Hva konflikter finnes mellom FA og UFLS i kraftsystemer og hvordan løse dem

Feeder Automation (FA) og Under-Frequency Lastnedlegg (UFLS) er to viktige beskyttelses- og kontrollmekanismer i kraftsystemer. Mens begge har som mål å sikre trygg og stabil systemdrift, innebærer de potensielle konflikter i logikk og timing som krever omhuaktig koordinering.

Feeder Automation (FA): Hovedsakelig håndterer lokale feederfeil (for eksempel kortslutninger, jordfeil) i distribusjonsnett. Målet er å raskt lokalisere og isolere feilte deler og gjenopprette strøm til ikke-faultede områder gjennom nettomkonfigurasjon ved hjelp av skruer. FA legger vekt på rask lokal strømgjenoppretting.

Under-Frequency Lastnedlegg (UFLS): Reagerer på alvorlige frekvensnedgang i det sammenkoblede nettet (for eksempel på grunn av generatoravstopp, plutselig lastøkning eller koplingslinjeavkopling som fører til strømmangfold). Det nedlegger systematisk forhåndsbestemte ikke-kritiske laster for å forhindre frekvenskollaps, gjenopprette strømbalanser og stabilisere systemfrekvens. UFLS prioriterer total frekvenssikkerhet i systemet.

Under-Voltage Lastnedlegg (UVLS): Overvåker systemspenning i sanntid. Når spenningen faller under et forhåndsbestemt terskel, bestemmer UVLS-skjemaet om det skal reagere basert på fordefinert logikk. Hvis betingelsene er oppfylt, nedlegges laster sekvensielt for å redusere reaktiv effektkrav eller forbedre reaktiv støtte, dermed å gjenopprette spenningen til normale nivåer.

Konflikttilfeller

• Tilfelle 1: I 2019, i Nord-Amerika, utløste FA-indusert strømgjenoppretting en sekundær frekvensnedgang.

• Tilfelle 2: I 2020, i østlige Kina, forårsaket FA-drift etter en kortslutningsfeil feilaktig aktivering av UFLS.

• Tilfelle 3: I 2021, utløste vindparkens frakobling overlappende handlinger mellom UFLS og FA.

• Tilfelle 4: I 2022, under en orkan i sørlige Kina, førte FA-nettomkonfigurasjon til unødvendig lastnedlegg.

Hendelsesbeskrivelse

I 2022 opererte 110kV Linje A og en kraftverks nettforbindende Linje B på Bus Sektor I i en 110kV transformatorstasjon. En feil på Linje A forårsaket at Skru A trippet. Imidlertid, siden kraftverkets Skru B forble lukket, ble strøm fortsatt levert til transformatorstasjonen. Dette førte til at spenningen på Bus Sektor I ikke falt under undervoltage-terskel, noe som hindret 110kV automatiske overføringskryss (ATS) fra å initieres. På samme måte ble strøm levert via Transformer No. 1 til 10kV Busser I og IV, hvis spenninger også holdt seg over terskel, slik at 10kV ATS ikke aktiveres.

Da kraftverket fortsatte å levere last, sank systemfrekvensen gradvis. 5,3 sekunder etter at Skru A trippet, sank frekvensen til 48,2 Hz. Kraftverkets undervoltage- og underfrequency-skilleenhet, satt på 47 Hz og 0,5 s, fungerte ikke. Imidlertid, den 110kV transformatorstasjonens UFLS-relæ, satt på 48,25 Hz og 0,3 s, registrerte en frekvens på 48,12 Hz og fungerte korrekt, med å nedlegge flere 10kV feeder (Linjer C, D, E, F, G). All sekundærutstyr fungeret som forventet.

Stedlig gjennomgang

Skru A i 110kV transformatorstasjonen trippet korrekt på grunn av beskyttelsesvirksomhet, og UFLS fungerte, med å frakoble Linjer C, D, E, F og G. Transformatorstasjonens skruer sendte trip-signaler, som utløste FA-aktivitet. Feilen ble identifisert mellom transformatorstasjonens skru og den første linjeskruen. FA startet på alle fem linjer, lokaliserte feilen mellom transformatorstasjonens utgang og den første skruen. Imidlertid, ble ingen feil funnet under stedlig inspeksjon, som bekreftet en feilaktig FA-operasjon.

Løsning

• Forbedre synkronisering av lastnedleggsinformasjon. For linjer med UFLS/UVLS-beskyttelse, støtt blokkering av automatiske lastoverføringsfunksjoner.

• Implementer robust lastoverføringsblokkering: i fullautomatiske sentraliserte FA-skjemaer, ved mottak av en lastnedleggsignal, blokker umiddelbart FA-utføringsfunksjonen for de berørte linjene.