Острівкув́ання – режим функціонування сегмента мережі, коли місцева генерація ізольованого сегмента електромережі чи окремо взятий генератор продовжує виробляти електроенергію та живити від'єднаний сегмент мережі навіть коли відбулось від'єднання його від макромережі.
Острівкування може бути небезпечним для працівників енергетичної станції або побутових споживачів, які можуть вчасно не зрозуміти, що від'єднаний сегмент мережі від основної мережі все ще під напругою, тому індивідуальні генератори та мікроінвертори мають визначати факт острівкування і зупинити подачу енергії — така функція називається «анти-острівкування» ().
Загальний приклад острівкування — мережа ліній постачання, що приєднані до сонячних панелей. У випадку відключення, сонячні батареї будуть продовжувати постачати енергію поки буде достатня освітленість. У випадку, коли лінії постачання стають енергетичними «острівцями», вони оточені «морем» знеструмлених ліній. З цієї причини, були створені сонячні інвертори, які розроблені таким чином, щоб постачати енергію до мережі, де зазвичай потрібна наявність деякої подоби схеми автоматичного анти-острівкування, у них.
Щодо умисного острівкування, генератор від'єднується від мережі й змушує розподіленого генератора живити місцеву мережу.
Основи острівкування Електр́ичні інв́ертори — пристрої, які перетворюють постійний струм (ПС) на змінний струм (ЗС). Мережно-інтерактивні інвертори мають додаткову вимогу — вони виробляють стільки енергії ЗС, скільки потребує наявна мережа. Зокрема, мережно-інтерактивний інвертор має відповідати потужності частоти та фази лінії електропередачі, з якою він з'єднується. Є численні технічні вимоги до точності цього процесу.
Розглянемо випадок будинку з набором сонячних батарей на даху. Інвертор(и), який(і) кріплять до панелей, перетворює різний ПС у випадку, якщо енергія панелей ЗС відповідає мережі постачання. Якщо мережа відключена, напруга на мережевих лініях впаде до нуля — це вказівка зупинити обслуговування. У випадку, коли будинок навантажений точно до відповідних вихідних панелей у момент переривання в мережі, панелі можуть продовжувати постачати енергію, витрачену навантаженням мережі, очевидна вказівка, що переривання відбулось, відсутня.
Зазвичай, коли навантаження і продукування підібрані точно, так звана «умова рівноваги», невдача в мережі буде результатом кількох додаткових, несталих, вироблених сигналів. Наприклад, майже завжди буде короткий спад у лініях напруги, який буде сигналом до можливого помилкового стану. Проте, такі події можуть також бути викликані звичайними діями, зокрема, запуск великого електричного мотора.
Методи, які визначають острівкування з великим числом помилкових спрацювань - є предметом особливих досліджень. Кожний метод має деякі перепони, котрі потрібно обійти перед тим, як приступати до розгляду сигналу мережевого переривання, що приводить до "області не виявлення"(НДЗ) — діапазону умов, коли справжня помилка мережі буде відфільтрованаBower & Ropp, pg. 10.
Сумніви обґрунтування Враховуючи діяльність в області й велику кількість методів, розроблених для визначення острівкування, є дуже важливим розгляд питання про доцільність розв'язання проблеми та визначення кількості зусиль, що на неї витрачається. Зазвичай, говорячи про причини антиострівкування, виділяють такі (в окремому порядку)Bower & Ropp, pg. 13CANMET, pg. 3: Проблема безпеки: якщо формуються острівки, ремонтні відділи можуть зіткнутись з непередбачуваними "живими" дротами (такими, що під напругою). Поломка обладнання кінцевого користувача: споживацьке обладнання може теоретично бути пошкоджено, якщо операційні параметри надто сильно відрізнятимуться від норми. У цьому випадку станція відповідальна за пошкодження. Зупинка невдачі: Повторне замикання схеми на активному острівку може викликати проблеми з обладнанням станції, чи викликати автоматичне повторне замикання систем, не помітивши проблеми. Проблеми інвертора: Повторне замикання на активному острівку може викликати безлад серед інверторів.
