Jak wykrywać i zapobiegać izolowaniu w systemach słonecznych przyłączonych do sieci

Oliver Watts

Pole: Inspekcja i testowanie

China

Definicja efektu wyspy

Gdy dostawę energii z sieci elektrycznej przerwano z powodu awarii, błędów operacyjnych lub zaplanowanych wyłączeń w związku z konserwacją, systemy rozproszonej generacji energii odnawialnej mogą nadal działać i dostarczać energię do lokalnych obciążeń, tworząc samowystarczalną „wyspę”, która jest poza kontrolą firmy energetycznej.

Zagrożenia związane z efektem wyspy

Utrata kontroli napięcia i częstotliwości: Firma energetyczna nie może regulować napięcia i częstotliwości w izolowanej sekcji. Jeśli te parametry odbiegają poza dopuszczalne granice, podłączone urządzenia użytkownika mogą ulec uszkodzeniu.
Ryzyko przeciążenia: Jeśli popyt na obciążenie przekracza nominalną moc inwertera, źródło energii może zostać przeciążone, co prowadzi do uszkodzeń termicznych lub awarii.
Uszkodzenia spowodowane ponownym zamykaniem: Automatyczne ponowne zamykanie wyłączników na izolowanej sekcji może natychmiast spowodować ponowne rozłączenie i potencjalnie uszkodzenie inwerterów lub innych urządzeń.
Zagrożenie dla personelu: Linie podłączone do inwertera pozostają pod napięciem podczas awarii, co stanowi poważne ryzyko porażenia prądem dla ekip serwisowych i kompromituje ogólne bezpieczeństwo sieci.

Metody wykrywania efektu wyspy

Do wykrywania efektu wyspy stosuje się kilka głównych metod:

Wykrywanie dryfu częstotliwości: W mikrosieci izolowanej częstotliwość systemu zwykle odbiega od nominalnej wartości głównej sieci. Monitorowanie zmian częstotliwości pomaga identyfikować warunki izolacji. Można to zaimplementować za pomocą dedykowanych urządzeń monitorujących częstotliwość lub systemów SCADA.
Wykrywanie zmian mocy biernej: Bez dostępu do mocy biernych głównej sieci, relacja między mocą bierną generatora a zmianami obciążenia staje się charakterystyczna w trybie wyspy. Monitorowanie mocy biernej lub współczynnika mocy umożliwia wykrycie izolacji.
Wykrywanie anomalii napięcia: Fluktuacje napięcia w izolowanej mikrosieci często znacznie różnią się od tych w głównej sieci. Wykrywanie takich anomalii za pomocą urządzeń monitorujących napięcie może sygnalizować izolację.
Analiza korelacji częstotliwość-napięcie: Dynamiczna relacja między częstotliwością a napięciem w izolowanym systemie może różnić się od tej w trybie podłączenia do sieci. Analiza tej korelacji pomaga rozróżnić zdarzenia izolacji.
Wykrywanie przepływu mocy wstecznej: Podczas izolacji, rozproszone generatory mogą podawać energię w kierunku linii, które powinny być odłączone. Monitorowanie kierunku przepływu mocy za pomocą analizatorów mocy lub relé ochronnych może wskazywać izolację.

Uwaga: W zależności od specyficznej konfiguracji mikrosieci i kontekstu operacyjnego, jedna metoda może być niewystarczająca. Często stosuje się kombinację technik pasywnych i aktywnych. Ponadto właściwy wybór, kalibracja i konserwacja urządzeń monitorujących są niezbędne, aby zapewnić niezawodne i dokładne wykrywanie.

Strategie zapobiegania i łagodzenia efektu wyspy

Aby skutecznie zapobiegać lub łagodzić efekt wyspy, powszechnie stosuje się następujące środki:

Centralne monitorowanie i sterowanie: Zaimplementuj centralny system do ciągłego monitorowania statusu połączenia i parametrów operacyjnych zarówno mikrosieci, jak i głównej sieci. Po wykryciu izolacji system powinien automatycznie odłączyć izolowaną sekcję.
Niezawodna logika koordynacji antywyspowej: Zastosuj solidną logikę przełączania, która zapewnia, że ponowne połączenie z główną siecią odbywa się tylko po potwierdzeniu stabilnych warunków sieci, zapobiegając niebezpiecznym ponownym zamykaniom.
Inteligentne urządzenia ochronne: Wdrażaj inteligentne relé ochronne zdolne do rzeczywistego czasu monitorowania napięcia, częstotliwości i innych kluczowych parametrów. Te urządzenia mogą samodzielnie rozłączać inwertery lub obwody po wykryciu izolacji.
Programowalne sterowniki logiczne (PLC): Używaj PLC lub zaawansowanych sterowników do automatyzacji procedur rozłączania i ponownego połączenia na podstawie zdefiniowanych reguł bezpieczeństwa i warunków sieci.
Inteligentne zarządzanie obciążeniami: Integracja inteligentnych systemów kontroli obciążeń, aby dynamicznie bilansować lub redukować obciążenia podczas izolowanej pracy, zapobiegając przeciążeniom i wzmacniając stabilność systemu.
Testy zgodności i nadzór regulacyjny: Przestrzegaj odpowiednich standardów (np. IEEE 1547, IEC 62109) i regularnie przeprowadzaj testy zgodności, aby upewnić się, że funkcje antywyspowe spełniają wymagania bezpieczeństwa i wydajności, minimalizując ryzyko dla sieci i końcowych użytkowników.

Standardy referencyjne