energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-854Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICAL POWER ENGINEERINGАНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АВТОНОМНОЙ РАБОТЫ УЧАСТКОВ СЕТИ SMART GRID 0,4 кВANALYSIS OF THE 0,4 kV SMART GRID ISLANDING PREVENTION METHODСивокобыленкоВ. Ф.SivokobylenkoV. F.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

vburlaka@rambler.ruНикифоровА. П.NikiforovA. P.

Кандидат технических наук, доцент

Associate Professor, PhD in Engineering

vburlaka@rambler.ruБурлакаВ. В.BurlakaV. V.

Кандидат технических наук, доцент

Associate Professor, PhD in Engineering

vburlaka@rambler.ruПоднебеннаяС. К.PodnebennayaS. K.

Кандидат технических наук, доцент

Associate Professor, PhD in Engineering

vburlaka@rambler.ruДонецкий национальный технический университетУкраинаDonetsk National Technical UniversityUkraineПриазовский государственный технический университетУкраинаPriazovsk State Technical UniversityUkraine201510062015022634Copyright © Сивокобыленко В.Ф., Никифоров А.П., Бурлака В.В., Поднебенная С.К., 20152015Сивокобыленко В.Ф., Никифоров А.П., Бурлака В.В., Поднебенная С.К.Sivokobylenko V.F., Nikiforov A.P., Burlaka V.V., Podnebennaya S.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/854

Проанализированы методы, влияющие на режим автономной работы участков сети с распределенными источниками электроэнергии (распределенной генерацией), подключение которых к энергосистеме осуществляется посредством специальных распределенных инверторов. Выявлены причины, по  которым автономная  работа является нежелательной; рассмотрены последствия автономно-несинхронной работы участков сети при изоляции. Эти проблемы характерны для современных электрических распределительных сетей Smart Grid. Для выявления изолированного режима использовали пассивные и активные методы. Пассивные методы – это только наблюдение за напряжением и/или частотой в точке общего присоединения, и если измеряемые величины выходят за установленные пределы, инвертор отключается. Несмотря на свою простоту, пассивные методы не могут обеспечить выявление изолированного режима, особенно в тех случаях, когда количество распределенной выработки электроэнергии равняется нагрузке потенциально изолированного участка сети. Активные методы предполагают воздействие со стороны инвертора на сеть с тем, чтобы выявить отклонение от нормальных параметров режима в точке общего присоединения. Такие методы помогают лучше выявлять изолированный режим, но их использование снижает качество работы энергосистемы.

Отмечено, что распознание режима автономной работы участков сети, по существу без нулевой зоны необнаружения, возможно только с использованием эффективных антиизолирующих схем, таких как подключение к отключенному сегменту сети батареи конденсаторов. При необходимости обеспечения повышенной живучести и бесперебойности электроснабжения рекомендуется предусматривать в инверторах для источников распределенной генерации блокировки функции обнаружения автономной работы.

The article analyzes the methods affecting autonomous operation regimes of the powergrid sections with distributed electric-power sources (distributed generation) whose connection to the electric-power grid is realized by means of special distributed generation inverters. The authors evidentiate the reasons for which autonomous operation is undesirable; examine consequences of the autonomous asynchronous operation of the grid-sections during islanding. These problems are innate for the modern Smart Grid networks. Islanding detection methods include passive and active ones. The passive methods rely only on observation of the voltage and/or frequency at the point of common coupling (PCC) disconnecting the inverter if the  measured  values  are  outside  the  specified  limits.  Despite  their  simplicity,  passive methods cannot assure reliable islanding detection, especially in the cases when distributed generation power equals the power of loads in the potential grid-island. The active methods assume the inverter affecting the grid with the view of detecting deviation from the standard regime parameters in the PCC. Although these methods have much better islanding detection ability, their utilization reduces the power-grid operation quality.

The paper holds that the grid-sections autonomous regime detection without virtually no failure-to-detect zone is only possible with employment of effective anti-islanding schemes such as connecting capacitor batteries to the disconnected power-grid sector. If appropriate providing enhanced survivability and continuity of power supply, the authors recommend providing islanding detection lock option in the inverters of the distributed generation sources.

