چه تعارضاتی بین FA و UFLS در سیستم‌های برق وجود دارد و چگونه آن‌ها را حل کنیم

اتوماسیون خط تغذیه (FA) و کاهش بار در فرکانس پایین (UFLS) دو مکانیزم حفاظت و کنترل مهم در سیستم‌های برق هستند. اگرچه هر دو به منظور تضمین عملکرد ایمن و پایدار سیستم طراحی شده‌اند، اما منطق و زمان‌بندی آنها می‌تواند در صورت عدم هماهنگی دقیق، تضاد ایجاد کند.

اتوماسیون خط تغذیه (FA): عموماً به خطاها محلی در شبکه توزیع (مانند خوردگی کوتاه و خوردگی زمین) می‌پردازد. هدف آن یافتن و جدا کردن بخش‌های خطا دار و بازگرداندن توان به مناطق بدون خطا از طریق بازسازی شبکه با استفاده از سوئیچ‌ها است. FA بر بازگرداندن سریع توان محلی تأکید دارد.

کاهش بار در فرکانس پایین (UFLS): به کاهش شدید فرکانس در شبکه متصل (مانند قطع ناگهانی ژنراتور، افزایش ناگهانی بار یا قطع خطوط اتصال که باعث کمبود توان می‌شود) واکنش نشان می‌دهد. این روش به طور سیستماتیک بارهای غیرضروری مشخص شده را کاهش می‌دهد تا جلوگیری از فروپاشی فرکانس، بازیابی تعادل توان و پایدارسازی فرکانس سیستم را تضمین کند. UFLS بر امنیت فرکانس کلی سیستم تأکید دارد.

کاهش بار در ولتاژ پایین (UVLS): ولتاژ سیستم را در زمان واقعی می‌سنجد. هنگامی که ولتاژ زیر آستانه تنظیم شده برسد، طرح UVLS بر اساس منطق پیش‌تعیین شده تصمیم می‌گیرد که آیا باید عمل کند یا خیر. اگر شرایط برقرار باشند، بارها را به ترتیب کاهش می‌دهد تا تقاضای توان عکس را کاهش دهد یا پشتیبانی عکس را افزایش دهد، بنابراین ولتاژ را به سطح عادی بازگرداند.

نمونه‌های تضاد

• مثال ۱: در سال ۲۰۱۹، در آمریکای شمالی، بازگرداندن توان توسط FA یک فروپاشی فرکانس ثانویه را القا کرد.

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

• مثال ۳: در سال ۲۰۲۱، قطع اتصال مزرعه بادی باعث عملکرد همزمان UFLS و FA شد.

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

شرح رویداد

در سال ۲۰۲۲، خط ۱۱۰kV A و خط B اتصال تولیدکننده به بخش I باربر یک زیراستانیون ۱۱۰kV در حال عملکرد بود. خطا در خط A باعث قطع سوئیچ A شد. اما چون سوئیچ خط B تولیدکننده بسته ماند، تأمین توان به زیراستانیون ادامه یافت. بنابراین، ولتاژ بخش I باربر زیر آستانه کاهش ولتاژ نرسید و سوئیچ انتقال خودکار (ATS) ۱۱۰kV فعال نشد. به طور مشابه، تولیدکننده از طریق ترانسفورماتور شماره ۱ توان را به باربرهای ۱۰kV I و IV تأمین کرد که ولتاژ آنها نیز بالاتر از آستانه بود و ATS ۱۰kV فعال نشد.

با ادامه تأمین بار توسط تولیدکننده، فرکانس سیستم به تدریج کاهش یافت. ۵.۳ ثانیه پس از قطع سوئیچ A، فرکانس به ۴۸.۲ Hz رسید. دستگاه جدا شدن تحت ولتاژ و فرکانس پایین تولیدکننده که تنظیم شده بود در ۴۷ Hz و ۰.۵ ثانیه، عمل نکرد. اما رله UFLS زیراستانیون که تنظیم شده بود در ۴۸.۲۵ Hz و ۰.۳ ثانیه، فرکانس ۴۸.۱۲ Hz را تشخیص داد و صحیح عمل کرد، چند خط تغذیه ۱۰kV (خط‌های C، D، E، F، G) را کاهش داد. تمام تجهیزات ثانویه به صورت انتظاری عمل کردند.

بازبینی میدانی

سوئیช A زیراستانیون ۱۱۰kV به درستی به دلیل عملکرد حفاظتی قطع شد و UFLS عمل کرد، خط‌های C، D، E، F و G را قطع کرد. سوئیچ‌های زیراستانیون سیگنال قطع را ارسال کردند و FA فعال شد. خطا بین سوئیچ زیراستانیون و سوئیچ اول خط شناسایی شد. FA در همه پنج خط فعال شد و خطا بین خروجی زیراستانیون و سوئیچ اول شناسایی شد. اما در بازبینی میدانی هیچ خطای یافت نشد که عملکرد اشتباه FA را تأیید می‌کند.

راه حل

• همگام‌سازی اطلاعات کاهش بار را افزایش دهید. برای خط‌هایی که دارای حفاظت UFLS/UVLS هستند، از مسدود کردن توابع انتقال خودکار بار حمایت کنید.

• اجرای مسدود کردن محکم انتقال بار: در طرح‌های FA مرکزی کاملاً خودکار، دریافت سیگنال کاهش بار، فوراً تابع اجرای FA را برای خط‌های مربوطه مسدود کنید.