Jaké konflikty existují mezi FA a UFLS v elektrických systémech a jak je řešit?
Automatizace vývodů (FA) a odpojování zátěže při podnížené frekvenci (UFLS) jsou dvě klíčové ochranné a řídící mechanismy v elektrických systémech. Ačkoli oba mají za cíl zajistit bezpečné a stabilní provozování systému, mohou mít potenciální konflikty v logice a časování, které vyžadují pečlivou koordinaci.
Automatizace vývodů (FA): Zabývá se především místními poruchami vývodů (např. krátké spojení, zemná vazba) v distribučních sítích. Cílem je rychle lokalizovat a izolovat porušené sekce a obnovit dodávku elektřiny do neporušených oblastí prostřednictvím překonfigurace sítě pomocí spínačů. FA zdůrazňuje rychlé místní obnovení dodávky elektřiny.
Odpojování zátěže při podnížené frekvenci (UFLS): Reaguje na závažné klesání frekvence v propojené síti (např. kvůli odpojení generátoru, náhlému zvýšení zátěže nebo odpojení spojovacího vedení, což způsobí deficit energie). Systémem se postupně odpojují předem určené nekritické zátěže, aby se zabránilo kolapsu frekvence, obnovil energetický rovnováha a stabilizovala frekvence systému. UFLS upřednostňuje celkovou bezpečnost frekvence systému.
Odpojování zátěže při podníženém napětí (UVLS): Monitoruje napětí systému v reálném čase. Pokud klesne pod nastavenou hranici, schéma UVLS rozhoduje o akci na základě předdefinované logiky. Pokud jsou splněny podmínky, postupně se odpojují zátěže, aby se snížila reaktivní zátěž nebo zlepšila reaktivní podpora, což vedlo by k obnovení normálního napětí.
Příklady konfliktů
Případ 1: V roce 2019 v Severní Americe obnovení dodávky elektřiny způsobené FA vyvolalo sekundární kolaps frekvence.
Případ 2: V roce 2020 v východní Číně operace FA po krátkém spojení způsobila nesprávné aktivace UFLS.
Případ 3: V roce 2021 odpojení větrné farmy vyvolalo překrývající se akce mezi UFLS a FA.
Případ 4: V roce 2022 během tajfunu v jižní Číně překonfigurace sítě FA vedla k nadměrnému odpojování zátěže.
Popis události
V roce 2022 byly 110kV vedení A a vedení B plynové stanice, které bylo připojeno k síti, v provozu na sběrnici I 110kV podstanice. Při poruše na vedení A došlo k odpojení spínače A. Protože však spínač vedení B plynové stanice zůstal uzavřen, pokračovala dodávka elektřiny do podstanice. Následkem toho napětí na sběrnici I nepadlo pod prah pro podnížené napětí, což zabránilo aktivaci automatického přepínacího spínače (ATS) 110kV. Podobně plynová stanice dodávala energii přes transformátor č. 1 na 10kV sběrnice I a IV, jejichž napětí také zůstalo nad prahem, takže ATS 10kV nebyl aktivován.
Jelikož plynová stanice pokračovala v dodávce zátěže, frekvence systému postupně klesala. 5,3 sekundy po odpojení spínače A klesla frekvence na 48,2 Hz. Odpojovací zařízení plynové stanice pro podnížené napětí a frekvenci nastavené na 47 Hz a 0,5 s nebylo aktivováno. Avšak relé UFLS podstanice nastavené na 48,25 Hz a 0,3 s detekovalo frekvenci 48,12 Hz a správně fungovalo, odpojilo několik 10kV vedení (C, D, E, F, G). Všechna sekundární zařízení fungovala podle očekávání.
Návštěva místnosti
Spínač A 110kV podstanice byl správně odpojen kvůli ochranné akci a UFLS fungoval, odpojil vedení C, D, E, F a G. Spínače podstanice vydaly signál k odpojení, což spustilo FA. Porucha byla identifikována mezi spínačem podstanice a prvním spínačem vedení. FA byla aktivována na všech pěti vedeních, identifikovala poruchu mezi vývodem podstanice a prvním spínačem. Nicméně, při místní inspekci nebyla žádná porucha nalezena, což potvrdilo falešnou aktivaci FA.
Řešení
Zlepšit synchronizaci informací o odpojování zátěže. Pro vedení s ochranou UFLS/UVLS podporovat blokování funkcí automatického přenosu zátěže.
Implementovat robustní blokování přenosu zátěže: v plně automatických centralizovaných schématech FA, okamžitě po přijetí signálu o odpojování zátěže, blokovat funkci provedení FA pro dotčená vedení.