интеллектуальная сеть Smart Gridраспределенная генерацияфотоэлектрические системыветровая энергетикарежим изолированной работыintellectual network Smart Griddistributed generationphotovoltaic systemswind power engineeringislanding regimeReferencesBower, W. Evaluation of Islanding Detection Methods for Utility-Interactive Inverters in Photovoltaic Systems / W. Bower, M. Ropp; Sandia National Laboratories, Operated for the United States Department of Energy by Sandia Corporation. – USA, 2002. – 60 p.Bower, W., Ropp, M. (2002) Evaluation of Islanding Detection Methods for UtilityInteractive Inverters in Photovoltaic Systems. Doi: 10.2172/806700.Повышение живучести комплекса электротехнического оборудования участков сети Smart Grid на основе применения активных фильтров / В. Ф. Сивокобыленко [и др.] // Наукові праці Донецького нац. техн. ун-ту. Сер. Електротехніка і енергетика. – 2014. – № 1 (16). – С. 198–205.Sivokobilenko, V. F. [and others] (2014) Enhancement of Electro-Technical Equipment Complex Survivability of Smart Grid Islands on the Base of Active Front Ends Using. Naukov? Prats? Donets'kogo Nats. Tekhnical Universitu. Series Elektrotekhn?ka ? Energetika [Scientific Works of Donetsk National Technical University. Series Electrical and Power Engineering], N? 1 (16), 198–205 (in Russian).Ropp, M. Design Issues for Grid-Connected Photovoltaic Systems: Ph.D. Dissertation. – Atlanta, Georgia Institute of Technology, 1998.Ropp, M. Design Issues for Grid-Connected Photovoltaic Systems, Ph.D. Dissertation, Georgia Institute of Technology. – Atlanta, GA, 1998.Ropp, M. E. Determining the Relative Effectiveness of Islanding Prevention Techniques Using Phase Criteria and Non-Detection Zones / M. E. Ropp [and others] // IEEE Transactions on Energy Conversion. – 2000. – Vol. 15, No 3. – P. 290–296.Ropp, M. E., Begovic, M., Rohatgi, A., Kern, G. A., Bonn Sr., R. H., Gonzalez, S. (2000) Determining the Relative Effectiveness of Islanding Prevention Techniques Using Phase Criteria and Non-Detection Zones. IEEE Transactions on Energy Conversion, 15 (3), 290–296. Doi: 10.1109/60.875495.Mahat, P. Review of Islanding Detection Methods for Distributed Generation / P. Mahat, Z. Chen, B. Bak-Jensen // 3rd International Conference on Deregulation and Restructuring and Power Technologies, DRPT 2008. – Nanjing; China, 2008. – P. 2743–2748.Mahat, P., Chen, Z., Bak-Jensen, B. (2008) Review of Islanding Detection Methods for Distributed Generation. 3rd International Conference on Deregulation and Restructuring and Power Technologies, DRPT 2008, Article Number 4523877, 2743–2748. Doi: 10.1109/DRPT.2008.4523877.Determining the Sufficiency of Standard Protective Relaying for Islanding Prevention in Grid-connected PV Systems / M. Begovic [et al.] // Proceedings of the 2nd World Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion. Congress Center, Vienna, Austria, 6–10 july 1998. – Vienna, 1998. – P. 2519–2524.Begovic, M., Ropp, M. E., Rohatgi, A., Pregelj, A. (1998) Determining the Sufficiency of Standard Protective Relaying for Islanding Prevention in Grid-Connected PV Systems. Proceedings of the 2nd World Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion. Congress Center, Vienna, Austria. – P. 2519–2524.Kobayashi, H. Statistical Evaluation of Optimum Islanding Preventing Method for Utility Interactive Small Scale Dispersed PV Systems / H. Kobayashi, K. Takigawa // Proceedings of the First IEEE World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 1994. – Vol. 1. – P. 1085–1088.Kobayashi, H., Takigawa, K. (1994) Statistical Evaluation of Optimum Islanding Preventing Method for Utility Interactive Small Scale Dispersed PV Systems. Proceedings of the First IEEE World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Vol. 1, 1085–1088. Doi: 10.1109/WCPEC.1994.520150.IEEE Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic (PV) Systems, Sponsored by IEEE Standards Coordinating Committee 21 on Photovoltaics, IEEE Std. 929–2000, Published by the IEEE. – New York. NY, 2000.IEEE 929–2000 Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic (PV) Systems. Sponsored by IEEE Standards Coordinating Committee 21 on Photovoltaics. Published by the IEEE, New York, 2000.Analysis of Active Islanding Detection Methods for Grid-Connected Microinverters for Renewable Energy Processing / C. L. Trujillo [et al.] // Applied Energy. – 2010. – No 87 (11). – Р. 3591–3605.Trujillo, C. L., Velasco, D., Figueres, E., Garcerá, G. (2010) Analysis of Active Islanding Detection Methods for Grid-Connected Microinverters for Renewable Energy Processing. Applied Energy, 87 (11), 3591–3605. Doi: 10.1016/j.apenergy.2010.05.014.Lopes, L. A. C. Performance Assessment of Active Frequency Drifting Islanding Detection Methods / L. A. C. Lopes, H. Sun // IEEE Transactions on Energy Conversion. – 2006. – No 21 (1). – Р. 171–180.Lopes, L. A. C., Sun, H. (2006) Performance Assessment of Active Frequency Drifting Islanding Detection Methods. IEEE Transactions on Energy Conversion, 21 (1), 171–180. Doi: 10.1109/TEC.2005.859981.Liu, F. Analysis and Optimization of Active Frequency Drift Islanding Detection Method / F. Liu, Y. Kang, S. Duan // Proc. of the 22nd Annual IEEE Applied Power Electronics Conference APEC 2007. – United States, 2007. – P. 1379–1384.Liu, F., Kang, Y., Duan, S. (2007) Analysis and Optimization of Active Frequency Drift Islanding Detection Method. Proc. of the 22nd Annual IEEE Applied Power Electronics Conference APEC 2007, 1379–1384. Doi: 10.1109/APEX.2007.357696.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.