ما هي التعارضات الموجودة بين FA و UFLS في أنظمة الطاقة وكيفية حلها

تعتبر آلية التغذية الآلية (FA) وآلية تخفيف الحمل تحت التردد (UFLS) من أهم آليات الحماية والتحكم في أنظمة الطاقة. بينما يهدف كلاهما إلى ضمان التشغيل الآمن والاستقرار للنظام، إلا أنهما يحملان صراعات محتملة في المنطق والتواقيت تتطلب تنسيقاً دقيقاً.

التغذية الآلية (FA): تعالج بشكل أساسي الأعطال المحلية في خطوط التغذية (مثل القصر الكهربائي، والأعطال الأرضية) في شبكات التوزيع. الهدف منها هو تحديد وإزالة الأجزاء المعطلة بسرعة وإعادة تزويد المناطق غير المعطوبة بالطاقة عبر إعادة تكوين الشبكة باستخدام المحولات. تركز FA على استعادة التغذية المحلية بسرعة.

تخفيف الحمل تحت التردد (UFLS): يستجيب لانخفاضات حادة في التردد في الشبكة المتصلة (مثل انقطاع المولدات، زيادة حادة في الحمل، أو انفصال خطوط الربط مما يسبب نقص في الطاقة). يقوم بتفريغ الأحمال غير الحرجة المحددة مسبقاً بطريقة منهجية لمنع انهيار التردد، واستعادة توازن الطاقة، وتثبيت تردد النظام. UFLS تعطي الأولوية للأمان العام لتردد النظام.

تخفيف الحمل تحت الجهد (UVLS): يراقب الجهد في النظام في الوقت الحقيقي. عندما ينخفض الجهد عن العتبة المحددة، تقوم UVLS بتحديد ما إذا كان يجب أن تعمل بناءً على المنطق المحدد مسبقاً. إذا تم تلبية الشروط، تقوم بالتخلص التتابعي للأحمال لتقليل طلب الطاقة التفاعلية أو تعزيز الدعم التفاعلي، وبالتالي استعادة الجهد إلى مستوياته الطبيعية.

أمثلة على حالات الصراع

• حالة 1: في عام 2019، في أمريكا الشمالية، أدى استعادة الطاقة بواسطة FA إلى انهيار ثانوي في التردد.

• حالة 2: في عام 2020، في شرق الصين، أدى تشغيل FA بعد عطل قصير في الدائرة إلى تفعيل خاطئ لـ UFLS.

• حالة 3: في عام 2021، أدى انقطاع مزرعة الرياح إلى تداخل بين إجراءات UFLS وFA.

• حالة 4: في عام 2022، خلال إعصار في جنوب الصين، أدى إعادة تكوين شبكة FA إلى تخفيف حمل زائد.

وصف الحدث

في عام 2022، كانت الخطوط A ذات الجهد 110kV وخط B المتصل بشبكة محطة الطاقة تعمل على القسم I من محطة التحويل 110kV. أدى عطل في الخط A إلى قفز المحول A. ومع ذلك، بما أن المحول B للمحطة ظل مغلقًا، استمرت التغذية بالطاقة إلى محطة التحويل. نتيجة لذلك، لم ينخفض الجهد على القسم I عن عتبة الجهد المنخفض، مما منع المحول التلقائي 110kV (ATS) من بدء العمل. وبالمثل، قدمت المحطة الطاقة عبر محول رقم 1 إلى الخطوط 10kV I وIV، والتي ظلت جهودها أعلى من العتبة، لذا لم يتم تفعيل ATS 10kV.

مع استمرار المحطة في تزويد الحمل، انخفض تردد النظام تدريجياً. بعد 5.3 ثانية من قفز المحول A، انخفض التردد إلى 48.2 هرتز. لم يعمل جهاز الانفصال تحت الجهد والتردد المنخفض للمحطة، الذي تم ضبطه على 47 هرتز و 0.5 ثانية. ومع ذلك، اكتشف جهاز UFLS لمحطة التحويل، الذي تم ضبطه على 48.25 هرتز و 0.3 ثانية، التردد عند 48.12 هرتز وعمل بشكل صحيح، مخفِّضًا عدة خطوط تغذية 10kV (خطوط C، D، E، F، G). عملت جميع المعدات الثانوية كما هو متوقع.

مراجعة على الأرض

قفز المحول A لمحطة التحويل 110kV بشكل صحيح بسبب عمل الحماية، وعمل UFLS، قطع خطوط C، D، E، F، وG. أصدرت المحولات في محطة التحويل إشارات القفز، مما أدى إلى تفعيل FA. تم تحديد العطل بين المحول في محطة التحويل والمحول الأول في الخط. تم تفعيل FA على جميع الخمس خطوط، حيث تم تحديد العطل بين منفذ محطة التحويل والمحول الأول. ومع ذلك، لم يتم العثور على أي عطل أثناء الفحص على الأرض، مما يؤكد أن عملية FA كانت خاطئة.

الحل

• تعزيز التزامن لمعلومات تخفيف الحمل. بالنسبة للخطوط التي تتمتع بحماية UFLS/UVLS، توفير دعم لحظر وظائف نقل الحمل التلقائية.

• تنفيذ حجب قوي لنقل الحمل: في أنظمة FA المركزية التلقائية بالكامل، عند استلام إشارة تخفيف الحمل، قم فوراً بحظر وظيفة تنفيذ FA للخطوط المتضررة.