Islanding - Islanding

O ilhamento é a condição em que um gerador distribuído (GD) continua a alimentar um local, mesmo que a rede elétrica externa não esteja mais presente. O ilhamento pode ser perigoso para os trabalhadores da concessionária, que podem não perceber que um circuito ainda está energizado e pode impedir a reconexão automática dos dispositivos. Além disso, sem controle de frequência estrito , o equilíbrio entre carga e geração no circuito ilhado pode ser violado, levando a frequências e tensões anormais. Por essas razões, os geradores distribuídos devem detectar o ilhamento e se desconectar imediatamente do circuito; isso é conhecido como anti-ilhamento .

Um exemplo comum de ilhamento é um alimentador de distribuição que possui painéis solares acoplados a ele. No caso de uma queda de energia , os painéis solares continuarão a fornecer energia enquanto a irradiância for suficiente. Nesse caso, o circuito desconectado pela interrupção torna-se uma "ilha". Por esse motivo, os inversores solares projetados para fornecer energia à rede geralmente precisam ter algum tipo de circuito automático anti-ilhamento.

Alguns projetos, comumente conhecidos como microrrede , permitem ilhamento intencional. Em caso de interrupção, um controlador de microrrede desconecta o circuito local da rede em uma chave dedicada e força o (s) gerador (es) distribuído (s) a alimentar toda a carga local.

Em usinas nucleares , o ilhamento é um modo excepcional de operação de um reator nuclear. Nesse modo, a usina é desconectada da rede e a energia para os sistemas de resfriamento vem do próprio reator. Para alguns tipos de reatores, o ilhamento faz parte do procedimento normal quando a usina se desconecta da rede, a fim de recuperar rapidamente a produção de eletricidade. Quando o ilhamento falha, os sistemas de emergência (como geradores a diesel) assumem o controle. Por exemplo, as usinas nucleares francesas realizam testes de ilhamento a cada quatro anos. O desastre de Chernobyl foi um teste de ilhamento que falhou.

Noções básicas de ilhamento

Inversores elétricos são dispositivos que convertem corrente contínua (DC) em corrente alternada (AC). Os inversores interativos de rede têm o requisito adicional de produzir energia CA que corresponda à energia existente apresentada na rede. Em particular, um inversor interativo com a rede deve corresponder à tensão, frequência e fase da linha de alimentação ao qual ele se conecta. Existem vários requisitos técnicos para a precisão desse rastreamento.

Considere o caso de uma casa com uma série de painéis solares no telhado. O (s) inversor (es) acoplado (s) aos painéis convertem a corrente CC variável fornecida pelos painéis em energia CA que corresponde ao fornecimento da rede. Se a rede for desconectada, pode-se esperar que a tensão na linha da rede caia para zero, uma indicação clara de uma interrupção do serviço. No entanto, considere o caso em que a carga da casa coincide exatamente com a saída dos painéis no instante da interrupção da rede. Nesse caso, os painéis podem continuar fornecendo energia, que é consumida pela carga da casa. Nesse caso, não há indicação óbvia de que ocorreu uma interrupção.

Normalmente, mesmo quando a carga e a produção são exatamente iguais, a chamada "condição de equilíbrio", a falha da rede resultará na geração de vários sinais transitórios adicionais. Por exemplo, quase sempre haverá uma breve diminuição na tensão da linha, o que sinalizará uma condição de falha potencial. No entanto, esses eventos também podem ser causados ​​por operação normal, como a partida de um grande motor elétrico.

Métodos que detectam ilhamento sem um grande número de falsos positivos constituem o assunto de pesquisas consideráveis. Cada método tem algum limite que precisa ser cruzado antes que uma condição seja considerada um sinal de interrupção da rede, o que leva a uma " zona de não detecção " (NDZ), a faixa de condições onde uma falha real da rede será filtrada . Por esta razão, antes da implantação em campo, os inversores interativos de rede são normalmente testados reproduzindo em seus terminais de saída as condições específicas da rede e avaliando a eficácia dos métodos de ilhamento na detecção de condições de ilhamento.

