วิธีการตรวจจับและป้องกัน Islanding ในระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

นิยามของผลิตภัณฑ์ Islanding Effect

เมื่อระบบจ่ายไฟฟ้าจากสายส่งมีการหยุดชะงักเนื่องจากความผิดพลาดในการดำเนินงาน ข้อผิดพลาดในการปฏิบัติงาน หรือการหยุดทำงานเพื่อการบำรุงรักษาตามกำหนด การผลิตพลังงานทดแทนที่กระจายอยู่อาจดำเนินการต่อไปและจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดท้องถิ่น สร้างเป็น "เกาะ" ที่สามารถดำรงอยู่ได้เองซึ่งอยู่นอกเหนือการควบคุมของบริษัทจัดจำหน่ายไฟฟ้า

อันตรายที่เกิดจาก Islanding Effect

• การสูญเสียการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความถี่: บริษัทจัดจำหน่ายไฟฟ้าไม่สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความถี่ภายในส่วนที่แยกตัวเป็นเกาะได้ หากพารามิเตอร์เหล่านี้เปลี่ยนแปลงเกินกว่าขีดจำกัดที่ยอมรับได้ อุปกรณ์ของผู้ใช้ที่เชื่อมต่ออยู่อาจเสียหาย

• ความเสี่ยงจากการโหลดเกิน: หากความต้องการโหลดเกินกำลังที่กำหนดของอินเวอร์เตอร์ แหล่งจ่ายไฟฟ้าอาจเกิดการโหลดเกินและเสียหายจากการทำความร้อนหรือล้มเหลว

• ความเสียหายจากการป้อนกลับอัตโนมัติ: การป้อนกลับอัตโนมัติของเบรกเกอร์วงจรเข้าสู่ส่วนที่แยกตัวเป็นเกาะสามารถทำให้เกิดการทริปทันทีและอาจทำให้อินเวอร์เตอร์หรืออุปกรณ์อื่น ๆ เสียหาย

• อันตรายต่อชีวิตบุคลากร: สายไฟที่เชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์ยังคงมีไฟฟ้าในระหว่างการหยุดชะงัก ทำให้เกิดความเสี่ยงจากการไฟฟ้าช็อตที่ร้ายแรงต่อทีมงานบำรุงรักษาและลดความปลอดภัยของระบบสายส่งโดยรวม

วิธีการตรวจจับ Islanding Effect

มีวิธีการหลักหลายวิธีที่ใช้ในการตรวจจับ Islanding:

• การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่: ในระบบไมโครกริดที่แยกตัวเป็นเกาะ ความถี่ของระบบมักจะแตกต่างจากค่ามาตรฐานของสายส่งหลัก การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความถี่ช่วยระบุสภาพ Islanding ได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์ตรวจสอบความถี่เฉพาะทางหรือระบบ SCADA

• การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงพลังงานแปรผัน: โดยไม่มีการสนับสนุนพลังงานแปรผันจากสายส่งหลัก ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานแปรผันที่ผลิตจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงโหลดจะมีความโดดเด่นในโหมด Island ตรวจสอบพลังงานแปรผันหรือแฟคเตอร์พลังงานสามารถตรวจจับ Islanding ได้

• การตรวจจับความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้า: การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในระบบไมโครกริดที่แยกตัวเป็นเกาะมักจะแตกต่างจากสายส่งหลักอย่างมาก การตรวจจับความผิดปกติดังกล่าวผ่านอุปกรณ์ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าสามารถส่งสัญญาณ Islanding ได้

• การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่และแรงดันไฟฟ้า: ความสัมพันธ์แบบไดนามิกระหว่างความถี่และแรงดันไฟฟ้าในระบบที่แยกตัวเป็นเกาะอาจแตกต่างจากโหมดที่เชื่อมต่อกับสายส่ง การวิเคราะห์ความสัมพันธ์นี้ช่วยแยกแยะเหตุการณ์ Islanding ได้

• การตรวจจับการไหลกลับของพลังงาน: ในระหว่าง Islanding เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่กระจายอยู่อาจป้อนพลังงานกลับไปยังสายที่ควรจะไม่มีพลังงาน การตรวจสอบทิศทางการไหลของพลังงานโดยใช้อุปกรณ์วิเคราะห์พลังงานหรือรีเลย์ป้องกันสามารถระบุ Islanding ได้

หมายเหตุ: ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของระบบไมโครกริดและบริบทการดำเนินงานเฉพาะ วิธีการเดียวอาจไม่เพียงพอ มักจะใช้วิธีการตรวจจับแบบพาสซีฟและแอคทีฟร่วมกัน นอกจากนี้ การเลือก การปรับเทียบ และการบำรุงรักษาอุปกรณ์ตรวจสอบอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้การตรวจจับที่เชื่อถือได้และแม่นยำ

กลยุทธ์การป้องกันและลดผลกระทบของ Islanding Effect

เพื่อป้องกันหรือลดผลกระทบของ Islanding อย่างมีประสิทธิภาพ มักจะใช้มาตรการต่อไปนี้:

• การตรวจสอบและควบคุมแบบรวมศูนย์: ใช้ระบบรวมศูนย์เพื่อตรวจสอบสถานะการเชื่อมต่อและพารามิเตอร์การทำงานของทั้งระบบไมโครกริดและสายส่งหลักอย่างต่อเนื่อง เมื่อตรวจจับ Islanding ระบบควรทำการตัดส่วนที่แยกตัวเป็นเกาะออกโดยอัตโนมัติ

• ลอจิกการประสานงานป้องกัน Islanding ที่เชื่อถือได้: ใช้ลอจิกการสลับสวิตช์ที่แข็งแกร่งเพื่อให้การเชื่อมต่อใหม่กับสายส่งหลักเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อยืนยันว่าสภาพของสายส่งมั่นคง ป้องกันการป้อนกลับที่ไม่ปลอดภัย

• อุปกรณ์ป้องกันอัจฉริยะ: ติดตั้งรีเลย์ป้องกันอัจฉริยะที่สามารถตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า ความถี่ และพารามิเตอร์สำคัญอื่น ๆ ได้ในเวลาจริง อุปกรณ์เหล่านี้สามารถตัดอินเวอร์เตอร์หรือวงจรโดยอัตโนมัติเมื่อตรวจจับ Islanding ได้

• โปรแกรมควบคุมลอจิก (PLCs): ใช้ PLCs หรือตัวควบคุมขั้นสูงเพื่อ automate กระบวนการตัดและเชื่อมต่อตามกฎความปลอดภัยและสภาพของสายส่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

• การจัดการโหลดอัจฉริยะ: รวมระบบควบคุมโหลดอัจฉริยะเพื่อดำเนินการบาลานซ์หรือลดโหลดอย่างไดนามิกในระหว่างการดำเนินงานในโหมด Island เพื่อป้องกันการโหลดเกินและเพิ่มความมั่นคงของระบบ

• การทดสอบความสอดคล้องและการกำกับดูแล: ปฏิบัติตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง (เช่น IEEE 1547, IEC 62109) และดำเนินการทดสอบความสอดคล้องอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าฟังก์ชันป้องกัน Islanding ตอบสนองความต้องการด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพ ลดความเสี่ยงต่อทั้งสายส่งและผู้ใช้ปลายทาง

มาตรฐานอ้างอิง

• IEEE 1547-2018

• IEEE 1547.1-2020    

• IEEE 929-2000

• IEEE 1662-2019