální kapacita inverteru, může dojít k přetížení zdroje energie, což může vést k termickému poškození nebo selhání.
Poškození při opětovném zapnutí: Automatické znovuzavření vypínačů na oddělené části může okamžitě způsobit opětovné otevření a potenciálně poškodit invertory nebo jiné zařízení.
Bezpečnostní riziko pro personál: Při výpadcích zůstávají části spojené s inverterem pod elektrickým napětím, což představuje vážné riziko elektrického šoku pro údržbáře a kompromituje celkovou bezpečnost sítě.

Metody detekce efektu ostrovního provozu

K detekci ostrovního provozu se používají několik hlavních metod:

Detekce posunu frekvence: V mikrosíti v ostrovním režimu se frekvence systému obvykle liší od nominální hodnoty hlavní sítě. Sledování změn frekvence pomáhá identifikovat ostrovní podmínky. Toto lze implementovat pomocí speciálních zařízení pro sledování frekvence nebo SCADA systémů.
Detekce změny reaktivního výkonu: Bez přístupu k reaktivnímu výkonu hlavní sítě se vztah mezi výkonem generátoru a spotřebou stává charakteristickým v ostrovním režimu. Sledování reaktivního výkonu nebo faktoru výkonu umožňuje detekci ostrovního provozu.
Detekce výjimečných stavů napětí: Fluktuace napětí v mikrosíti v ostrovním režimu často značně odlišují od těch v hlavní síti. Detekce takových anomálií pomocí zařízení pro sledování napětí může signalizovat ostrovní podmínky.
Analýza korelace frekvence a napětí: Dynamický vztah mezi frekvencí a napětím v mikrosíti v ostrovním režimu může odlišovat od toho v režimu připojení k síti. Analýza této korelace pomáhá rozlišovat události ostrovního provozu.
Detekce protisměrného toku energie: Během ostrovního provozu mohou distribuované generátory přivádět energii směrem k části, která by měla být deenergizována. Sledování směru toku energie pomocí analyzátorů energie nebo ochranných relé umožňuje detekci ostrovního provozu.

Poznámka: V závislosti na konkrétní konfiguraci a operačním kontextu mikrosítě může jedna metoda být nedostatečná. Často se používá kombinace pasivních a aktivních detekčních technik. Kromě toho je nezbytné správné výběry, kalibrace a údržba zařízení pro sledování, aby byla zajištěna spolehlivá a přesná detekce.

Strategie prevence a minimalizace efektu ostrovního provozu

Pro efektivní prevenci nebo minimalizaci ostrovního provozu se běžně používají následující opatření:

Centralizované sledování a řízení: Implementace centralizovaného systému pro nepřetržité sledování stavu propojení a operačních parametrů jak mikrosítě, tak hlavní sítě. Po detekci ostrovního provozu by systém měl automaticky odpojit oddělenou část.
Spolehlivá logika koordinace proti ostrovnímu provozu: Použití robustních přepínacích logik, které zajistí, že připojení k hlavní síti proběhne pouze po potvrzení stabilních podmínek sítě, což zabrání nebezpečnému znovuzavření.
Inteligentní ochranná zařízení: Nasazení inteligentních ochranných relé schopných reálně časového sledování napětí, frekvence a dalších klíčových parametrů. Tyto zařízení mohou autonomně vypnout invertory nebo odpojit okruhy, když je detekován ostrovní provoz.
Programovatelné logické čidlo (PLC): Použití PLC nebo pokročilých kontrolérů k automatizaci postupů odpojení a připojení na základě předdefinovaných pravidel bezpečnosti a stavu sítě.
Inteligentní řízení spotřeby: Integrace inteligentních systémů pro řízení spotřeby, které dynamicky vyvažují nebo redukují spotřebu během ostrovního provozu, což zabrání přetížení a zlepší stabilitu systému.
Testy shody a regulační dohled: Dodržování relevantních standardů (např. IEEE 1547, IEC 62109) a pravidelné provedení testů shody, aby bylo zajištěno, že funkce proti ostrovnímu provozu splňují požadavky na bezpečnost a výkon, což minimalizuje rizika pro síť i koncové uživatele.

Referenční normy