ارزیابی منطق ایمنی «تشخیص جزیره‌ای» برای استانداردهای منابع انرژی توزیع‌شده (DER) در سطح اتحادیه اروپا

ضرورت ضدجزیره‌ای در شبکه‌های هوشمند اروپا

اتّحاد اروپا در روند جهانی گذار به منابع انرژی توزیع‌شده (DERها) پیشگام است و ظرفیت‌های عظیمی از سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی و ذخیره‌سازی باتری را در شبکه‌های ولتاژ پایین و متوسط ادغام کرده است. با افزایش نفوذ این تولیدکننده‌های غیرمتمرکز، تضمین ایمنی و پایداری شبکه بسیار پیچیده می‌شود. یکی از حیاتی‌ترین مکانیزم‌های ایمنی مورد نیاز برای اینورترهای متصل به شبکه، تشخیص جزیره‌ای شدن (ضدجزیره‌ای شدن) است. جزیره‌ای شدن الکتریکی زمانی رخ می‌دهد که بخشی از شبکه توزیع از نظر فیزیکی از منبع برق ا utility جدا شده اما همچنان توسط منابع انرژی توزیع‌شده محلی (DERها) تغذیه می‌شود. این وضعیت خطرات جدی‌ای ایجاد می‌کند؛ از جمله خطر صدمه الکتریکی برای کارکنان نگهداری شبکه، آسیب به لوازم مصرفی خانگی به دلیل عدم کنترل ولتاژ و فرکانس، و بسته‌شدن خودکار قطع‌کننده‌های شبکه در فازهای نامتناظر که می‌تواند باعث آسیب فاجعه‌بار به اینورترها شود. برای مدیران تأمین B2B، اپراتورهای شبکه و شرکت‌های EPC در سراسر اتحاد اروپا، ارزیابی منطق ایمنی تشخیص جزیره‌ای شدن اینورترها گامی حیاتی برای رعایت مقررات است.

این راهنمای کاربردی نحوه آزمون و اعتبارسنجی منطق ضد جزیره‌سازی را بر اساس استانداردهای اروپایی توضیح می‌دهد، با تمرکز ویژه بر خانواده استانداردهای EN 50549 و IEC 62116، و همچنین نحوه دستیابی اینورترهای JYINS به انطباق با این استانداردها بدون ایجاد قطعی‌های غیرضروری شبکه.

روش‌های تشخیص جزیره‌سازی غیرفعال در مقابل فعال

برای اطمینان از تشخیص قابل اعتماد در تمام شرایط شبکه، اینورترهای مدرن از ترکیبی از روش‌های تشخیص جزیره‌سازی غیرفعال و فعال در نرم‌افزار کنترلی خود استفاده می‌کنند.

روش‌های غیرفعال:

• محافظت از ولتاژ پایین/بالا (UVP/OVP): ولتاژ شبکه را نظارت می‌کند. اگر بار محلی با توان خروجی اینورتر در حین رویداد جزیره‌سازی مطابقت نداشته باشد، ولتاژ به سرعت از حدود ایمن فراتر رفته و باعث قطع اینورتر می‌شود.
• محافظت از فرکانس پایین/بالا (UFP/OFP): فرکانس شبکه را نظارت می‌کند. عدم تطابق بین بار محلی و تولید اینورتر منجر به انحراف فرکانس شده و قطع اینورتر را فعال می‌کند.
• نرخ تغییر فرکانس (RoCoF): معیاری برای سرعت تغییر فرکانس شبکه است. در یک جزیره‌ی محلی، فرکانس بسیار سریع‌تر از شبکه‌ی بزرگ و همگام‌شده‌ی برق تغییر می‌کند. نرخ بالای تغییر فرکانس نشان‌دهنده‌ی قطع اتصال به شبکه است و منجر به خاموش‌شدن دستگاه می‌شود.
• تشخیص پرش فاز: نظارت بر زاویه‌ی فاز ولتاژ شبکه را انجام می‌دهد. تغییر ناگهانی در زاویه‌ی فاز نشان‌دهنده‌ی قطع اتصال به شبکه است.

