Quins conflictes existeixen entre FA i UFLS en els sistemes elèctrics i com resoldre'ls?

L'automatització de l'alimentador (FA) i la desconexió de càrrega per freqüència baixa (UFLS) són dos mecanismes crítics de protecció i control en sistemes elèctrics. Tot i que tots dos tenen com a objectiu assegurar una operació segura i estable del sistema, presenten conflictes potencials en la lògica i la sincronització que requereixen una coordinació cuidadosa.

Automatització de l'alimentador (FA): Es centra principalment en les faults locals de l'alimentador (per exemple, circuits tancats, faults a terra) en les xarxes de distribució. El seu objectiu és localitzar ràpidament i aïllar les seccions amb faults i restablir l'energia als àmbits sense faults mitjançant la reconfiguració de la xarxa utilitzant interruptors. La FA fa èmfasi en la restauration ràpida de l'energia a nivell local.

Desconexió de càrrega per freqüència baixa (UFLS): Respon a baixades severes de la freqüència en la xarxa interconnectada (per exemple, degut a la desconnexió de generadors, augment brusc de la càrrega o desconnexió de línies d'interconnexió que causen un deficit d'energia). Desconecta sistemàticament càrregues no crítiques predefinides per prevenir el col·lapse de la freqüència, restablir l'equilibri de l'energia i estabilitzar la freqüència del sistema. L'UFLS priorititza la seguretat de la freqüència del sistema en general.

Desconexió de càrrega per tensió baixa (UVLS): Monitoritza la tensió del sistema en temps real. Quan la tensió cau per sota d'un llindar preestablert, l'esquema UVLS determina si actuar basant-se en una lògica predefinida. Si es compleixen les condicions, desconnecta seqüencialment càrregues per reduir la demanda de potència reactiva o augmentar el suport reactiv, així restablint la tensió a nivells normals.

Exemples de casos de conflicte

• Cas 1: El 2019, a Amèrica del Nord, la restauration de l'energia provocada per la FA va desencadenar un segon col·lapse de la freqüència.

• Cas 2: El 2020, a Xina Oriental, l'operació de la FA després d'una fault de circuit tancat va causar una activació errònia de l'UFLS.

• Cas 3: El 2021, la desconnexió d'un parc eòlic va desencadenar accions superposades entre l'UFLS i la FA.

• Cas 4: El 2022, durant un tifó a Xina Meridional, la reconfiguració de la xarxa de la FA va portar a una desconexió excessiva de càrrega.

Descripció de l'esdeveniment

El 2022, la Línia A de 110kV i la Línia B de connexió a la xarxa d'una central elèctrica estaven operant en la Secció I del bus d'una subestació de 110kV. Una fault en la Línia A va fer que l'interruptor A es desconnectés. No obstant això, ja que l'interruptor de la Línia B de la central es mantingué tancat, l'energia continuà a ser suministrada a la subestació. Com a resultat, la tensió a la Secció I del bus no va caure per sota del llindar de baixa tensió, evitant que l'interruptor automàtic de transferència (ATS) de 110kV s'iniciés. De manera similar, la central suministrava energia a través del Transformador Número 1 als Buses I i IV de 10kV, la tensió dels quals també es mantingué per sobre del llindar, per tant, l'ATS de 10kV no s'activà.

Com la central continuà a suministrar càrrega, la freqüència del sistema va anar disminuint gradualment. 5,3 segons després de la desconnexió de l'interruptor A, la freqüència va caure a 48,2 Hz. El dispositiu de separació per baixa tensió i baixa freqüència de la central, configurat a 47 Hz i 0,5 s, no actuà. No obstant això, el relé UFLS de la subestació, configurat a 48,25 Hz i 0,3 s, detectà una freqüència de 48,12 Hz i funcionà correctament, desconectant diverses alimentacions de 10kV (Línies C, D, E, F, G). Tots els equips secundaris funcionaren com s'esperava.

Revisió in situ

L'interruptor A de la subestació de 110kV es desconnectà correctament per acció de protecció, i l'UFLS actuà, desconectant les Línies C, D, E, F i G. Els interruptors de la subestació van emitir senyals de desconnexió, desencadenant l'activació de la FA. La fault es va identificar entre l'interruptor de la subestació i el primer interruptor de línia. La FA s'inicià en totes cinc línies, localitzant la fault entre la sortida de la subestació i el primer interruptor. No obstant això, no es va trobar cap fault durant la inspecció in situ, confirmant una operació falsa de la FA.

Solució

• Millorar la sincronització de la informació de desconexió de càrrega. Per a les línies amb protecció UFLS/UVLS, suportar el bloqueig de les funcions d'automàtica transferència de càrrega.

• Implementar un bloqueig robust de la transferència de càrrega: en esquemes de FA centralitzats totalment automàtics, al rebre un senyal de desconexió de càrrega, bloquejar immediatament la funció d'execució de la FA per a les línies afectades.