Justificativa questionável

Dada a atividade no campo e a grande variedade de métodos que foram desenvolvidos para detectar ilhamento, é importante considerar se o problema realmente exige a quantidade de esforço despendido. De um modo geral, as razões para o anti-ilhamento são dadas como (em nenhuma ordem particular):

1. Preocupações de segurança: se uma ilha se formar, as equipes de reparo podem se deparar com fios energizados inesperados
2. Danos ao equipamento do usuário final: o equipamento do cliente pode teoricamente ser danificado se os parâmetros operacionais diferirem muito da norma. Nesse caso, a concessionária é responsável pelo dano.
3. Encerrando a falha: O religamento do circuito em uma ilha ativa pode causar problemas com o equipamento da concessionária ou fazer com que os sistemas de religamento automático não percebam o problema.
4. Confusão do inversor: o religamento em uma ilha ativa pode causar confusão entre os inversores.

A primeira questão foi amplamente rejeitada por muitos no setor de energia. Os trabalhadores da linha já estão constantemente expostos a fios energizados inesperadamente no decorrer de eventos normais (ou seja, uma casa foi bloqueada porque não tem energia ou porque o ocupante puxou o disjuntor principal para dentro?). Os procedimentos operacionais normais de acordo com as regras de linha direta ou de linha de tempo morto exigem que os trabalhadores da linha façam testes de energia regularmente, e foi calculado que as ilhas ativas adicionariam um risco insignificante. No entanto, outros trabalhadores de emergência podem não ter tempo para fazer uma verificação de linha e essas questões foram amplamente exploradas usando ferramentas de análise de risco. Um estudo baseado no Reino Unido concluiu que "O risco de choque elétrico associado ao ilhamento de sistemas fotovoltaicos sob os piores cenários de penetração fotovoltaica tanto para operadoras de rede quanto para clientes é normalmente < ^10-9 por ano."

A segunda possibilidade também é considerada extremamente remota. Além dos limites projetados para operar rapidamente , os sistemas de detecção de ilhamento também têm limites absolutos que dispararão muito antes de as condições serem atingidas que poderiam causar danos ao equipamento do usuário final. São, geralmente, os dois últimos problemas que mais preocupam as concessionárias. Religadores são comumente usados ​​para dividir a rede em seções menores que irão automaticamente, e rapidamente, reenergizar o ramo assim que a condição de falha (um ramo de árvore nas linhas, por exemplo) for eliminada. Há alguma preocupação de que os religadores não possam ser reenergizados no caso de uma ilha, ou que a rápida ciclagem que eles causam possa interferir na capacidade do sistema GD de corresponder à rede novamente após a falha ser eliminada.

Se houver um problema de ilhamento, ele parece estar limitado a certos tipos de geradores. Um relatório canadense de 2004 concluiu que geradores síncronos, instalações como microhidro , eram a principal preocupação. Esses sistemas podem ter uma inércia mecânica considerável que fornecerá um sinal útil. Para sistemas baseados em inversores, o relatório descartou amplamente o problema, afirmando: "A tecnologia anti-ilhamento para sistemas DG baseados em inversores está muito melhor desenvolvida e as avaliações de risco publicadas sugerem que a tecnologia e os padrões atuais fornecem proteção adequada durante a penetração de DG no sistema de distribuição permanece relativamente baixo. " O relatório também observou que "as opiniões sobre a importância desta questão tendem a ser muito polarizadas", com as concessionárias geralmente considerando a possibilidade de ocorrência e seus impactos, enquanto aqueles que apoiam os sistemas de GD geralmente usam uma abordagem baseada no risco e as probabilidades muito baixas de um ilha formando.

