솔라 그리드 시스템에서 섬현상 감지 및 예방 방법

Oliver Watts

필드: 검사 및 시험

China

섬유화 효과의 정의

공용 전력망의 전력 공급이 고장, 운영 오류 또는 예정된 유지 보수 중단으로 인해 중단될 때 분산 재생 에너지 발전 시스템은 지역 부하에 계속 전력을 공급하며, 유틸리티 회사의 통제를 벗어난 독립적인 "섬"을 형성할 수 있습니다.

섬유화 효과로 인한 위험

전압 및 주파수 제어 손실: 유틸리티는 섬유화된 구역 내에서 전압과 주파수를 조절할 수 없습니다. 이러한 매개변수가 허용 가능한 한도를 벗어날 경우 연결된 사용자 장비가 손상될 수 있습니다.
과부하 위험: 부하 요구량이 인버터의 정격 용량을 초과할 경우, 전원이 과부하되어 열 손상이나 고장이 발생할 수 있습니다.
재접속 손상: 자동 재접속 장치가 섬유화된 구역에 접속될 경우 즉시 재트리핑이 발생하여 인버터나 다른 장비에 손상을 줄 수 있습니다.
인원 안전 위험: 정전 중에도 인버터에 연결된 선로는 전기가 통하고 있어 유지보수 요원에게 심각한 감전 위험이 있으며, 전체 그리드의 안전성을 저하시킵니다.

섬유화 효과 검출 방법

섬유화를 검출하기 위해 다음과 같은 주요 방법들이 사용됩니다:

주파수 이동 검출: 섬유화된 마이크로그리드에서 시스템 주파수는 주 전력망의 명목값과 일반적으로 다르게 됩니다. 주파수 변동을 모니터링하면 섬유화 상태를 식별할 수 있습니다. 이는 전용 주파수 모니터링 장치나 SCADA 시스템을 사용하여 구현할 수 있습니다.
무효 전력 변동 검출: 주 전력망의 무효 전력 지원 없이 발전기의 무효 전력 출력과 부하 변화 간의 관계는 섬 모드에서 특징적입니다. 무효 전력이나 전력 인자를 모니터링하면 섬유화를 검출할 수 있습니다.
전압 이상 검출: 섬유화된 마이크로그리드에서의 전압 변동은 주 전력망과 크게 다릅니다. 전압 모니터링 장비를 통해 이러한 이상을 감지하면 섬유화를 알 수 있습니다.
주파수-전압 상관관계 분석: 섬유화된 시스템에서 주파수와 전압 간의 동적 관계는 그리드 연결 모드와 다릅니다. 이 상관관계를 분석하면 섬유화 이벤트를 구분할 수 있습니다.
역방향 전력 흐름 검출: 섬유화 중에는 분산 발전기가 비활성화된 선로로 전력을 공급할 수 있습니다. 전력 분석기나 보호 릴레이를 사용하여 전력 흐름 방향을 모니터링하면 섬유화를 나타낼 수 있습니다.

참고: 특정 마이크로그리드 구성과 운영 상황에 따라 단일 방법만으로는 충분하지 않을 수 있습니다. 종종 수동 및 능동 검출 기술을 조합하여 사용합니다. 또한, 모니터링 장비의 적절한 선택, 교정 및 유지 관리는 신뢰성 있고 정확한 검출을 보장하는 데 필수적입니다.

섬유화 효과의 예방 및 완화 전략

섬유화를 효과적으로 예방하거나 완화하기 위해 다음과 같은 조치가 일반적으로 채택됩니다:

중앙 모니터링 및 제어: 마이크로그리드와 주 전력망의 상호 연결 상태 및 운영 매개변수를 지속적으로 모니터링하는 중앙 시스템을 구현합니다. 섬유화를 감지할 때 시스템은 자동으로 섬유화된 구역을 분리해야 합니다.
신뢰성 있는 반섬유화 조정 로직: 안전한 재접속이 이루어질 때까지 안정적인 그리드 상태를 확인한 후에만 그리드 재연결이 이루어지도록 강력한 스위칭 로직을 사용합니다.
지능형 보호 장치: 전압, 주파수, 기타 중요한 매개변수를 실시간으로 모니터링할 수 있는 스마트 보호 릴레이를 배치합니다. 이러한 장치는 섬유화를 감지할 때 인버터를 트리핑하거나 회로를 분리할 수 있습니다.
프로그래밍 가능 논리 컨트롤러 (PLC): PLC 또는 고급 컨트롤러를 사용하여 사전 정의된 안전 규칙과 그리드 상태에 따라 분리 및 재연결 절차를 자동화합니다.
스마트 부하 관리: 섬유화 운전 중 부하를 동적으로 균형잡거나 감소시키는 지능형 부하 제어 시스템을 통합하여 과부하를 방지하고 시스템 안정성을 향상시킵니다.
준수 테스트 및 규제 감독: 관련 표준 (예: IEEE 1547, IEC 62109)을 준수하고 정기적인 준수 테스트를 수행하여 반섬유화 기능이 안전 및 성능 요구사항을 충족하도록 하여 그리드와 최종 사용자 모두의 위험을 최소화합니다.

참조 표준