Hvad er konflikterne mellem FA og UFLS i kraftsystemer og hvordan løser man dem

Feeder Automation (FA) og Under-Frequency Load Shedding (UFLS) er to kritiske beskyttelses- og styringsmekanismer i strømsystemer. Selvom begge har til formål at sikre sikkert og stabil systemdrift, indebærer de potentielle konflikter i logik og timing, der kræver omhyggelig koordinering.

Feeder Automation (FA): Behandler primært lokale feederfejl (fx kortslutninger, jordfejl) i distributionsnet. Dens mål er hurtigt at lokalisere og isolere fejlede dele og genoprette strøm til ikke-fejlede områder gennem netværkskonfiguration ved hjælp af skifter. FA lægger vægt på hurtig lokal strømgenoprettelse.

Under-Frequency Load Shedding (UFLS): Reagerer på alvorlige frekvensnedgang i det forbundne net (fx pga. generatorstop, pludselig belastningsstigning eller tie-line frakobling, der forårsager mangel på effekt). Det aflaster systematisk prædefinerede ikke-vitale belastninger for at forhindre frekvenskollaps, genoprette effektbalance og stabilisere systemfrekvensen. UFLS prioriterer den samlede systemfrekvenssikkerhed.

Under-Voltage Load Shedding (UVLS): Overvåger systemspændingen i realtid. Når spændingen falder under en prædefineret tærskel, bestemmer UVLS-schemat, om det skal handle baseret på prædefineret logik. Hvis betingelserne er opfyldt, aflaster det sekventielt belastninger for at reducere reaktiv effektbehov eller forbedre reaktiv støtte, hvilket gør, at spændingen bliver genoprettet til normale niveauer.

Konflikttilfæls eksempler

• Tilfælde 1: I 2019 i Nordamerika forårsagede FA-induceret strømgenoprettelse en sekundær frekvenskollaps.

• Tilfælde 2: I 2020 i Øst-Kina forårsagede FA-drift efter en kortslutning fejlaktig UFLS-aktivering.

• Tilfælde 3: I 2021 forårsagede vindparkens frakobling overlappende handlinger mellem UFLS og FA.

• Tilfælde 4: I 2022 under en tyfon i Syd-Kina førte FA-netværkskonfiguration til for høj belastningsaflastning.

Begivenhedsbeskrivelse

I 2022 var 110kV Linje A og en kraftværks grid-forbundet Linje B i drift på Bus Section I af et 110kV underværk. En fejl på Linje A forårsagede, at Skifter A blev afbrudt. Da kraftværkets Skifter B dog fortsatte lukket, blev strøm stadig leveret til underværket. Derfor faldt ikke spændingen på Bus Section I under undervoltage-tærsklen, hvilket forhindrede 110kV automatisk overførselskryds (ATS) i at aktiveres. Ligeledes leverede kraftværket strøm via Transformer Nr. 1 til 10kV Busser I og IV, hvis spændinger også forblev over tærsklen, så 10kV ATS blev ikke aktiveret.

Da kraftværket fortsatte med at levere belastning, sank systemfrekvensen gradvist. 5,3 sekunder efter Skifter A blev afbrudt, faldt frekvensen til 48,2 Hz. Kraftværkets undervoltage- og underfrequency-separationssystem, indstillet på 47 Hz og 0,5 s, blev ikke aktiveret. Men underværkets UFLS-relæ, indstillet på 48,25 Hz og 0,3 s, registrerede frekvensen på 48,12 Hz og aktiverede korrekt, ved at aflaste flere 10kV feeders (Linjer C, D, E, F, G). Alt sekundærudstyr fungerede som forventet.

Stedlig gennemgang

Skifter A på 110kV underværket blev korrekt afbrudt pga. beskyttelsesaktion, og UFLS blev aktiveret, ved at frakoble Linjer C, D, E, F og G. Underværkets skiftere udsendte afbrydelsessignaler, hvilket aktiverede FA. Fejlen blev identificeret mellem underværkets skifter og den første linjeskifter. FA blev aktiveret på alle fem linjer, idet fejlen blev lokaliseret mellem underværkets udgang og den første skifter. Dog blev ingen fejl fundet under stedlig gennemgang, hvilket bekræftede en falsk FA-operation.

Løsning

• Forbedr synkronisering af belastningsaflastningsinformation. For linjer med UFLS/UVLS-beskyttelse, understøt blokering af automatiske belastningsoverførselsfunktioner.

• Implementér robust belastningsoverførselsblokering: i fuldt automatiske centraliserede FA-schemas, når et belastningsaflastningssignal modtages, bloker umiddelbart FA-udførelsesfunktionen for de påvirkede linjer.