Um exemplo de tal abordagem, que reforça o caso de que o ilhamento é em grande parte um não problema, é um grande experimento de ilhamento do mundo real que foi realizado na Holanda em 1999. Embora baseado no sistema anti-ilhamento então atual , normalmente os métodos de detecção de salto de tensão mais básicos, o teste demonstrou claramente que as ilhas não podiam durar mais do que 60 segundos. Além disso, as previsões teóricas eram verdadeiras; a chance de uma condição de equilíbrio existente eram da ordem de 10 ^-6 por ano, e que a chance de que a rede iria desligar naquele ponto no tempo foi ainda menos. Como uma ilha só pode se formar quando ambas as condições são verdadeiras, eles concluíram que a "probabilidade de encontrar um ilhamento é virtualmente zero"

No entanto, as empresas de serviços públicos continuaram a usar o ilhamento como motivo para atrasar ou recusar a implementação de sistemas de geração distribuída. Em Ontário, a Hydro One introduziu recentemente diretrizes de interconexão que recusavam a conexão se a capacidade total de geração distribuída em uma filial fosse 7% da potência máxima anual de pico. Ao mesmo tempo, a Califórnia define um limite de 15% apenas para revisão, permitindo conexões de até 30%, e está considerando ativamente a mudança do limite de apenas revisão para 50%.

A questão pode ser extremamente política. Em Ontário, em 2009 e posteriormente, vários clientes em potencial que aproveitavam as vantagens de um novo programa de tarifa feed-in tiveram a conexão recusada somente depois de construir seus sistemas. Este foi um problema particularmente nas áreas rurais onde vários agricultores foram capazes de estabelecer sistemas pequenos (10 kWp) sob o programa microFIT "isento de capacidade" apenas para descobrir que Hydro One havia implementado um novo regulamento de capacidade após o fato, em muitos casos após os sistemas foram instalados.

Ilusão para energia de reserva

Devido ao grande aumento no uso de Desligamento de Energia para Segurança Pública (PSPS) e outros desligamentos da rede elétrica por concessionárias, a necessidade de backup e energia de emergência para residências e empresas aumentou muito nos últimos anos. Por exemplo, algumas paralisações da empresa de serviços públicos PG&E da Califórnia duraram dias enquanto a PG&E tenta evitar que incêndios florestais comecem durante condições de clima seco e ventoso. Para preencher essa necessidade de backup de energia da rede, os sistemas de energia solar com backup de bateria e inversores de ilhamento estão encontrando uma demanda fortemente aumentada por proprietários de residências e empresas. Durante a operação normal, quando a energia da rede está presente, os inversores podem ser ligados à rede para alimentar a energia fornecida por painéis solares para as cargas em casa ou na empresa e, assim, diminuir a quantidade de energia consumida da rede elétrica. Se houver energia extra disponível dos painéis solares, ela pode ser usada para carregar baterias e / ou fornecer energia à rede para efetivamente vender energia para a concessionária. Essa operação pode reduzir o custo da energia que o proprietário deve comprar da concessionária e ajudar a compensar os custos de compra e instalação do sistema de energia solar.

Os inversores modernos podem ligar automaticamente à rede quando a energia da rede está presente, e quando a energia da rede é perdida ou não de qualidade aceitável, esses inversores operam em conjunto com um interruptor de transferência para isolar o sistema elétrico doméstico ou comercial da rede e o inversor fornece energia para isso sistema em modo de ilha. Embora a maioria das residências ou empresas possam apresentar uma carga maior do que o inversor é capaz de fornecer, a redução da carga é realizada variando a frequência da saída de energia CA do inversor (apenas no modo de ilha) em resposta à carga no inversor em um forma de modo que a frequência de energia AC represente esse carregamento. Módulos de carga instalados na alimentação de energia para grandes cargas, como condicionadores de ar e fornos elétricos, medem a frequência de energia CA do inversor de ilhamento e desconectam essas cargas em uma sequência de prioridade conforme o inversor se aproxima de sua capacidade máxima de saída de energia. Por exemplo, quando a saída de energia do inversor está abaixo de 50% da capacidade máxima de saída do inversor, a frequência de energia CA é mantida na frequência padrão (por exemplo, 60 Hz), mas conforme a saída de energia aumenta acima de 50%, a frequência é reduzida linearmente em até para 2 Hz (por exemplo, de 60 Hz a 58 Hz) quando a saída do inversor atinge sua potência máxima de saída. Devido à facilidade e precisão do controle de frequência de energia CA do inversor no modo de ilhamento, esse controle de frequência é uma maneira econômica e eficaz de transmitir a carga do inversor para cada canto do sistema elétrico que ele alimenta. Um módulo de carga para uma carga de baixa prioridade medirá essa frequência de energia e se a frequência for reduzida em 1 Hz ou mais, por exemplo (por exemplo, inferior a 59 Hz), o módulo de carga desconecta sua carga. Vários módulos de carga, cada um operando em uma frequência diferente com base na prioridade de sua carga, podem operar para manter a carga total no inversor abaixo de sua capacidade máxima.

