การตรวจสอบตรรกะความปลอดภัยด้าน 'การตรวจจับเกาะ' ตามมาตรฐานทรัพยากรพลังงานกระจาย (DER) ที่ใช้ทั่วสหภาพยุโรป

ความจำเป็นเร่งด่วนของการป้องกันภาวะเกาะในระบบโครงข่ายอัจฉริยะของยุโรป

สหภาพยุโรปกำลังนำการเปลี่ยนผ่านระดับโลกสู่ทรัพยากรพลังงานแบบกระจาย (DERs) ด้วยการผสานระบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์และระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ขนาดใหญ่เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าแรงต่ำและแรงกลาง ทั้งนี้ เมื่อสัดส่วนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกระจายเหล่านี้เพิ่มสูงขึ้น การรับรองความปลอดภัยและความมั่นคงของโครงข่ายไฟฟ้าจึงทวีความซับซ้อนอย่างมาก หนึ่งในกลไกความปลอดภัยที่สำคัญที่สุดซึ่งจำเป็นสำหรับอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าคือ การตรวจจับภาวะเกาะ (anti-islanding) ภาวะเกาะทางไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อส่วนหนึ่งของโครงข่ายไฟฟ้าแรงส่งถูกตัดการเชื่อมต่อทางกายภาพจากแหล่งจ่ายไฟหลักของบริษัทจำหน่ายไฟฟ้า แต่ยังคงได้รับพลังงานจาก DERs ที่ติดตั้งในพื้นที่นั้น ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงร้ายแรงหลายประการ ได้แก่ ความเสี่ยงต่อการช็อกไฟฟ้าสำหรับเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาของบริษัทจำหน่ายไฟฟ้า ความเสียหายต่ออุปกรณ์ใช้ไฟฟ้าของผู้บริโภคเนื่องจากแรงดันและคลื่นความถี่ที่ไม่ได้รับการควบคุม และการปิดวงจรอัตโนมัติของเบรกเกอร์ของบริษัทจำหน่ายไฟฟ้าโดยไม่อยู่ในเฟสเดียวกัน ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่ออินเวอร์เตอร์ สำหรับผู้อำนวยการฝ่ายจัดซื้อ B2B ผู้ดำเนินงานโครงข่ายไฟฟ้า และบริษัท EPC ทั่วสหภาพยุโรป การประเมินตรรกะความปลอดภัยในการตรวจจับภาวะเกาะของอินเวอร์เตอร์จึงเป็นขั้นตอนสำคัญในการปฏิบัติตามข้อกำหนด

คู่มือนี้อธิบายวิธีการทดสอบและตรวจสอบความถูกต้องของตรรกะป้องกันการเกิดเกาะ (anti-islanding logic) ตามมาตรฐานยุโรป โดยเน้นเฉพาะครอบครัวมาตรฐาน EN 50549 และ IEC 62116 รวมทั้งวิธีที่อินเวอร์เตอร์ของ JYINS ปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้อย่างสมบูรณ์ พร้อมหลีกเลี่ยงการตัดการเชื่อมต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้า (grid tripping) ที่ไม่จำเป็น

เทคนิคการตรวจจับการเกิดเกาะแบบพาสซีฟ เทียบกับแบบแอคทีฟ

เพื่อให้มั่นใจในการตรวจจับที่เชื่อถือได้ภายใต้เงื่อนไขของระบบจำหน่ายไฟฟ้าทุกรูปแบบ อินเวอร์เตอร์รุ่นใหม่ใช้เทคนิคการตรวจจับการเกิดเกาะทั้งแบบพาสซีฟและแบบแอคทีฟร่วมกันภายในเฟิร์มแวร์ควบคุม

วิธีแบบพาสซีฟ:

• การป้องกันแรงดันต่ำเกิน/สูงเกิน (UVP/OVP): ตรวจสอบแรงดันของระบบจำหน่ายไฟฟ้า หากโหลดในท้องถิ่นไม่สอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าขาออกของอินเวอร์เตอร์ในช่วงเหตุการณ์การเกิดเกาะ แรงดันจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงเกินขีดจำกัดที่ปลอดภัยอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้อินเวอร์เตอร์ตัดการทำงาน
• การป้องกันความถี่ต่ำเกิน/สูงเกิน (UFP/OFP): ตรวจสอบความถี่ของระบบจำหน่ายไฟฟ้า ความไม่สอดคล้องกันระหว่างโหลดในท้องถิ่นกับกำลังไฟฟ้าที่อินเวอร์เตอร์ผลิตขึ้นจะทำให้ความถี่เปลี่ยนแปลงไปจากค่าปกติจนถึงระดับที่กระตุ้นให้อินเวอร์เตอร์ตัดการทำงาน
• อัตราการเปลี่ยนแปลงของความถี่ (RoCoF): วัดความเร็วที่ความถี่ของระบบไฟฟ้ากำลังเปลี่ยนแปลง สำหรับระบบเกาะเล็กที่แยกตัวออกมา ความถี่จะเปลี่ยนแปลงเร็วกว่ามากเมื่อเทียบกับระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่เชื่อมโยงกันอย่างสมบูรณ์ อัตรา RoCoF ที่สูงบ่งชี้ว่าเกิดการสูญเสียการเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า จึงกระตุ้นให้อุปกรณ์หยุดทำงาน
• การตรวจจับการกระโดดของเฟส: ตรวจสอบมุมเฟสของแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของมุมเฟสบ่งชี้ว่าเกิดการตัดการเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า

วิธีการแบบแอคทีฟ (จำเป็นต้องปฏิบัติตาม)

วิธีการแบบพาสซีฟมีพื้นที่ไม่ไวต่อการตอบสนอง (dead-zone) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อโหลดภายในตรงกับกำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์พอดี ทำให้ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันหรือความถี่อย่างมีนัยสำคัญ วิธีการแบบแอคทีฟแก้ปัญหานี้โดยการสร้างการรบกวนเล็กน้อยอย่างต่อเนื่องที่เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์

• การเบี่ยงเบนความถี่แบบแอคทีฟ (AFD): อินเวอร์เตอร์พยายามผลักความถี่ของระบบไฟฟ้าให้เบี่ยงเบนออกจากค่ามาตรฐานอย่างต่อเนื่อง ตราบใดที่ระบบไฟฟ้ายังมีความมั่นคงเพียงพอ มันจะสามารถปรับค่าความถี่กลับมาได้ แต่หากระบบไฟฟ้าถูกตัดการเชื่อมต่อ ความถี่จะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจนทำให้อุปกรณ์หยุดทำงาน
• การเปลี่ยนแปลงของกำลังปฏิกิริยา: อินเวอร์เตอร์จะป้อนพลังงานปฏิกิริยาเป็นช่วงสั้นๆ แล้วตรวจสอบการตอบสนองของแรงดันไฟฟ้า การตอบสนองของแรงดันไฟฟ้าที่มีค่าสูงบ่งชี้ว่าโครงข่ายไฟฟ้ามีความอ่อนแอและอยู่ในโหมดเกาะ (islanded)

อินเวอร์เตอร์ของ JYINS ผสานเทคนิคแบบพาสซีฟและแอคทีฟเข้าด้วยกัน โดยใช้อัลกอริธึมสัญญาณดิจิทัลขั้นสูงเพื่อติดตามสภาพของโครงข่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง การตรวจจับแบบหลายชั้นนี้รับประกันว่าจะสามารถระบุและแยกโครงข่ายไฟฟ้าแบบเกาะได้ภายในเวลาไม่เกิน 2 วินาที ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดของยุโรป

การตีความมาตรฐานยุโรป: EN 50549 และ IEC 62116

เมื่อพิจารณาอินเวอร์เตอร์สำหรับโครงการในยุโรป ทีมจัดซื้อต้องมั่นใจว่าอุปกรณ์นั้นมีการรับรองตามมาตรฐานระดับภูมิภาคและมาตรฐานสากลที่เกี่ยวข้อง สองมาตรฐานหลักที่ใช้ในการป้องกันการเกิดโครงข่ายไฟฟ้าแบบเกาะ (anti-islanding) ในสหภาพยุโรป ได้แก่:

