Hur man upptäcker och förhindrar isolering i solcellsnät

Oliver Watts

Fält: Inspektion och testning

China

Definition av Islanding Effekt

När elnätsförsörjningen avbryts på grund av fel, driftfel eller planerade underhållsavbrott kan distribuerade förnybara energisystem fortsätta att fungera och leverera ström till lokala belastningar, vilket skapar en självständig "ö" som ligger utanför elbolagets kontroll.

Risker orsakade av Islanding Effekt

Förlust av spännings- och frekvenskontroll: Elnätet kan inte reglera spänning och frekvens inom den isolerade delen. Om dessa parametrar avviker mer än vad som är tillåtet, kan anslutna användarens utrustning skadas.
Överbelastningsrisk: Om belastningskravet överstiger omvandlarens nominella kapacitet kan källan bli överbelastad och drabbas av termisk skada eller misslyckande.
Skador vid återstängning: Automatisk återstängning av brytare på en isolerad sektion kan orsaka omedelbar återtrippning och potentiellt skada omvandlare eller annan utrustning.
Säkerhetsrisker för personal: Ledningar anslutna till omvandlaren är fortfarande eldade under avbrott, vilket innebär allvarliga risker för elektriska stötar för underhållspersonal och hotar hela nätets säkerhet.

Detekteringsmetoder för Islanding Effekt

Flera primära metoder används för att upptäcka islanding:

Frekvensdriftsdetektering: I ett isolerat mikronät avviker systemfrekvensen ofta från det huvudnätets nominella värde. Att övervaka frekvensvariationer hjälper till att identifiera islanding-förhållanden. Detta kan implementeras med hjälp av dedikerade frekvensövervakningsenheter eller SCADA-system.
Reaktiv effektvariationdetektering: Utan tillgång till huvudnätets reaktiva effektstöd blir förhållandet mellan generatorns reaktiva effektutmatning och laständringar karakteristiskt i ö-läge. Att övervaka reaktiv effekt eller effektfaktor möjliggör islanding-detektering.
Spänningsanomalidetektering: Spänningsfluktuationer i ett isolerat mikronät skiljer sig ofta markant från de i huvudnätet. Att upptäcka sådana anomalierna genom spänningsövervakningsutrustning kan signalera islanding.
Frekvens-spänningskorrelationsanalys: Den dynamiska relationen mellan frekvens och spänning i ett isolerat system kan skilja sig från den i nätanslutet läge. Att analysera denna korrelation hjälper till att skilja mellan islanding-händelser.
Omvänd effektdriftsdetektering: Under islanding kan distribuerade generatorkällor mata tillbaka ström till vad som borde vara en aveldad ledning. Att övervaka effektdriftsriktningen med hjälp av effektanalyser eller skyddsreläer kan indikera islanding.

Notera: Beroende på den specifika mikronätets konfiguration och driftkontext kan en enda metod vara otillräcklig. Ofta används en kombination av passiva och aktiva detekteringstekniker. Dessutom är rätt val, kalibrering och underhåll av övervakningsutrustning avgörande för att säkerställa pålitlig och exakt detektering.

Preventions- och mitigationsstrategier för Islanding Effekt

För att effektivt förhindra eller mildra islanding, används följande åtgärder vanligtvis:

Centraliserad övervakning och kontroll: Implementera ett centraliserat system för att kontinuerligt övervaka anslutningsstatus och driftparametrar för både mikronätet och huvudnätet. Vid upptäckt av islanding bör systemet automatiskt koppla ifrån den isolerade sektionen.
Pålitlig anti-islanding koordineringslogik: Använd robust växlingslogik som ser till att återanslutning till huvudnätet endast inträffar efter bekräftelse av stabila nätvillkor, vilket förhindrar osäker återstängning.
Intelligenta skyddsutrustningar: Distribuera smarta skyddsreläer som kan övervaka spänning, frekvens och andra kritiska parametrar i realtid. Dessa enheter kan oberoende trippe omvandlare eller koppla bort kretsar när islanding upptäcks.
Programmerbara logikkontroller (PLC): Använd PLC:er eller avancerade kontroller för att automatisera kopplings- och återkopplingsprocedurer baserat på fördefinierade säkerhetsregler och nätvillkor.
Smart lasthantering: Integrera intelligenta lastkontrollsystem för att dynamiskt balansera eller släppa laster under isolerad drift, vilket förhindrar överbelastning och ökar systemets stabilitet.
Komplianstestning och regleringsövervakning: Följ relevanta standarder (t.ex. IEEE 1547, IEC 62109) och utför regelbunden komplianstestning för att säkerställa att anti-islanding-funktioner uppfyller säkerhets- och prestandakrav, vilket minimerar risker för både nätet och slutanvändarna.

Referensstandarder