Esses sistemas de energia solar com inversor de ilhamento permitem que todas as cargas sejam potencialmente alimentadas, mas não todas ao mesmo tempo. Esses sistemas fornecem uma alternativa de energia de reserva verde, confiável e econômica aos geradores alimentados por motores de combustão interna. Os sistemas de inversor de ilhamento operam automaticamente quando a energia da rede falha para garantir que as cargas elétricas críticas como iluminação, ventiladores para sistemas de aquecimento de edifícios e dispositivos de armazenamento de alimentos continuem a operar durante a interrupção, mesmo se ninguém estiver presente na empresa ou os ocupantes da casa estiverem dormindo.

Métodos de detecção de ilhamento

A detecção de uma condição de ilhamento é assunto de considerável pesquisa. Em geral, eles podem ser classificados em métodos passivos, que procuram eventos transientes na rede, e métodos ativos, que sondam a rede enviando sinais de algum tipo do inversor ou do ponto de distribuição da rede. Existem também métodos que o utilitário pode usar para detectar as condições que fariam com que os métodos baseados no inversor falhem e deliberadamente perturbar essas condições para fazer os inversores desligarem. Um relatório do Sandia Labs cobre muitas dessas metodologias, tanto em uso quanto em desenvolvimentos futuros. Esses métodos são resumidos a seguir.

Métodos passivos

Os métodos passivos incluem qualquer sistema que tenta detectar mudanças transitórias na grade e usa essa informação como base como uma determinação probabilística de se a grade falhou ou não, ou alguma outra condição resultou em uma mudança temporária.

Sub / sobretensão

De acordo com a lei de Ohm , a voltagem em um circuito elétrico é função da corrente elétrica (fornecimento de elétrons) e da carga aplicada (resistência). No caso de uma interrupção da rede, é improvável que a corrente fornecida pela fonte local corresponda perfeitamente à carga a ponto de ser capaz de manter uma tensão constante. Um sistema que faz a amostragem periódica da tensão e procura mudanças repentinas pode ser usado para detectar uma condição de falha.

A detecção de sub / sobretensão é normalmente trivial de implementar em inversores interativos com a rede, porque a função básica do inversor é corresponder às condições da rede, incluindo a tensão. Isso significa que todos os inversores interativos de rede, por necessidade, têm os circuitos necessários para detectar as alterações. Tudo o que é necessário é um algoritmo para detectar mudanças repentinas. No entanto, mudanças repentinas na tensão são uma ocorrência comum na rede conforme as cargas são conectadas e removidas, portanto, um limite deve ser usado para evitar desconexões falsas.

A gama de condições que resultam na não detecção com este método pode ser grande e esses sistemas são geralmente usados ​​junto com outros sistemas de detecção.

Freqüência inferior / excessiva

A frequência da energia fornecida à rede é uma função da alimentação, que os inversores combinam cuidadosamente. Quando a fonte da rede é perdida, a frequência da energia cairia para a frequência de ressonância natural dos circuitos na ilha. A busca por mudanças nesta frequência, como a tensão, é fácil de implementar usando a funcionalidade já necessária, e por esta razão quase todos os inversores também procuram por condições de falha usando este método.

Ao contrário das mudanças na tensão, é geralmente considerado altamente improvável que um circuito aleatório tenha naturalmente uma frequência natural igual à da rede elétrica. No entanto, muitos dispositivos sincronizam deliberadamente com a frequência da rede, como as televisões. Os motores, em particular, podem ser capazes de fornecer um sinal que está dentro do NDZ por algum tempo enquanto eles "diminuem a velocidade". A combinação de mudanças de tensão e frequência ainda resulta em um NDZ que não é considerado adequado por todos.