Перша проблема була різко відхилена багатьма в електроенергетиці. Робочі лінії уже постійно піддаються несподіваним "живим" проводам в нормальному руслі подій (тобто дім відключено, бо немає енергії, чи тому, що натиснутий головний перемикач всередині?). Звичайні робочі процеси за правилами екстреного виклику чи правилам крайнього терміну, потребують, щоб робочі лінії перевірялись на наявність струму постійно, і було визначено, що активні острівки додають незначного ризикуCANMET, pg. 9-10. Проте в інших аварійних робітників може не бути часу на перевірку ліній, і ці проблеми були інтенсивно досліджені з використанням ризико-аналізуючих засобів. Британські дослідження привели до висновку, що «ризик удару струмом, пов'язаний з острівкуванням, від фотовольтних систем у найгіршому випадку сценарію фотовольтного проникнення, для обох — мережевого оператора і клієнта, як правило, є меншим за 10-9 кожного року.
Другу можливість також вважають надзвичайно віддаленою. На додачу до перепон, які розроблені, щоб швидко спрацьовувати, системи визначення острівкування також мають абсолютні "пороги", які усе відключать задовго до того, як умови нанесення пошкоджень обладнанню кінцевому користувачу, будуть досягнуті. Це, взагалі-то, дві останні завади, які викликають більшу частину неспокою серед електричних станцій. Автомати повторного включення звичайно використовуються, щоб поділити мережу на маленькі секції, які будуть автоматично і швидко, перенаправляти енергію на гілки, як тільки умова помилки(дерево гілок і ліній, наприклад) вирішується. Є деяка стурбованість, що автомати повторного включення можуть не перенаправляти енергію у випадку острівкування, чи швидке їх зациклення може вмішатись у здатність систем розподілених генераторів бути відповідними знову після виправлення помилки.
Якщо проблема острівкування дійсно існує, то вона проявляється обмеженням певних типів генераторів. Канадський звіт 2004 року завершився тим, що синхронні генератори, установки типу micro hydro, стали головною турботою. У цих систем може бути значна механічна інерція, яка забезпечує успішний сигнал. Для інвертор - орієнтованих систем, звіт в більшості відхилив проблему; "Технологія антиострівкування для систем розподілених генераторів, базованих на інверторах є набагато краще розроблена, і опубліковані оцінки ступеня ризикованості пропонують, щоб сьогоднішні технології і стандарти забезпечили відповідний захист, доки проникнення систем розподілених генераторів в систему розподілення залишається відносно низьким". Звіт також відмітив щоCANMET, pg. 45 "уявлення про важливість цієї проблеми мають тенденцію бути дуже розділеними". В станціях, взагалі розглядається можливість її виникнення і дії, в той час, як в системах розподілених генераторів, зазвичай, використовують ризикований підхід і дуже низьку ймовірність формування острівківCANMET, pg. 1.
Прикладом такого підходу, коли підсилюється випадок, де острівкування вважають в основному надуманим питанням, є основною реального експерименту з острівкуванням, який був виконаний в Голландії в 1999. Попри це, базовані на тодішній системі антиострівкування, як правило, основні методи виявлення стрибків у напрузі, явно продемонстрували, що «острови» не можуть тривати довше хвилини. Крім того, теоретичні передумови були правильними, - шанс існування умови рівноваги становив порядку 10−6 на рік, а шанс, відключення мережі в ту мить, є ще меншим. Оскільки острівкування може тільки сформуватись коли обидві умови сформовані, то фахівці дійшли до висновку що "вірогідність зіткнення з острівкуванням є фактично нульовою"Verhoeven, pg. 46.
Проте, компанії електричних станцій продовжили використовувати острівкування як причину затримки чи відмови від запровадження систем розподілених генераторів. В Онтаріо, Ontario Hydro, недавно ввели рекомендації по взаємозв’язку, де відмовлялись від зв’язку, якщо загальна розподільча здатність генерувати потужності на гілці була 7% від максимуму, щорічної пікової потужності"Technical Interconnection Requirements for Distributed Generation" , Hydro One, 2010. Однак, Каліфорнія встановила межу в 15% тільки для перевірки, дозволяючи під’єднання до 30%, і активно розглядала зсунення межі перевірки тільки для 50%.