روش‌های فعال (اجباری برای انطباق با استانداردها):

روش‌های غیرفعال دارای یک منطقه‌ی مرده هستند که در آن بار محلی دقیقاً با تولید انرژی خورشیدی برابر است و این امر مانع ایجاد هرگونه تغییر قابل‌توجهی در ولتاژ یا فرکانس می‌شود. روش‌های فعال این مشکل را با ایجاد اغتشاشات کوچک و مداوم در خروجی اینورتر حل می‌کنند:

• انحراف فعال فرکانس (AFD): اینورتر به‌طور مداوم تلاش می‌کند فرکانس شبکه را به‌آرامی از مقدار اسمی آن منحرف کند. تا زمانی که شبکه قوی باشد، این انحراف را جبران می‌کند. اما در صورت قطع اتصال به شبکه، فرکانس به‌سرعت منحرف شده و باعث فعال‌شدن قطع‌کننده می‌شود.
• نوسان توان راکتیو: اینورتر پالس‌های کوچکی از توان راکتیو تزریق می‌کند و پاسخ ولتاژ را نظارت می‌کند. پاسخ بزرگ ولتاژ نشان‌دهنده‌ی شبکه‌ای ضعیف و جزیره‌ای است.

اینورترهای JYINS این روش‌های غیرفعال و فعال را ترکیب می‌کنند و از الگوریتم‌های پیشرفته‌ی سیگنال دیجیتال برای نظارت مستمر بر سلامت شبکه استفاده می‌کنند. این تشخیص چندلایه تضمین می‌کند که جزیره‌سازی در کمتر از ۲ ثانیه شناسایی و جدا شود و الزامات سخت‌گیرانه‌ی استانداردهای ایمنی اروپا را برآورده سازد.

تشریح استانداردهای اروپایی: EN 50549 و IEC 62116

هنگام ارزیابی اینورترها برای پروژه‌های اروپایی، تیم‌های تأمین باید اطمینان حاصل کنند که تجهیزات مربوطه دارای گواهی‌نامه‌ی مربوط به استانداردهای منطقه‌ای و بین‌المللی مرتبط هستند. دو مرجع اصلی برای جلوگیری از جزیره‌سازی در اتحادیه اروپا عبارتند از:

• استانداردهای اروپایی هماهنگ‌شده EN 50549-1 و EN 50549-2: این استانداردها الزامات مربوط به نیروگاه‌های تولیدی که قصد اتصال موازی به شبکه‌های توزیع را دارند را تعیین می‌کنند. بخش ۱ به اتصال به شبکه‌های ولتاژ پایین (تا سیستم‌های تجاری و صنعتی) می‌پردازد، در حالی که بخش ۲ اتصال به شبکه‌های ولتاژ متوسط را پوشش می‌دهد. هر دو بخش قطع خودکار نیروگاه در صورت ایجاد حالت جزیره‌ای را الزامی می‌دانند و انطباق با رویه‌های آزمون تعریف‌شده در IEC 62116 را مدنظر قرار می‌دهند.
• IEC 62116: این استاندارد بین‌المللی مرجع برای آزمون ارزیابی عملکرد ضدجزیره‌ای اینورترهای فتوولتائیک متصل به شبکه است. این استاندارد یک رویه آزمون آزمایشگاهی بسیار دقیق را با استفاده از مدار بار تشدیدی RLC تعریف می‌کند. اینورتر باید در شرایط مختلف تعادل بار، از جمله حالت بحرانی بار متعادل که توان فعال و واکنشی به‌طور کامل با یکدیگر هماهنگ هستند و هیچ امکانی برای تشخیص غیرفعال تنها باقی نمی‌گذارند، در مدت زمان حداکثر ۲ ثانیه قطع شود.

در طول فرآیند بررسی و ارزیابی، خریداران B2B باید گواهینامه‌های رسمی آزمون و گزارش‌های آزمایشگاهی را درخواست کنند که تأیید می‌کنند اینورتر تمام شرایط آزمون IEC 62116 را پشت سر گذاشته است. اینورترهای JYINS به‌طور کامل توسط مراکز مستقل آزمون‌دهنده‌ی مورد اعتماد (مانند TUV و Bureau Veritas) تأیید شده‌اند و مستندات کاملی برای صدور مجوز از سوی شرکت‌های توزیع انرژی در تمام کشورهای عضو اتحادیه اروپا ارائه می‌دهند.

