Milyen konfliktusok állnak fenn az FA és az UFLS között az energiarendszerekben és hogyan lehet ezeket megoldani?

A tápellátó rendszerekben a hálózati automatizálás (FA) és az alacsony frekvenciánál történő terhelés-leválasztás (UFLS) két kulcsfontosságú védelmi és vezérlési mechanizmus. Bár mindkettő célja a biztonságos és stabil rendszerűzemelés, logikai és időzítési konfliktusokat tartalmazhatnak, amelyeket óvatos koordinációval kell kezelni.

Hálózati automatizálás (FA): Főleg helyi hálózati hibákra (pl. rövidzárt, felfutás) reagál a szolgáltatóhálózatban. Célja a hibás részek gyors meghatározása, elkülönítése és a nem hibás területek energiaellátásának visszaállítása a hálózat újrakonfigurálásával kapcsolókkal. Az FA hangsúlyt fektet a helyi energiaellátás gyors helyreállítására.

Alacsony frekvenciánál történő terhelés-leválasztás (UFLS): Reagál súlyos frekvenciaesésre a kapcsolt hálózatban (pl. generátorok kiváltása, váratlan terhelésnövekedés, vagy csatlakozási vonalak szakadása által okozott teljesítményhiány miatt). Rendszeresen leválaszt előre meghatározott nem kritikus terheléseket, hogy megelőzze a frekvenciaösszeomlást, visszaállítsa a teljesítményegyensúlyt, és stabilizálja a rendszerfrekvenciát. Az UFLS prioritást ad a rendszerfrekvencia biztonságának.

Alacsony feszülten történő terhelés-leválasztás (UVLS): Valós időben figyeli a rendszer feszültségét. Ha a feszültség alá esik egy beállított küszöbérték alá, az UVLS eljárás előre meghatározott logikával dönti el, hogy cselekedjen-e. Ha a feltételek teljesülnek, sorban leválasztja a terheléseket, hogy csökkentse a reaktív teljesítményigényt vagy növelje a reaktív támogatást, így visszaállítva a feszültséget normál szintre.

Konfliktus esetei

• Esét 1: 2019-ben Észak-Amerikában az FA által indított energiaellátás visszaállítása másodlagos frekvenciaösszeomlást okozott.

• Esét 2: 2020-ban Kínában Keleti részén egy rövidzárt hiba után az FA működése téves UFLS aktiválást okozott.

• Esét 3: 2021-ben a szélpark lekapcsolódása UFLS és FA közötti felhalmozódó műveleteket eredményezett.

• Esét 4: 2022-ben Dél-Kínában egy tajfun során az FA hálózat újrakonfigurálása túlzott terhelés-leválasztást okozott.

Esemény leírása

2022-ben a 110 kV A vonal és a termelő település hálózathoz csatlakozó B vonala a 110 kV átalakotó állomás I buszszekcijén működött. Az A vonalon bekövetkezett hiba miatt az A kapcsoló kiváltotta. Mivel a termelő település B vonalának kapcsolója zárva maradt, az átalakotó állomás továbbra is ellátott energiával. Így az I buszszekció feszültsége nem esett alá a feszültségcsökkenési küszöbérték alá, ami megakadályozta a 110 kV automatikus átkapcsoló (ATS) aktiválását. Hasonlóképpen, a termelő település az 1-es transzformátoron keresztül a 10 kV I és IV buszokkal ellátott, amelyek feszültsége is a küszöbértéknél magasabb maradt, ezért a 10 kV ATS sem aktiválódott.

Ahogy a termelő település továbbra is ellátott terhelést, a rendszer frekvenciája lassan csökkent. Az A kapcsoló kiváltása után 5,3 másodperc múlva a frekvencia 48,2 Hz-re esett. A termelő település alacsony feszültség és frekvencia elválasztó berendezése, amely 47 Hz és 0,5 s beállításban működött, nem aktiválódott. Viszont az átalakotó állomás UFLS reléje, amely 48,25 Hz és 0,3 s beállításban működött, észlelte a 48,12 Hz frekvenciát, és helyesen működött, több 10 kV szolgáltatóvonalt (C, D, E, F, G) leválasztva. Minden másodlagos berendezés a vártnak megfelelően működött.

Térképen történő ellenőrzés

Az 110 kV átalakotó állomás A kapcsolója helyesen kiváltotta a védelmi működést, és az UFLS működött, leválasztva a C, D, E, F és G vonalakat. Az átalakotó állomás kapcsolói kiváltó jeleket küldtek, ami az FA aktiválását eredményezte. A hiba az átalakotó állomás kapcsolója és az első vonalkapcsoló között volt azonosítva. Az FA összes öt vonalon aktiválódott, a hibát az átalakotó állomás kimeneti és az első kapcsoló között helyezve. Azonban a helyszíni ellenőrzés során nincs hiba található, ami hamis FA működést jelzett.

Megoldás

• A terhelés-leválasztási információk szinkronizálásának javítása. Az UFLS/UVLS védelemmel ellátott vonalaknál támogassa az automatikus terhelésátadási funkciók blokkolását.

• Robusztus terhelésátadási blokkolás implementálása: teljesen automatikus központos FA rendszerekben, ha terhelés-leválasztási jelzést kap, azonnal blokkolja az FA végrehajtási funkciót az érintett vonalaknál.