Хоча дана проблема може бути надто політизована. В Онтаріо, багатьом потенційним клієнтам, що використовують у своїх інтересах нову "Feed-In-Tariff" програму, відмовляли в підключенні тільки після будівництва їхніх систем. Це було проблемою особливо в сільських районах, де численні фермери змогли налаштувати крихітні (10 кВт) системи під "здатність звільнення" мікро-придатних програм, тільки щоб зрозуміти що Hydro One, запровадило нове повне регулювання тільки після факту багатьох випадків, де системи були вже встановленіJonathan Sher, "Ontario Hydro pulls plug on solar plans" , The London Free Press (via QMI), 14 February 2011.
Методи визначення острівкування Визначення умови острівкування є предметом значних досліджень. В загальному випадку, вони можуть бути поділені на пасивні методи, які шукають перехідні події у мережі, і активні методи, що досліджують мережу, посилаючи в неї сигнали деякого виду, від інвертора чи пункту розподілення мережі. Існують також, методи, які станція може використати для визначення умови, яка змусила б методи базовані на інверторах призводити до помилки, і свідомо відкидати ті умови, які б змусили інвертори відключитись. Звіт Sandia Labs розглядає багато таких технологій, і в використанні, і в перспективі розробки. Методи отримані в результаті наведені далі.
Пасивні методи Пасивні методи включають багато систем, які намагаються визначити перехідні зміни у мережі, і використовують цю інформацію, як базу, як достовірне визначення того, чи зазнала невдачі мережа, чи деяка інша умова привела до тимчасової зміни.
Висока/низька напруга Згідно закону Ома, напруга в електричному колі є функцією електричного струму(переміщення, передача електронів) і прикладеним навантаженням(опором. У випадку переривання мережі, струм, що постачається місцевим джерелом, навряд буде відповідати навантаженню так добре, щоб мати можливість підтримувати постійну напругу. Система з періодичними зразками напруги і переглядом раптових змін може бути використана для виявлення несправного стануBower & Ropp, pg 17.
Визначення «під/над» напруги є, зазвичай, простою справою, для впровадження в мережно-інтерактивні інвертори, бо основна функція інверторів повинна відповідати стану мережі, включаючи напругу. Це означає, що всі мережно-інтерактивні інвертори, при необхідності, потребують схеми виявлення змін. І все, що потрібно, - алгоритм виявлення раптових змін. Проте, раптові зміни в напрузі є звичним явищем у мережі, оскільки навантаження прикладається і забирається, і таким чином, поріг має бути використано, щоб уникнути фальшивих роз’єднаньBower & Ropp, pg 18.
Умови, які призводять до "не виявлення" з цим методом є величезними, такі системи беруться разом з іншими системами визначення острівкуванняBower & Ropp, pg. 19.
Висока/низька частота Частота енергії, яка постачається в мережу є функцією постачання, однією з тих, якій інвертори повинні ретельно відповідати. Коли джерело мережі втрачене, частота енергії падає до природної резонансної частоти на колі «острівка». Пошук змін в цій частоті, як з напругою, є простим впровадженням використання потрібної функціональності, і з цієї причини більшість всіх інверторів також слідкують за помилковими умовами, з використання цього методу.
На відміну від змін у напрузі, взагалі вважають дуже малоймовірним, що у випадкового кола може бути природна частота, так само як і в енергетичної мережі. Проте, багато пристроїв свідомо синхронізують з мережною частотою, як телевізори. Двигуни, в особливості, можуть бути в змозі забезпечити сигнал, як буде в межах ЗНВ протягом деякого часу, оскільки вони "згорнуті". Комбінація зрушень напруги і частоти все ще призводить до ЗНВ, яку не вважають відповідним всьомуBower & Ropp, pg. 20.