• EN 50549-1 และ EN 50549-2: มาตรฐานยุโรปที่ได้รับการประสานงานเหล่านี้กำหนดข้อกำหนดสำหรับโรงไฟฟ้าที่ผลิตพลังงานซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายจ่ายไฟฟ้าแบบขนาน ส่วนที่ 1 ครอบคลุมการเชื่อมต่อกับเครือข่ายแรงดันต่ำ (รวมถึงระบบเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม) ในขณะที่ส่วนที่ 2 ครอบคลุมการเชื่อมต่อกับเครือข่ายแรงดันกลาง ทั้งสองส่วนกำหนดให้ต้องตัดการเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยอัตโนมัติในกรณีเกิดปรากฏการณ์เกาะ (islanding) ซึ่งจำเป็นต้องปฏิบัติตามขั้นตอนการทดสอบที่ระบุไว้ในมาตรฐาน IEC 62116
• IEC 62116: มาตรฐานอ้างอิงระดับนานาชาตินี้ใช้สำหรับการทดสอบประเมินประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์โฟโตโวลเทอิกที่เชื่อมต่อกับระบบสาธารณูปโภคเพื่อป้องกันปรากฏการณ์เกาะ (anti-islanding) ซึ่งกำหนดขั้นตอนการทดสอบในห้องปฏิบัติการอย่างเข้มงวด โดยใช้วงจรโหลดเรโซแนนซ์แบบ RLC อินเวอร์เตอร์จะต้องตัดการเชื่อมต่อภายในเวลา 2 วินาทีภายใต้เงื่อนไขสมดุลของโหลดที่หลากหลาย รวมถึงสถานะโหลดสมดุลวิกฤต ซึ่งกำลังใช้งาน (active power) และกำลังรีแอคทีฟ (reactive power) มีค่าตรงกันพอดี ทำให้ไม่มีพื้นที่ว่างสำหรับการตรวจจับแบบพาสซีฟเพียงอย่างเดียว

ในระหว่างกระบวนการตรวจสอบ ผู้ซื้อแบบ B2B ควรขอใบรับรองการทดสอบอย่างเป็นทางการและรายงานผลการทดสอบจากห้องปฏิบัติการ เพื่อยืนยันว่าอินเวอร์เตอร์ผ่านเงื่อนไขการทดสอบทั้งหมดตามมาตรฐาน IEC 62116 อินเวอร์เตอร์ของ JYINS ได้รับการรับรองอย่างสมบูรณ์จากหน่วยงานทดสอบอิสระที่ได้รับการรับรอง (เช่น TUV และ Bureau Veritas) พร้อมจัดเตรียมเอกสารครบถ้วนสำหรับการอนุมัติจากหน่วยงานด้านสาธารณูปโภคในทุกรัฐสมาชิกสหภาพยุโรป

การรักษาสมดุลระหว่างความปลอดภัยกับความมั่นคงของระบบไฟฟ้า: การหลีกเลี่ยงการตัดวงจรโดยไม่จำเป็น

แม้ว่าการตรวจจับภาวะเกาะ (island detection) อย่างรวดเร็วจะมีความสำคัญต่อความปลอดภัย แต่ก็ไม่ควรมีความไวเกินไปจนทำให้เกิดการตัดวงจรโดยไม่จำเป็นในช่วงที่ระบบไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงปกติ เมื่อยุโรปเปลี่ยนผ่านสู่ระบบไฟฟ้าที่มีความเฉื่อยทางกายภาพต่ำลง การเปลี่ยนแปลงความถี่และแรงดันไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ จึงเกิดขึ้นบ่อยขึ้น หากอินเวอร์เตอร์สำหรับใช้ในครัวเรือนและเชิงพาณิชย์หลายล้านเครื่องตัดวงจรพร้อมกันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของระบบไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย ความผันผวนของความถี่เพียงเล็กน้อยอาจลุกลามกลายเป็นเหตุการณ์ดับทั้งระบบขนาดใหญ่ได้