Taxa de mudança de frequência

Para diminuir o tempo em que uma ilha é detectada, a taxa de variação da frequência foi adotada como método de detecção. A taxa de mudança de frequência é dada pela seguinte expressão:

${\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} f} {\ mathrm {d} t}} = ROCOF = {\ frac {\ Delta Pf} {2GH}}}$

onde é a frequência do sistema, é o tempo, é o desequilíbrio de potência ( ), é a capacidade do sistema e é a inércia do sistema. ${\ displaystyle f}$${\ displaystyle t}$${\ displaystyle \ Delta P}$${\ displaystyle \ Delta P = P_ {m} -P_ {e}}$${\ displaystyle G}$${\ displaystyle H}$

Caso a taxa de mudança de frequência, ou valor ROCOF, seja maior que um certo valor, a geração embutida será desconectada da rede.

Detecção de salto de fase de tensão

As cargas geralmente possuem fatores de potência que não são perfeitos, o que significa que não aceitam perfeitamente a tensão da rede, mas a impedem ligeiramente. Os inversores de rede, por definição, têm fatores de potência de 1. Isso pode levar a mudanças de fase quando a rede falha, o que pode ser usado para detectar ilhamento.

Os inversores geralmente rastreiam a fase do sinal da rede usando um loop de bloqueio de fase (PLL) de algum tipo. O PLL permanece em sincronia com o sinal da grade, rastreando quando o sinal cruza zero volts. Entre esses eventos, o sistema está essencialmente "puxando" uma saída em forma de seno, variando a saída de corrente para o circuito para produzir a forma de onda de tensão adequada. Quando a rede se desconecta, o fator de potência muda repentinamente da rede (1) para a carga (~ 1). Como o circuito ainda está fornecendo uma corrente que produziria uma saída de tensão uniforme, dadas as cargas conhecidas, essa condição resultará em uma mudança repentina na tensão. No momento em que a forma de onda é concluída e retorna a zero, o sinal estará fora de fase.

A principal vantagem dessa abordagem é que a mudança de fase ocorrerá mesmo se a carga corresponder exatamente à fonte em termos da lei de Ohm - o NDZ é baseado em fatores de potência da ilha, que muito raramente são 1. A desvantagem é que muitos eventos comuns, como a partida de motores, também causam saltos de fase à medida que novas impedâncias são adicionadas ao circuito. Isso força o sistema a usar limites relativamente grandes, reduzindo sua eficácia.

Detecção de harmônicas

Mesmo com fontes ruidosas, como motores, a distorção harmônica total (THD) de um circuito conectado à rede é geralmente incomensurável devido à capacidade essencialmente infinita da rede que filtra esses eventos. Os inversores, por outro lado, geralmente apresentam distorções muito maiores, chegando a 5% THD. Esta é uma função de sua construção; algum THD é um efeito colateral natural dos circuitos de fonte de alimentação de modo comutado em que a maioria dos inversores se baseia.

Assim, quando a rede se desconectar, o THD do circuito local aumentará naturalmente para o dos próprios inversores. Isso fornece um método muito seguro de detecção de ilhamento, porque geralmente não há outras fontes de THD que correspondam à do inversor. Além disso, as interações dentro dos próprios inversores, notadamente os transformadores , têm efeitos não lineares que produzem 2º e 3º harmônicos únicos que são facilmente mensuráveis.

A desvantagem dessa abordagem é que algumas cargas podem filtrar a distorção, da mesma forma que o inversor tenta. Se este efeito de filtragem for forte o suficiente, ele pode reduzir o THD abaixo do limite necessário para acionar a detecção. Os sistemas sem um transformador no "interior" do ponto de desconexão dificultarão a detecção. No entanto, o maior problema é que os inversores modernos tentam diminuir o THD tanto quanto possível, em alguns casos até limites incomensuráveis.

Métodos ativos

Os métodos ativos geralmente tentam detectar uma falha na rede injetando pequenos sinais na linha e, em seguida, detectando se o sinal muda ou não.

