چگونه جزیره‌بندی را در سیستم‌های شبکه خورشیدی شناسایی و پیشگیری کنیم
تعریف اثر جزیره‌ای
هنگامی که تأمین برق شبکه عمومی به دلیل خطاها، خطاهای عملیاتی یا قطعات برنامه‌ریزی شده متوقف می‌شود، سیستم‌های تولید انرژی تجدیدپذیر پراکنده ممکن است به عملیات خود ادامه داده و برق را به بارهای محلی تأمین کنند و یک "جزیره" خودپایدار تشکیل دهند که از کنترل شرکت برق خارج است.
خطرات ناشی از اثر جزیره‌ای
از دست دادن کنترل ولتاژ و فرکانس: شرکت برق نمی‌تواند ولتاژ و فرکانس را در بخش جزیره‌ای تنظیم کند. اگر این پارامترها از حد مجاز خارج شوند، تجهیزات متصل شده ممکن است آسیب ببینند.
خطر بار زیاد: اگر تقاضای بار از ظرفیت اسمی انورتر بیشتر باشد، منبع برق ممکن است بار زیاد شود و آسیب حرارتی یا خرابی را تجربه کند.
آسیب ناشی از بسته شدن مجدد: بسته شدن خودکار دیودهای مداربری روی یک بخش جزیره‌ای می‌تواند باعث قطع مجدد فوری شود و ممکن است انورترها یا تجهیزات دیگر را آسیب ببینند.
خطر ایمنی برای کارکنان: خطوط متصل به انورتر در طول قطعات برق تغذیه شده باقی می‌مانند و خطر جدی الکترسیته را برای تیم‌های تعمیر و نگهداری و همچنین ایمنی کل شبکه ایجاد می‌کنند.
روش‌های تشخیص اثر جزیره‌ای
چند روش اصلی برای تشخیص اثر جزیره‌ای استفاده می‌شود:
تشخیص انحراف فرکانس: در یک شبکه میکروگرید جزیره‌ای، فرکانس سیستم معمولاً از مقدار اسمی شبکه اصلی انحراف می‌کند. نظارت بر تغییرات فرکانس به شناسایی شرایط جزیره‌ای کمک می‌کند. این کار می‌تواند با استفاده از دستگاه‌های نظارت فرکانس اختصاصی یا سیستم‌های SCADA انجام شود.
تشخیص تغییرات توان راکتیو: بدون دسترسی به حمایت توان راکتیو شبکه اصلی، رابطه بین توان راکتیو خروجی ژنراتور و تغییرات بار در حالت جزیره‌ای متمایز می‌شود. نظارت بر توان راکتیو یا عامل توان به تشخیص جزیره‌ای کمک می‌کند.
تشخیص ناهماهنگی ولتاژ: نوسانات ولتاژ در یک شبکه میکروگرید جزیره‌ای معمولاً از شبکه اصلی متفاوت است. تشخیص چنین ناهماهنگی‌هایی از طریق دستگاه‌های نظارت ولتاژ می‌تواند جزیره‌ای را نشان دهد.
تحلیل همبستگی فرکانس-ولتاژ: رابطه دینامیکی بین فرکانس و ولتاژ در یک سیستم جزیره‌ای ممکن است از حالت متصل به شبکه متفاوت باشد. تحلیل این همبستگی به تمایز رویدادهای جزیره‌ای کمک می‌کند.
تشخیص جریان توان معکوس: در حالت جزیره‌ای، ژنراتورهای پراکنده ممکن است توان را به سمت خطی که باید بی‌انرژی باشد بفرستند. نظارت بر جهت جریان توان با استفاده از آنالیزر توان یا رله‌های محافظ می‌تواند جزیره‌ای را نشان دهد.
توجه: بسته به پیکربندی خاص میکروگرید و زمینه عملیاتی، یک روش واحد ممکن است کافی نباشد. معمولاً ترکیبی از روش‌های تشخیص غیرفعال و فعال استفاده می‌شود. علاوه بر این، انتخاب، تنظیم و نگهداری صحیح دستگاه‌های نظارت ضروری است تا تشخیص قابل اعتماد و دقیق را تضمین کند.
استراتژی‌های پیشگیری و کاهش اثر جزیره‌ای
برای جلوگیری یا کاهش مؤثر اثر جزیره‌ای، معمولاً از اقدامات زیر استفاده می‌شود:
نظارت و کنترل مرکزی: پیاده‌سازی یک سیستم مرکزی برای نظارت مستمر بر وضعیت اتصال و پارامترهای عملیاتی هر دو شبکه میکروگرید و شبکه اصلی. پس از تشخیص جزیره‌ای، سیستم باید بخش جزیره‌ای را به صورت خودکار جدا کند.
منطق هماهنگی ضد جزیره‌ای قابل اعتماد: استفاده از منطق تبدیل قوی که اتصال مجدد به شبکه اصلی فقط پس از تأیید شرایط پایدار شبکه انجام شود، و جلوگیری از بسته شدن مجدد ناامن.
دستگاه‌های محافظ هوشمند: استقرار رله‌های محافظ هوشمند که قادر به نظارت زنده بر ولتاژ، فرکانس و دیگر پارامترهای مهم هستند. این دستگاه‌ها می‌توانند به صورت خودکار انورترها را قطع یا مدارها را در صورت تشخیص جزیره‌ای قطع کنند.
کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر (PLC): استفاده از PLC یا کنترلرهای پیشرفته برای خودکارسازی روش‌های قطع و اتصال مجدد بر اساس قوانین ایمنی و شرایط شبکه تعیین شده.
مدیریت هوشمند بار: یکپارچه‌سازی سیستم‌های کنترل هوشمند بار برای توازن یا کاهش بار به صورت دینامیکی در حالت جزیره‌ای، جلوگیری از بار زیاد و افزایش پایداری سیستم.
آزمون‌های مطابقت و نظارت قانونی: رعایت استانداردهای مرتبط (مانند IEEE 1547، IEC 62109) و انجام آزمون‌های مطابقت منظم برای تضمین اینکه عملکرد ضد جزیره‌ای استانداردهای ایمنی و عملکرد را برآورده کند و در نتیجه خطرات برای هر دو شبکه و کاربران نهایی کاهش یابد.
استانداردهای مرجع
IEEE 1547-2018
IEEE 1547.1-2020
IEEE 929-2000
IEEE 1662-2019
