¿Qué Conflictos Existen Entre FA y UFLS en los Sistemas Eléctricos y Cómo Resolverlos?

La Automatización de Alimentadores (FA) y la Desconexión de Carga por Frecuencia Baja (UFLS) son dos mecanismos críticos de protección y control en los sistemas de energía. Aunque ambos buscan garantizar una operación del sistema segura y estable, presentan potenciales conflictos en lógica y temporización que requieren una coordinación cuidadosa.

Automatización de Alimentadores (FA): Se ocupa principalmente de las fallas locales de alimentadores (por ejemplo, cortocircuitos, fallas a tierra) en las redes de distribución. Su objetivo es localizar y aislar rápidamente las secciones con fallas y restablecer el suministro de energía a las áreas no afectadas mediante la reconfiguración de la red usando interruptores. La FA enfatiza la restauración rápida de la energía local.

Desconexión de Carga por Frecuencia Baja (UFLS): Responde a caídas severas de frecuencia en la red interconectada (por ejemplo, debido a la desconexión de generadores, aumento súbito de la carga, o desconexión de líneas de interconexión que causan un déficit de potencia). Sistematiza la desconexión de cargas no críticas predefinidas para evitar el colapso de la frecuencia, restablecer el equilibrio de potencia y estabilizar la frecuencia del sistema. La UFLS prioriza la seguridad de la frecuencia del sistema en general.

Desconexión de Carga por Baja Tensión (UVLS): Monitorea la tensión del sistema en tiempo real. Cuando la tensión cae por debajo de un umbral preestablecido, el esquema UVLS determina si debe actuar según la lógica predefinida. Si se cumplen las condiciones, desconecta secuencialmente las cargas para reducir la demanda de potencia reactiva o mejorar el soporte reactivo, lo que restablece la tensión a niveles normales.

Ejemplos de Casos de Conflicto

• Caso 1: En 2019, en Norteamérica, la restauración de energía inducida por la FA desencadenó un colapso de frecuencia secundario.

• Caso 2: En 2020, en el este de China, la operación de la FA después de una falla de cortocircuito causó una activación errónea de la UFLS.

• Caso 3: En 2021, la desconexión de un parque eólico desencadenó acciones superpuestas entre la UFLS y la FA.

• Caso 4: En 2022, durante un tifón en el sur de China, la reconfiguración de la red FA llevó a un exceso de desconexión de carga.

Descripción del Evento

En 2022, la Línea A de 110 kV y la Línea B conectada a la red de una planta de energía estaban operando en la Sección I del Bus de una subestación de 110 kV. Una falla en la Línea A causó que el Interruptor A saltara. Sin embargo, como el interruptor de la Línea B de la planta permaneció cerrado, el suministro de energía continuó hacia la subestación. Como resultado, la tensión en la Sección I del Bus no cayó por debajo del umbral de baja tensión, evitando que el interruptor automático de transferencia (ATS) de 110 kV se iniciara. De manera similar, la planta suministró energía a través del Transformador No. 1 a los Buses I y IV de 10 kV, cuyas tensiones también permanecieron por encima del umbral, por lo que el ATS de 10 kV no se activó.

A medida que la planta continuaba suministrando carga, la frecuencia del sistema disminuyó gradualmente. 5.3 segundos después de que el Interruptor A saltara, la frecuencia bajó a 48.2 Hz. El dispositivo de separación de baja tensión y baja frecuencia de la planta, configurado a 47 Hz y 0.5 s, no actuó. Sin embargo, el relé UFLS de la subestación, configurado a 48.25 Hz y 0.3 s, detectó la frecuencia de 48.12 Hz y actuó correctamente, desconectando varios alimentadores de 10 kV (Líneas C, D, E, F, G). Todo el equipo secundario funcionó como se esperaba.

Revisión en Sitio

El Interruptor A de la subestación de 110 kV saltó correctamente debido a la acción de protección, y la UFLS actuó, desconectando las Líneas C, D, E, F y G. Los interruptores de la subestación emitieron señales de salto, desencadenando la activación de la FA. Se identificó la falla entre el interruptor de la subestación y el primer interruptor de línea. La FA se inició en las cinco líneas, localizando la falla entre la salida de la subestación y el primer interruptor. Sin embargo, no se encontró ninguna falla durante la inspección en sitio, confirmando una operación falsa de la FA.

Solución

• Mejorar la sincronización de la información de desconexión de carga. Para las líneas con protección UFLS/UVLS, apoyar el bloqueo de las funciones de transferencia automática de carga.

• Implementar un bloqueo robusto de la transferencia de carga: en los esquemas FA centralizados completamente automáticos, al recibir una señal de desconexión de carga, bloquear inmediatamente la función de ejecución de la FA para las líneas afectadas.