Injeção de corrente de sequência negativa

Este método é um método de detecção de ilhamento ativo que pode ser usado por unidades trifásicas de geração distribuída acoplada eletronicamente (DG). O método é baseado na injeção de uma corrente de sequência negativa através do controlador do conversor com fonte de voltagem (VSC) e na detecção e quantificação da voltagem de sequência negativa correspondente no ponto de acoplamento comum (PCC) do VSC por meio de um sistema unificado de três processador de sinal de fase (UTSP). O sistema UTSP é um loop de bloqueio de fase aprimorado (PLL) que fornece um alto grau de imunidade ao ruído e, portanto, permite a detecção de ilhamento com base na injeção de uma pequena corrente de sequência negativa. A corrente de seqüência-negativa é injetada por um controlador de seqüência-negativa que é adotado como complemento do controlador de corrente VSC convencional. O método de injeção de corrente de sequência negativa detecta um evento de ilhamento dentro de 60 ms (3,5 ciclos) sob condições de teste UL1741, requer 2% a 3% de injeção de corrente de seqüência negativa para detecção de ilhamento, pode detectar corretamente um evento de ilhamento para a relação de curto-circuito da rede de 2 ou superior, e é insensível a variações dos parâmetros de carga do sistema de teste UL1741.

Medição de impedância

A medição de impedância tenta medir a impedância geral do circuito sendo alimentado pelo inversor. Ele faz isso "forçando" ligeiramente a amplitude da corrente através do ciclo CA, apresentando muita corrente em um determinado momento. Normalmente, isso não teria efeito sobre a tensão medida, pois a grade é uma fonte de tensão efetivamente infinitamente rígida. No caso de uma desconexão, mesmo o pequeno forçamento resultaria em uma mudança perceptível na tensão, permitindo a detecção da ilha.

A principal vantagem desse método é que ele tem um NDZ cada vez menor para qualquer inversor único. No entanto, o inverso também é a principal fraqueza desse método; no caso de vários inversores, cada um estaria forçando um sinal ligeiramente diferente na linha, ocultando os efeitos em qualquer um dos inversores. É possível resolver este problema através da comunicação entre os inversores para garantir que todos eles funcionem no mesmo horário, mas em uma instalação não homogênea (várias instalações em um único ramal) isso se torna difícil ou impossível na prática. Além disso, o método só funciona se a grade for efetivamente infinita e, na prática, muitas conexões de grade do mundo real não atendem suficientemente a este critério.

Medição de impedância em uma frequência específica

Embora a metodologia seja semelhante à medição de impedância, este método, também conhecido como "salto de amplitude harmônica", está na verdade mais próximo da detecção de harmônicas. Neste caso, o inversor introduz deliberadamente harmônicos em uma determinada frequência e, como no caso da medição de impedância, espera que o sinal da rede o sobrecarregue até que a rede falhe. Como a detecção de harmônicos, o sinal pode ser filtrado por circuitos do mundo real.

Mudança de frequência do modo de deslizamento

Este é um dos mais novos métodos de detecção de ilhamento e, em teoria, um dos melhores. Baseia-se em forçar a fase de saída do inversor a ficar ligeiramente desalinhada com a rede, com a expectativa de que a rede sobrecarregue este sinal. O sistema depende das ações de um loop com bloqueio de fase sintonizado para se tornar instável quando o sinal da rede está ausente; neste caso, o PLL tenta ajustar o sinal de volta a si mesmo, que é ajustado para continuar a flutuar. No caso de falha da rede, o sistema se afastará rapidamente da frequência projetada, eventualmente fazendo com que o inversor desligue.

A principal vantagem dessa abordagem é que ela pode ser implementada usando circuitos que já estão presentes no inversor. A principal desvantagem é que exige que o inversor esteja sempre ligeiramente fora de tempo com a rede, um fator de potência reduzido. De modo geral, o sistema tem um NDZ cada vez menor e se desconectará rapidamente, mas sabe-se que há algumas cargas que reagirão para compensar a detecção.