تعادل بین ایمنی و تاب‌آوری شبکه: جلوگیری از قطعی‌های غیرضروری

اگرچه تشخیص سریع حالت جزیره‌ای برای ایمنی حیاتی است، اما نباید آن‌قدر حساس باشد که در شرایط عادی گذرا در شبکه، باعث قطعی غیرضروری شود. هم‌اکنون با گذار اروپا به شبکه‌ای با اینرسی فیزیکی کمتر، نوسانات فرکانسی و ولتاژی کوتاه‌مدت رایج‌تر شده‌اند. اگر میلیون‌ها اینورتر مسکونی و تجاری به‌صورت همزمان در پاسخ به یک نوسان جزئی در شبکه از آن جدا شوند، یک افت جزئی در فرکانس ممکن است به قطعی گسترده‌ای منجر شود.

برای جلوگیری از این امر، استاندارد EN 50549 الزام می‌کند که اینورترها از حالت حساس به فرکانس (FSM) و قابلیت تحمل اختلالات شبکه (ride-through) پشتیبانی کنند تا در طول اختلالات کوتاه‌مدت و غیرخطرناک شبکه برق، به‌صورت متصل باقی بمانند. مهندسان شرکت JYINS این چالش را با حلقه‌های کنترلی بسیار بهینه‌شده حل کرده‌اند:

• فیلترینگ هوشمند: منطق کنترلی اینورتر بین رویدادهای جزیره‌ای محلی (که نیازمند خاموش‌کردن فوری هستند) و نوسانات ولتاژ/فرکانس گسترده‌تر شبکه (که نیازمند ادامه‌ی کار اینورتر و پشتیبانی از شبکه هستند) تمایز قائل می‌شود.
• پردازنده‌های دو هسته‌ای: یکی از هسته‌ها صرفاً بر نمونه‌برداری با فرکانس بالا برای تشخیص فعال جزیره‌ای تمرکز دارد، در حالی که هسته‌ی دیگر مسئولیت تنظیم توان و کنترل تحمل اختلالات شبکه را بر عهده دارد؛ این امر اطمینان حاصل می‌کند که در پردازش تصمیمات ایمنی حیاتی هیچ تأخیری ایجاد نشود.

این تعادل پیشرفته تضمین می‌کند که اینورترهای JYINS حداکثر ایمنی را فراهم سازند، بدون آنکه زمان‌آماده‌باش شبکه یا پایداری توان تأمین‌شده از سوی شرکت‌های توزیع برق تحت تأثیر قرار گیرد.

راهنمای خرید برای واردکنندگان اتحادیه اروپا و پیمانکاران EPC

برای عمده‌فروشان و توسعه‌دهندگان پروژه‌های خورشیدی اروپا، تأمین اینورترهایی که به‌طور کامل مطابق با استانداردها و دارای گواهی‌نامه هستند، پایه‌ای برای موفقیت کسب‌وکار محسوب می‌شود. به دنبال شریکی باشید که مسیرهای شفاف انطباق، برگه‌های اطلاعات فنی جامع و قالب‌های پشتیبانی از شبکه محلی را ارائه دهد.

JYINS طیف کاملی از اینورترهای متصل به شبکه و دارای گواهی‌نامه را که به‌طور خاص برای بازار اروپا طراحی شده‌اند، ارائه می‌دهد. تعهد ما به کنترل دقیق کیفیت، آزمون‌های سخت‌گیرانه انطباق و منطق پیشرفته تشخیص جزیره‌ای فعال، ما را به شریک مورد ترجیح متخصصان B2B حوزه انرژی خورشیدی تبدیل کرده است. برای دریافت نسخه‌های گواهی‌نامه‌های آزمون EN 50549 و IEC 62116 ما و بحث درباره نحوه پشتیبانی از پروژه‌های تجاری و صنعتی (C&I) آینده‌تان، با دفتر پشتیبانی اروپایی ما تماس بگیرید.