Comment détecter et prévenir l'îlotage dans les systèmes solaires connectés au réseau

Oliver Watts

Champ: Inspection et Essai

China

Définition de l'effet d'îlotage

Lorsque l'alimentation électrique du réseau public est interrompue en raison de pannes, d'erreurs opérationnelles ou de coupures planifiées pour maintenance, les systèmes de génération d'énergie renouvelable distribuée peuvent continuer à fonctionner et à alimenter les charges locales, formant un "îlot" autonome qui échappe au contrôle de la compagnie d'électricité.

Dangers causés par l'effet d'îlotage

Perte de contrôle de la tension et de la fréquence : La compagnie d'électricité ne peut pas réguler la tension et la fréquence dans la section isolée. Si ces paramètres s'écartent au-delà des limites acceptables, le matériel connecté des utilisateurs peut être endommagé.
Risque de surcharge : Si la demande de charge dépasse la capacité nominale de l'onduleur, la source d'alimentation peut être surchargée et subir des dommages thermiques ou une défaillance.
Dommages lors de la reclosure : La reclosure automatique des disjoncteurs sur une section isolée peut entraîner un re-tripping immédiat et potentiellement endommager les onduleurs ou d'autres équipements.
Danger pour le personnel : Les lignes connectées à l'onduleur restent sous tension pendant les coupures, posant des risques graves d'électrocution pour les équipes de maintenance et compromettant la sécurité globale du réseau.

Méthodes de détection de l'effet d'îlotage

Plusieurs méthodes principales sont utilisées pour détecter l'îlotage :

Détection de la dérive de fréquence : Dans un micro-réseau isolé, la fréquence du système s'écarte généralement de la valeur nominale du réseau principal. La surveillance des variations de fréquence aide à identifier les conditions d'îlotage. Cela peut être mis en œuvre à l'aide de dispositifs dédiés de surveillance de la fréquence ou de systèmes SCADA.
Détection des variations de puissance réactive : Sans accès au support de puissance réactive du réseau principal, la relation entre la puissance réactive produite par un générateur et les changements de charge devient distinctive en mode îlot. La surveillance de la puissance réactive ou du facteur de puissance permet de détecter l'îlotage.
Détection d'anomalies de tension : Les fluctuations de tension dans un micro-réseau isolé diffèrent souvent considérablement de celles du réseau principal. La détection de telles anomalies via des équipements de surveillance de la tension peut signaler l'îlotage.
Analyse de la corrélation fréquence-tension : La relation dynamique entre la fréquence et la tension dans un système isolé peut différer de celle en mode connecté au réseau. L'analyse de cette corrélation aide à distinguer les événements d'îlotage.
Détection du flux de puissance inverse : Pendant l'îlotage, les générateurs distribués peuvent alimenter en retour ce qui devrait être une ligne dé-énergisée. La surveillance de la direction du flux de puissance à l'aide d'analyseurs de puissance ou de relais de protection peut indiquer l'îlotage.

Note : En fonction de la configuration spécifique du micro-réseau et du contexte opérationnel, une seule méthode peut être insuffisante. Souvent, une combinaison de techniques de détection passives et actives est employée. De plus, le choix, l'étalonnage et la maintenance appropriés des équipements de surveillance sont essentiels pour assurer une détection fiable et précise.

Stratégies de prévention et d'atténuation de l'effet d'îlotage

Pour prévenir ou atténuer efficacement l'îlotage, les mesures suivantes sont couramment adoptées :

Surveillance et contrôle centralisés : Mettre en place un système centralisé pour surveiller en continu l'état de l'interconnexion et les paramètres opérationnels du micro-réseau et du réseau principal. À la détection de l'îlotage, le système doit déconnecter automatiquement la section isolée.
Logique de coordination anti-îlotage fiable : Utiliser une logique de commutation robuste qui garantit que la reconduction au réseau principal n'a lieu qu'après confirmation de conditions stables, empêchant ainsi la reclosure non sécuritaire.
Dispositifs de protection intelligents : Déployer des relais de protection intelligents capables de surveiller en temps réel la tension, la fréquence et d'autres paramètres critiques. Ces dispositifs peuvent déclencher automatiquement les onduleurs ou déconnecter les circuits lorsque l'îlotage est détecté.
Contrôleurs logiques programmables (PLC) : Utiliser des PLC ou des contrôleurs avancés pour automatiser les procédures de déconnexion et de reconduction en fonction de règles de sécurité prédéfinies et des conditions du réseau.
Gestion intelligente de la charge : Intégrer des systèmes de contrôle intelligent de la charge pour équilibrer ou alléger dynamiquement la charge pendant l'opération en mode isolé, prévenant les surcharges et améliorant la stabilité du système.
Tests de conformité et supervision réglementaire : Se conformer aux normes pertinentes (par exemple, IEEE 1547, IEC 62109) et effectuer des tests de conformité réguliers pour s'assurer que les fonctions anti-îlotage répondent aux exigences de sécurité et de performance, minimisant ainsi les risques pour le réseau et les utilisateurs finaux.

Normes de référence