เพื่อป้องกันปัญหานี้ มาตรฐาน EN 50549 กำหนดให้อุปกรณ์แปลงพลังงาน (inverter) รองรับโหมดความไวต่อความถี่ (Frequency Sensitive Mode: FSM) และความสามารถในการทำงานต่อเนื่องแม้เกิดความผิดปกติของระบบไฟฟ้าชั่วคราวที่ไม่เป็นอันตราย วิศวกรของ JYINS ได้แก้ไขปัญหานี้ด้วยวงจรควบคุมที่ออกแบบมาอย่างมีประสิทธิภาพสูง

• การกรองอย่างชาญฉลาด: ตรรกะการควบคุมของอุปกรณ์แปลงพลังงานสามารถแยกแยะเหตุการณ์การเกาะตัวแบบท้องถิ่น (ซึ่งจำเป็นต้องหยุดการทำงานทันที) ออกจากความผันผวนของแรงดันและ/or ความถี่ในระบบไฟฟ้าโดยรวม (ซึ่งต้องให้อุปกรณ์แปลงพลังงานยังคงเชื่อมต่อกับระบบและสนับสนุนระบบไฟฟ้า)
• โปรเซสเซอร์แบบสองแกน: แกนหนึ่งทำหน้าที่เฉพาะในการสุ่มตัวอย่างสัญญาณความถี่สูงที่จำเป็นสำหรับการตรวจจับการเกาะตัวแบบใช้งานจริง (active island detection) ในขณะที่อีกแกนหนึ่งจัดการการควบคุมการปรับกำลังไฟฟ้าและการทำงานต่อเนื่องเมื่อระบบไฟฟ้าเกิดความผิดปกติ ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีความล่าช้าในการประมวลผลการตัดสินใจที่สำคัญด้านความปลอดภัย

สมดุลที่ซับซ้อนนี้ทำให้อุปกรณ์แปลงพลังงานของ JYINS มอบความปลอดภัยสูงสุด โดยไม่กระทบต่อความพร้อมใช้งานของระบบไฟฟ้าหรือความมั่นคงของพลังงานจากหน่วยงานจำหน่ายไฟฟ้า

คำแนะนำในการจัดซื้อสำหรับผู้นำเข้าและผู้รับเหมา EPC ในสหภาพยุโรป

สำหรับผู้ค้าส่งพลังงานแสงอาทิตย์และผู้พัฒนาโครงการในยุโรป การจัดหาอินเวอร์เตอร์ที่สอดคล้องตามมาตรฐานและได้รับการรับรองอย่างสมบูรณ์คือพื้นฐานสำคัญของธุรกิจที่ประสบความสำเร็จ ควรเลือกหุ้นส่วนที่ให้แนวทางการปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างชัดเจน ใบข้อมูลทางเทคนิคที่ครอบคลุม และแม่แบบการสนับสนุนระบบไฟฟ้าในท้องถิ่น

JYINS นำเสนออินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกับระบบสายส่งที่ผ่านการรับรองครบทุกรุ่น โดยออกแบบมาเฉพาะสำหรับตลาดยุโรป ด้วยความมุ่งมั่นของเราในการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด การทดสอบเพื่อความสอดคล้องตามมาตรฐานอย่างละเอียด และตรรกะการตรวจจับภาวะเกาะ (island detection) แบบแอคทีฟขั้นสูง ทำให้เราเป็นหุ้นส่วนที่ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานแสงอาทิตย์ระดับ B2B ให้ความไว้วางใจเป็นพิเศษ โปรดติดต่อศูนย์สนับสนุนสำหรับภูมิภาคยุโรปของเรา เพื่อรับสำเนาใบรับรองผลการทดสอบตามมาตรฐาน EN 50549 และ IEC 62116 รวมทั้งหารือเกี่ยวกับวิธีที่เราจะสนับสนุนโครงการเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม (C&I) ที่กำลังจะเกิดขึ้นของท่าน