Hoe eilandvorming in zonnepaneelnetwerken te detecteren en voorkomen

Definitie van het eiland-effect

Wanneer de energievoorziening van het net door storingen, bedrijfsfouten of geplande onderhoudsperiodes wordt onderbroken, kunnen gedistribueerde hernieuwbare energieopwekkingsystemen doorgaan met werken en stroom blijven leveren aan lokale lasten, waardoor een zelfvoorzienend "eiland" ontstaat dat buiten de controle van het energiebedrijf valt.

Gevaarlijke situaties veroorzaakt door het eiland-effect

• Verlies van spanning- en frequentieregeling: Het energiebedrijf kan de spanning en frequentie binnen het geïsoleerde gedeelte niet regelen. Als deze parameters buiten de toegestane grenzen vallen, kan verbonden gebruikersapparatuur beschadigd raken.

• Overbelastingsrisico: Als de lastvraag de nominale capaciteit van de inverter te boven gaat, kan de energiebron overbelast raken en thermische schade of defecten oplopen.

• Schade door automatisch herinschakelen: Automatisch herinschakelen van stroomonderbrekers op een geïsoleerd gedeelte kan onmiddellijk heruitvallen veroorzaken en mogelijk inverters of andere apparatuur beschadigen.

• Veiligheidsrisico voor personeel: Lijnen die verbonden zijn aan de inverter blijven tijdens storingen onder stroom staan, wat ernstige elektriciteitsongevallen voor onderhoudsploegen kan veroorzaken en de algemene veiligheid van het netwerk in gevaar brengen.

Detectiemethoden voor het eiland-effect

Er worden verschillende primaire methoden gebruikt om eilandvorming te detecteren:

• Frequentiedrift-detectie: In een geïsoleerd microgrid wijkt de systeemfrequentie meestal af van de nominale waarde van het hoofdnet. Het monitoren van frequentieveranderingen helpt bij het identificeren van eilandvorming. Dit kan worden uitgevoerd met behulp van speciale frequentiemonitoringapparatuur of SCADA-systemen.

• Reactive power variatie-detectie: Zonder toegang tot de reactieve stroomsteun van het hoofdnet wordt de relatie tussen de reactieve stroomuitvoer van een generator en de lastveranderingen kenmerkend in eilandmodus. Het monitoren van reactieve stroom of vermogensfactor maakt de detectie van eilandvorming mogelijk.

• Spanningsafwijking-detectie: Spanningsfluctuaties in een geïsoleerd microgrid verschillen vaak significant van die van het hoofdnet. De detectie van dergelijke anomalieën via spanningsmonitoringapparatuur kan eilandvorming signaleren.

• Frequentie-spanning correlatieanalyse: De dynamische relatie tussen frequentie en spanning in een geïsoleerd systeem kan verschillen van die in gridverbonden modus. Het analyseren van deze correlatie helpt bij het onderscheiden van eilandvorming.

• Detectie van omgekeerde stroomrichting: Tijdens eilandvorming kunnen gedistribueerde generatoren stroom terugvoeden naar wat een gedesenergieerde lijn zou moeten zijn. Het monitoren van de stroomrichting met behulp van stroomanalyzers of beschermingsrelais kan eilandvorming aangeven.

Opmerking: Afhankelijk van de specifieke configuratie en operationele context van het microgrid kan één methode ontoereikend zijn. Vaak worden passieve en actieve detectietechnieken gecombineerd. Bovendien is de juiste selectie, kalibratie en onderhoud van monitoringapparatuur essentieel om betrouwbare en nauwkeurige detectie te garanderen.

Preventiestrategieën en beheersmaatregelen voor het eiland-effect

Om eilandvorming effectief te voorkomen of te beperken, worden de volgende maatregelen vaak toegepast:

• Gecentraliseerd monitoren en beheren: Implementeer een gecentraliseerd systeem om continu de interconnectiestatus en operationele parameters van zowel het microgrid als het hoofdnet te bewaken. Bij de detectie van eilandvorming moet het systeem automatisch het geïsoleerde gedeelte loskoppelen.

• Betrouwbare anti-eilanding coördinatie-logica: Gebruik robuuste schakellogica die ervoor zorgt dat alleen na bevestiging van stabiele nettoestanden weer verbinding wordt gemaakt met het hoofdnet, waardoor onveilig herinschakelen wordt voorkomen.

• Slimme beschermingsapparaten: Implementeer slimme beschermingsrelais die in real-time de spanning, frequentie en andere kritische parameters kunnen bewaken. Deze apparaten kunnen automatisch inverters uitschakelen of circuits loskoppelen wanneer eilandvorming wordt gedetecteerd.

• Programmeerbare logische controllers (PLC's): Gebruik PLC's of geavanceerde controllers om disconnectie- en reconnectieprocedures te automatiseren op basis van vooraf gedefinieerde veiligheidsregels en nettoestanden.

• Slimme lastbeheer: Integreer intelligente lastcontrolesystemen om dynamisch lasten te balanceren of te verlagen tijdens geïsoleerde operatie, waardoor overbelasting wordt voorkomen en de systeemstabiliteit wordt verbeterd.

• Conformiteitstests en regelgevingstoetsing: Houd u aan relevante normen (bijvoorbeeld IEEE 1547, IEC 62109) en voer regelmatig conformiteitstests uit om ervoor te zorgen dat anti-eilandingfuncties aan de veiligheids- en prestatievereisten voldoen, waardoor risico's voor zowel het net als eindgebruikers worden geminimaliseerd.

Referentienormen

• IEEE 1547-2018

• IEEE 1547.1-2020    

• IEEE 929-2000

• IEEE 1662-2019