전력 시스템에서 FA와 UFLS 사이의 충돌은 무엇이며 이를 어떻게 해결할 수 있는가
피더 자동화(FA)와 저주파 부하 차단(UFLS)은 전력 시스템에서 두 가지 중요한 보호 및 제어 메커니즘입니다. 둘 다 안전하고 안정적인 시스템 운영을 목표로 하지만, 논리와 타이밍에서 잠재적인 충돌이 있어 신중한 조정이 필요합니다.
피더 자동화(FA): 주로 배전 네트워크에서의 지역 피더 고장(예: 단락, 접지 고장)을 해결합니다. 그 목적은 스위치를 사용하여 네트워크 재구성을 통해 고장된 구간을 신속히 찾고 격리하고, 비고장 지역에 전력을 복구하는 것입니다. FA는 신속한 지역 전력 복구를 강조합니다.
저주파 부하 차단(UFLS): 상호 연결된 그리드에서 심각한 주파수 하락(예: 발전기 트립, 갑작스러운 부하 증가, 또는 티라인 분리로 인한 전력 부족)에 대응합니다. 사전 지정된 비중요 부하를 체계적으로 차단하여 주파수 붕괴를 방지하고, 전력 균형을 회복하며, 시스템 주파수를 안정화합니다. UFLS는 전체 시스템 주파수 보안을 우선시합니다.
저전압 부하 차단(UVLS): 시스템 전압을 실시간으로 모니터링합니다. 전압이 미리 설정된 임계값 아래로 떨어질 때, UVLS 스키마는 사전 정의된 논리를 기반으로 작동 여부를 결정합니다. 조건이 충족되면 순차적으로 부하를 차단하여 무효 전력 수요를 줄이거나 무효 지원을 강화하여 전압을 정상 수준으로 복원합니다.
충돌 사례 예
사례 1: 2019년, 북미에서 FA로 인한 전력 복구가 2차 주파수 붕괴를 유발했습니다.
사례 2: 2020년, 동중국에서 단락 고장 후 FA 작동이 잘못된 UFLS 활성화를 초래했습니다.
사례 3: 2021년, 풍력 발전소 분리가 UFLS와 FA 사이의 중복 작업을 유발했습니다.
사례 4: 2022년, 남중국의 태풍 동안 FA 네트워크 재구성이 과도한 부하 차단을 초래했습니다.
사건 설명
2022년, 110kV A선과 발전소의 그리드 연결 B선이 110kV 변전소의 I버스 섹션에서 운전 중이었습니다. A선의 고장으로 스위치 A가 트립되었습니다. 그러나 발전소의 B선 스위치가 닫힌 상태로 유지되어 변전소에 전력 공급이 계속되었습니다. 결과적으로 I버스 섹션의 전압은 저전압 임계값 아래로 떨어지지 않아 110kV 자동 전환 스위치(ATS)가 작동하지 않았습니다. 마찬가지로, 발전소는 변압기 1번을 통해 10kV 버스 I와 IV에 전력을 공급하였으며, 이들의 전압 역시 임계값 이상으로 유지되어 10kV ATS가 작동하지 않았습니다.
발전소가 계속해서 부하를 공급하면서 시스템 주파수가 점차 감소했습니다. 스위치 A가 트립된 후 5.3초 후, 주파수는 48.2 Hz로 떨어졌습니다. 발전소의 저전압 및 저주파 분리 장치(설정 주파수 47 Hz, 시간 0.5 s)는 작동하지 않았습니다. 그러나 변전소의 UFLS 계전기(설정 주파수 48.25 Hz, 시간 0.3 s)는 48.12 Hz의 주파수를 감지하여 정확하게 작동하여 여러 10kV 피더(C, D, E, F, G선)를 차단하였습니다. 모든 2차 설비가 예상대로 작동했습니다.
현장 검토
110kV 변전소의 스위치 A는 보호 동작으로 올바르게 트립되었고, UFLS가 작동하여 C, D, E, F, G선을 분리하였습니다. 변전소 스위치들은 트립 신호를 발송하여 FA 작동을 유발했습니다. 고장은 변전소 스위치와 첫 번째 선 스위치 사이에서 확인되었습니다. FA는 5개의 선 모두에서 작동하여 변전소 출구와 첫 번째 스위치 사이의 고장을 확인하였습니다. 그러나 현장 검사에서는 고장이 발견되지 않았으며, 이것은 잘못된 FA 작동임을 확인하였습니다.
해결책
부하 차단 정보의 동기화를 강화합니다. UFLS/UVLS 보호가 있는 선에 대해서는 자동 부하 전환 기능의 차단을 지원합니다.
강력한 부하 전환 차단을 구현합니다: 완전 자동 집중식 FA 시스템에서 부하 차단 신호를 받으면 즉시 해당 선에 대한 FA 실행 기능을 차단합니다.
