Welke conflicten bestaan tussen FA en UFLS in elektriciteitsnetwerken en hoe kunnen deze worden opgelost
Voedingautomatisering (FA) en onderfrequentielastafbraak (UFLS) zijn twee cruciale beschermings- en regelmechanismen in elektriciteitsnetwerken. Hoewel beide gericht zijn op veilige en stabiele systeemoperatie, brengen ze potentieel conflicterende logica en timing met zich mee die zorgvuldige coördinatie vereisen.
Voedingautomatisering (FA): Richt zich voornamelijk op lokale voedingsfouten (bijvoorbeeld kortsluitingen, aardlekkages) in distributienetwerken. Het doel is om snel de gefaalde secties te lokaliseren en te isoleren en de stroom aan niet-gefaalde gebieden via netwerkherconfiguratie met schakelaars te herstellen. FA legt de nadruk op snelle lokale stroomherstel.
Onderfrequentielastafbraak (UFLS): Reageert op ernstige frequentiedalingen in het verbonden netwerk (bijvoorbeeld als gevolg van generatoruitval, plotselinge lasttoename of loskoppeling van koppellijnen die leiden tot een vermogenstekort). Het schakelt systematisch vooraf geselecteerde niet-kritieke lasten uit om frequentie-inzinking te voorkomen, de stroombalans te herstellen en de systeemfrequentie te stabiliseren. UFLS geeft de prioriteit aan de algemene systeemfrequentieveiligheid.
Onderspanningslastafbraak (UVLS): Monitort de systeemspanning in real time. Wanneer de spanning onder een vooraf ingestelde drempel daalt, bepaalt het UVLS-systeem op basis van vooraf gedefinieerde logica of er actie moet worden ondernomen. Als de voorwaarden voldaan zijn, wordt er sequentieel last afgevoerd om de reactieve vermogendrempel te verlagen of de reactieve ondersteuning te versterken, waardoor de spanning naar normale niveaus wordt hersteld.
Voorbeelden van conflictgevallen
Voorbeeld 1: In 2019, in Noord-Amerika, veroorzaakte FA-geïnduceerde stroomherstel een secundaire frequentie-inzinking.
Voorbeeld 2: In 2020, in Oost-China, zorgde FA-operatie na een kortsluiting voor foute UFLS-activatie.
Voorbeeld 3: In 2021, werd door de afkoppeling van een windpark overlappende acties tussen UFLS en FA getriggerd.
Voorbeeld 4: In 2022, tijdens een tyfoon in Zuid-China, leidde FA-netwerkherconfiguratie tot excessief lastafvoeren.
Gebeurtenisbeschrijving
In 2022 waren de 110kV Lijn A en de koppellijn B van een energiecentrale in bedrijf op Bussectie I van een 110kV substation. Een fout op Lijn A zorgde ervoor dat Schakelaar A uitschakelde. Echter, omdat de schakelaar van de centrale's Lijn B gesloten bleef, werd de stroomverzorging aan het substation voortgezet. Hierdoor viel de spanning op Bussectie I niet onder de onderspanningsdrempel, waardoor de 110kV automatische overbrengschakelaar (ATS) niet geactiveerd werd. Op dezelfde manier leverde de centrale stroom via Transformatie No. 1 aan de 10kV Bussen I en IV, waarvan de spanning ook boven de drempel bleef, waardoor de 10kV ATS niet geactiveerd werd.
Terwijl de centrale de last bleef voorzien, daalde de systeemfrequentie geleidelijk. 5,3 seconden na het uitschakelen van Schakelaar A, daalde de frequentie tot 48,2 Hz. Het onderspannings- en onderfrequentiescheidingssysteem van de centrale, ingesteld op 47 Hz en 0,5 s, werkte niet. Echter, de UFLS-relais van het substation, ingesteld op 48,25 Hz en 0,3 s, detecteerde een frequentie van 48,12 Hz en werkte correct, waardoor verschillende 10kV voeders (Lijnen C, D, E, F, G) werden afgevoerd. Alle secundaire apparatuur werkte zoals verwacht.
Ter plaatse review
Schakelaar A van het 110kV substation schakelde correct uit door beschermingsactie, en UFLS werkte, waardoor Lijnen C, D, E, F en G werden afgekoppeld. De substation schakelaars gaven uitschakelsignalen, wat FA-activatie activeerde. De fout werd geïdentificeerd tussen de substation schakelaar en de eerste lijnschakelaar. FA werd geactiveerd op alle vijf lijnen, waardoor de fout tussen de substation uitgang en de eerste schakelaar werd gelokaliseerd. Tijdens de ter plaatse inspectie werd echter geen fout gevonden, wat een foute FA-activering bevestigde.
Oplossing
Versterk de synchronisatie van lastafbraakinformatie. Voor lijnen met UFLS/UVLS-bescherming, ondersteun het blokkeren van automatische lastoverdrachtsfuncties.
Implementeer robuuste lastoverdrachtsblokkering: bij volledig automatische centrale FA-schema's, blokkeer onmiddellijk de FA-uitvoeringsfunctie voor de betrokken lijnen bij ontvangst van een lastafbraaksignaal.
