Que Conflitos Existen Entre FA e UFLS nos Sistemas Eléctricos e Como Resolverlos

A automación de alimentación (FA) e a descarga de carga por baixa frecuencia (UFLS) son dous mecanismos críticos de protección e control nos sistemas eléctricos. Aínda que ambos teñen como obxectivo asegurar un funcionamento seguro e estable do sistema, presentan potenciais conflictos na lóxica e no tempo que requiren unha coordinación cuidadosa.

A automación de alimentación (FA): Aborda principalmente as fallos locais nas alimentacións de distribución (por exemplo, curtos circuitos, fallos a terra). O seu obxectivo é localizar e aislar rapidamente as seccións con fallos e restabelecer o suministro eléctrico ás áreas sen fallos mediante a reconfiguración da rede usando interruptores. A FA enfatiza a rápida restauración local do suministro eléctrico.

A descarga de carga por baixa frecuencia (UFLS): Responde a caídas graves de frecuencia na rede interconectada (por exemplo, debido ao salto de xeradores, aumento súbito de carga ou desconexión de liñas de conexión que causan déficit de potencia). Descarta sistematicamente cargas non críticas predeterminadas para evitar o colapso de frecuencia, restabelecer o equilibrio de potencia e estabilizar a frecuencia do sistema. A UFLS prioriza a seguridade global da frecuencia do sistema.

A descarga de carga por baixa tensión (UVLS): Monitoriza a tensión do sistema en tempo real. Cando a tensión desce por debaixo dun umbral predefinido, o esquema UVLS determina se actuará segundo a lóxica predefinida. Se se cumpren as condicións, descarta secuencialmente as cargos para reducir a demanda de potencia reactiva ou aumentar o soporte reactivo, así restabelecendo a tensión a niveis normais.

Exemplos de casos de conflito

• Caso 1: En 2019, en América do Norte, a restauración de potencia inducida pola FA provocou un colapso secundario de frecuencia.

• Caso 2: En 2020, no leste de China, a operación da FA tras un fallo de curto circuito provocou a activación errónea da UFLS.

• Caso 3: En 2021, a desconexión dun parque eólico provocou accións superpostas entre a UFLS e a FA.

• Caso 4: En 2022, durante un tifón no sur de China, a reconfiguración da rede da FA levou a unha descarga excesiva de carga.

Descrición do evento

En 2022, a liña de 110kV A e a liña B conectada á rede dunha central eléctrica estaban operando na Sección I do barramento dunha subestación de 110kV. Un fallo na liña A provocou que o interruptor A saltase. No entanto, xa que o interruptor da liña B da central permanecía pechado, continuouse suministrando potencia á subestación. Como resultado, a tensión na Sección I do barramento non caiu por debaixo do umbral de baixa tensión, evitando que o interruptor de transferencia automática (ATS) de 110kV iniciase. Da mesma forma, a central suministraba potencia vía transformador número 1 aos barramentos de 10kV I e IV, cuxas tensións tamén permanecían por encima do umbral, polo que o ATS de 10kV non se activou.

Ao continuar a central suministrando carga, a frecuencia do sistema diminuíu gradualmente. 5,3 segundos despois de que o interruptor A saltase, a frecuencia caeu a 48,2 Hz. O dispositivo de separación por baixa tensión e baixa frecuencia da central, axustado a 47 Hz e 0,5 s, non funcionou. No entanto, o relé UFLS da subestación, axustado a 48,25 Hz e 0,3 s, detectou unha frecuencia de 48,12 Hz e funcionou correctamente, descartando varias alimentacións de 10kV (liñas C, D, E, F, G). Todo o equipo secundario funcionou como se esperaba.

Revisión in situ

O interruptor A da subestación de 110kV saltou correctamente debido á acción de protección, e a UFLS funcionou, desconectando as liñas C, D, E, F e G. Os interruptores da subestación emitiron sinais de salto, activando a FA. O fallo foi identificado entre o interruptor da subestación e o primeiro interruptor da liña. A FA iniciouse en todas as cinco liñas, localizando o fallo entre a saída da subestación e o primeiro interruptor. No entanto, non se atopou ningún fallo durante a inspección in situ, confirmando unha operación falsa da FA.

Solución

• Mellorar a sincronización da información de descarga de carga. Para as liñas con protección UFLS/UVLS, apoiar o bloqueo das funcións de transferencia automática de carga.

• Implementar un bloqueo robusto da transferencia de carga: en esquemas FA centralizados totalmente automáticos, ao recibir un sinal de descarga de carga, bloquear inmediatamente a función de execución da FA para as liñas afectadas.