Viés de frequência

A polarização de frequência força um sinal ligeiramente fora da frequência na grade, mas "corrige" isso no final de cada ciclo, saltando de volta para a fase quando a tensão passa de zero. Isso cria um sinal semelhante ao modo Slip, mas o fator de potência permanece mais próximo do da grade e se reinicializa a cada ciclo. Além disso, é menos provável que o sinal seja filtrado por cargas conhecidas. A principal desvantagem é que cada inversor teria que concordar em mudar o sinal de volta para zero no mesmo ponto do ciclo, digamos, quando a tensão volta a zero, caso contrário, inversores diferentes forçarão o sinal em direções diferentes e o filtrarão.

Existem inúmeras variações possíveis para este esquema básico. A versão de salto de frequência, também conhecida como "método zebra", insere o forçamento apenas em um número específico de ciclos em um padrão definido. Isso reduz drasticamente a chance de que os circuitos externos possam filtrar o sinal. Esta vantagem desaparece com vários inversores, a menos que alguma forma de sincronizar os padrões seja usada.

Métodos baseados em utilitários

O utilitário também possui uma variedade de métodos disponíveis para forçar os sistemas a ficarem offline no caso de uma falha.

Desconexão manual

A maioria das conexões de geradores pequenos requer uma chave de desconexão mecânica, portanto, no mínimo, a concessionária poderia enviar um técnico para puxar todos eles. Para fontes muito grandes, pode-se simplesmente instalar uma linha direta de telefone dedicada que pode ser usada para que um operador desligue manualmente o gerador. Em ambos os casos, o tempo de reação provavelmente será da ordem de minutos ou horas.

Desconexão automatizada

A desconexão manual pode ser automatizada pelo uso de sinais enviados pela rede ou por meios secundários. Por exemplo, as comunicações da operadora da linha de energia podem ser instaladas em todos os inversores, verificando periodicamente os sinais da rede elétrica e desconectando-os por comando ou se o sinal desaparece por um tempo fixo. Esse sistema seria altamente confiável, mas caro de implementar.

Método de transferência

Como a concessionária pode estar razoavelmente segura de que sempre terá um método para descobrir uma falta, seja automatizado ou simplesmente olhando para o religador, é possível que a concessionária use esta informação e a transmita ao longo da linha. Isso pode ser usado para forçar o desligamento de sistemas DG devidamente equipados abrindo deliberadamente uma série de religadores na rede para forçar o sistema DG a ser isolado de uma forma que o force para fora do NDZ. Este método pode funcionar garantidamente, mas requer que a rede seja equipada com sistemas de religadores automatizados e sistemas de comunicação externa que garantam que o sinal chegará aos religadores.

Inserção de impedância

Um conceito relacionado é forçar deliberadamente uma seção da rede em uma condição que garantirá que os sistemas de GD se desconectem. Isso é semelhante ao método de transferência-trip, mas usa sistemas ativos na extremidade principal do utilitário, em vez de depender da topologia da rede.

Um exemplo simples é um grande banco de capacitores que são adicionados a uma filial, deixados carregados e normalmente desconectados por uma chave. Em caso de falha, os capacitores são comutados para o ramal pela concessionária após um pequeno atraso. Isso pode ser facilmente realizado por meios automáticos no ponto de distribuição. Os capacitores só podem fornecer corrente por um breve período, garantindo que o início ou o fim do pulso que eles fornecem causará uma mudança suficiente para desarmar os inversores.

Parece não haver NDZ para este método de anti-ilhamento. Sua principal desvantagem é o custo; o banco de capacitores deve ser grande o suficiente para causar mudanças na tensão que serão detectadas, e isso é uma função da quantidade de carga no ramal. Em teoria, seriam necessários bancos muito grandes, uma despesa que a concessionária provavelmente não consideraria favoravelmente.

SCADA

A proteção anti-ilhamento pode ser melhorada através do uso de sistemas de Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) já amplamente utilizados no mercado de utilidades. Por exemplo, um alarme pode soar se o sistema SCADA detectar voltagem em uma linha onde uma falha estiver em andamento. Isso não afeta os sistemas anti-ilhamento, mas pode permitir que qualquer um dos sistemas mencionados acima seja implementado rapidamente.

Referências

Bibliografia

Padrões

Leitura adicional

links externos

• Recursos de energia distribuída
• Sandia National Laboratories