Cách Phát hiện và Ngăn chặn Tự lập lưới trong Hệ thống Mạng Điện Mặt Trời

Oliver Watts

Trường dữ liệu: Kiểm tra và Thử nghiệm

China

Định nghĩa về Hiệu ứng Đảo điện

Khi nguồn cung cấp điện từ lưới điện công cộng bị gián đoạn do sự cố, lỗi vận hành hoặc bảo trì theo lịch trình, các hệ thống phát điện tái tạo phân tán có thể tiếp tục hoạt động và cung cấp điện cho tải địa phương, tạo thành một "đảo" tự duy trì nằm ngoài sự kiểm soát của công ty điện lực.

Nguy cơ gây ra bởi Hiệu ứng Đảo điện

Mất kiểm soát Điện áp và Tần số: Công ty điện không thể điều chỉnh điện áp và tần số trong phần đảo điện. Nếu các thông số này vượt quá giới hạn cho phép, thiết bị của người dùng kết nối có thể bị hư hại.
Rủi ro quá tải: Nếu nhu cầu tải vượt quá công suất định mức của bộ nghịch lưu, nguồn điện có thể bị quá tải và chịu tổn thương nhiệt hoặc hỏng hóc.
Hư hại do đóng lại: Việc đóng lại tự động của cầu chì lên phần đảo điện có thể gây ra ngắt mạch ngay lập tức và có thể làm hỏng bộ nghịch lưu hoặc thiết bị khác.
Nguy cơ an toàn cho Nhân viên: Đường dây kết nối với bộ nghịch lưu vẫn có điện trong thời gian mất điện, tạo ra rủi ro điện giật nghiêm trọng cho đội ngũ bảo trì và làm giảm an toàn tổng thể của lưới điện.

Các Phương pháp Phát hiện Hiệu ứng Đảo điện

Có một số phương pháp chính được sử dụng để phát hiện hiệu ứng đảo điện:

Phát hiện Trôi dạt Tần số: Trong lưới vi mô đảo điện, tần số hệ thống thường lệch khỏi giá trị danh định của lưới chính. Theo dõi biến đổi tần số giúp xác định điều kiện đảo điện. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị giám sát tần số chuyên dụng hoặc hệ thống SCADA.
Phát hiện Biến đổi Công suất Phản kháng: Không có khả năng truy cập vào hỗ trợ công suất phản kháng của lưới chính, mối quan hệ giữa công suất phản kháng đầu ra của máy phát và thay đổi tải trở nên đặc biệt trong chế độ đảo. Theo dõi công suất phản kháng hoặc hệ số công suất giúp phát hiện đảo điện.
Phát hiện Bất thường Điện áp: Sự dao động điện áp trong lưới vi mô đảo điện thường khác biệt đáng kể so với lưới chính. Phát hiện những bất thường này thông qua thiết bị giám sát điện áp có thể báo hiệu đảo điện.
Phân tích Mối quan hệ Tần số-Điện áp: Mối quan hệ động giữa tần số và điện áp trong hệ thống đảo điện có thể khác biệt so với chế độ kết nối lưới. Phân tích mối quan hệ này giúp phân biệt sự kiện đảo điện.
Phát hiện Dòng điện ngược: Trong thời gian đảo điện, các máy phát phân tán có thể cung cấp điện ngược lại đường dây vốn nên không có điện. Theo dõi hướng dòng điện bằng cách sử dụng thiết bị phân tích điện hoặc rơle bảo vệ có thể chỉ ra đảo điện.

Lưu ý: Tùy thuộc vào cấu hình cụ thể và bối cảnh vận hành của lưới vi mô, một phương pháp đơn lẻ có thể không đủ. Thường thì, một sự kết hợp giữa các kỹ thuật phát hiện thụ động và chủ động được sử dụng. Ngoài ra, việc lựa chọn, hiệu chuẩn và bảo dưỡng thiết bị giám sát đúng cách là cần thiết để đảm bảo phát hiện đáng tin cậy và chính xác.

Các Chiến lược Phòng ngừa và Giảm thiểu Hiệu ứng Đảo điện

Để phòng ngừa hoặc giảm thiểu hiệu ứng đảo điện một cách hiệu quả, các biện pháp sau thường được áp dụng:

Giám sát và Kiểm soát Tập trung: Triển khai hệ thống tập trung để liên tục giám sát trạng thái kết nối và các thông số vận hành của cả lưới vi mô và lưới chính. Khi phát hiện đảo điện, hệ thống nên tự động ngắt phần đảo điện.
Logic Điều phối Chống đảo điện Tin cậy: Sử dụng logic chuyển mạch mạnh mẽ đảm bảo rằng việc kết nối lại với lưới chính chỉ xảy ra sau khi điều kiện lưới ổn định được xác nhận, ngăn chặn việc đóng lại không an toàn.
Thiết bị Bảo vệ Thông minh: Triển khai rơle bảo vệ thông minh có khả năng theo dõi trực tiếp điện áp, tần số và các thông số quan trọng khác. Các thiết bị này có thể tự động ngắt bộ nghịch lưu hoặc đường dây khi phát hiện đảo điện.
Bộ Điều khiển Logic Lập trình (PLCs): Sử dụng PLCs hoặc bộ điều khiển tiên tiến để tự động hóa quy trình ngắt và kết nối lại dựa trên các quy tắc an toàn đã định trước và điều kiện lưới.
Quản lý Tải Thông minh: Tích hợp hệ thống kiểm soát tải thông minh để cân bằng hoặc giảm tải động trong thời gian hoạt động đảo, ngăn chặn quá tải và tăng cường độ ổn định của hệ thống.
Kiểm tra Tuân thủ và Giám sát Pháp lý: Tuân thủ các tiêu chuẩn liên quan (ví dụ: IEEE 1547, IEC 62109) và thực hiện kiểm tra tuân thủ định kỳ để đảm bảo chức năng chống đảo điện đáp ứng yêu cầu an toàn và hiệu suất, do đó giảm thiểu rủi ro cho cả lưới và người dùng cuối.

Tiêu chuẩn Tham chiếu