چه تضادهایی بین FA و UFLS در سیستم های قدرت وجود دارد و چگونه آنها را حل کنیم

پردازش خودکار خطوط تغذیه (FA) و کاهش بار در زیر فرکانس (UFLS) دو مکانیزم حفاظتی و کنترلی مهم در سیستم‌های برق هستند. اگرچه هر دو به منظور تضمین عملکرد ایمن و پایدار سیستم طراحی شده‌اند، اما در منطق و زمانبندی آنها تضادهایی وجود دارد که نیازمند هماهنگی دقیق هستند.

پردازش خودکار خطوط تغذیه (FA): عمدتاً به خطاهاي محلی خطوط تغذیه (مانند کاستی و گرانی) در شبکه‌های توزیع می‌پردازد. هدف آن شناسایی و جدا کردن بخش‌های خراب و بازگرداندن برق به مناطق غیرخراب از طریق بازآرایی شبکه با استفاده از سوئیچ‌ها است. FA بر بازگرداندن سریع برق در سطح محلی تأکید دارد.

کاهش بار در زیر فرکانس (UFLS): به کاهش شدید فرکانس در شبکه متصل (مانند بروز مشکل در ژنراتور، افزایش ناگهانی بار یا قطع رابطه خطوط تغذیه باعث کمبود توان) واکنش نشان می‌دهد. این سیستم به صورت سیستماتیک بارهای غیرضروری پیش‌تعیین شده را کاهش می‌دهد تا از فرکانس پایین جلوگیری کند، تعادل توان را بازیابی کند و فرکانس سیستم را پایدار کند. UFLS بر امنیت فرکانس کل سیستم تأکید دارد.

کاهش بار در زیر ولتاژ (UVLS): ولتاژ سیستم را به صورت زنده مورد نظارت قرار می‌دهد. وقتی ولتاژ زیر حد تعیین شده بیفت، طرح UVLS بر اساس منطق پیش‌تعیین شده تصمیم می‌گیرد که آیا باید عمل کند یا نه. اگر شرایط مورد نظر برقرار باشد، بارها را به صورت متوالی کاهش می‌دهد تا تقاضای توان راکتیو را کاهش دهد یا حمایت راکتیو را افزایش دهد و بنابراین ولتاژ را به حالت عادی بازگرداند.

مثال‌های تعارض

• مثال ۱: در سال ۲۰۱۹، در آمریکای شمالی، بازگرداندن برق توسط FA یک فرکانس پایین ثانویه را ایجاد کرد.

• مثال ۲: در سال ۲۰۲۰، در شرق چین، عملیات FA پس از یک خطا کوتاه مداری باعث فعال شدن اشتباه UFLS شد.

• مثال ۳: در سال ۲۰۲۱، قطعی بادی باعث عملیات همزمان UFLS و FA شد.

• مثال ۴: در سال ۲۰۲۲، در طوفانی در جنوب چین، بازآرایی شبکه توسط FA باعث کاهش بیش از حد بار شد.

توصیف رویداد

در سال ۲۰۲۲، خط ۱۱۰kV A و خط B متصل به شبکه یک نیروگاه در بخش I بوس یک زیرستان ۱۱۰kV در حال عملیات بودند. خطا در خط A باعث قطع کلید A شد. اما چون کلید خط B نیروگاه بسته ماند، تأمین برق به زیرستان ادامه یافت. بنابراین، ولتاژ بخش I بوس زیرستان زیر حد کاهش ولتاژ نرسید و کلید انتقال خودکار (ATS) ۱۱۰kV فعال نشد. به طور مشابه، نیروگاه از طریق ترانسفورماتور شماره ۱ برق را به بوس‌های ۱۰kV I و IV تأمین کرد که ولتاژ آنها نیز بالاتر از حد بود و بنابراین ATS ۱۰kV فعال نشد.

با ادامه تأمین بار توسط نیروگاه، فرکانس سیستم به تدریج کاهش یافت. ۵.۳ ثانیه پس از قطع کلید A، فرکانس به ۴۸.۲ Hz رسید. دستگاه جدا شدن تحت ولتاژ و زیر فرکانس نیروگاه که در ۴۷ Hz و ۰.۵ ثانیه تنظیم شده بود، عمل نکرد. اما رله UFLS زیرستان که در ۴۸.۲۵ Hz و ۰.۳ ثانیه تنظیم شده بود، فرکانس ۴۸.۱۲ Hz را تشخیص داد و به درستی عمل کرد و چند خط ۱۰kV (خطوط C، D، E، F، G) را کاهش داد. تمام دستگاه‌های ثانویه به صورت منتظره عمل کردند.

بررسی محلی

کلید A زیرستان ۱۱۰kV به درستی به دلیل عملکرد حفاظتی قطع شد و UFLS عمل کرد و خطوط C، D، E، F و G را قطع کرد. کلیدهای زیرستان سیگنال‌های قطع را ارسال کردند که FA را فعال کرد. خطا بین کلید زیرستان و اولین کلید خط تشخیص داده شد. FA در همه پنج خط شروع شد و خطا را بین خروجی زیرستان و اولین کلید تشخیص داد. اما در بررسی محلی هیچ خطا پیدا نشد که عملیات FA غلط بود را تأیید کرد.

راه حل

• همگام‌سازی اطلاعات کاهش بار را افزایش دهید. برای خطوط با حفاظت UFLS/UVLS، حمایت از مسدود کردن توابع انتقال بار خودکار.

• اجرای مسدود کردن قوی انتقال بار: در طرح‌های FA مرکزی کاملا خودکار، در صورت دریافت سیگنال کاهش بار، فوراً عملکرد FA برای خطوط مربوطه را مسدود کنید.