Jakie Konflikty Istnieją Między FA a UFLS w Systemach Energetycznych i Jak Ich Rozwiązać

Automatyzacja linii (FA) i odrzucanie obciążeń przy niskiej częstotliwości (UFLS) to dwa kluczowe mechanizmy ochrony i sterowania w systemach energetycznych. Chociaż oba mają na celu zapewnienie bezpiecznej i stabilnej pracy systemu, mogą zawierać potencjalne konflikty w logice i czasie, które wymagają ostrożnej koordynacji.

Automatyzacja linii (FA): Głównie zajmuje się lokalnymi awariami linii (np. zwarcia, uszkodzenia ziemne) w sieciach dystrybucyjnych. Jej celem jest szybkie zlokalizowanie i izolowanie uszkodionych sekcji oraz przywrócenie energii do obszarów nieuszkodzonych poprzez rekonfigurację sieci za pomocą przełączników. FA podkreśla szybkie lokalne przywracanie zasilania.

Odrzucanie obciążeń przy niskiej częstotliwości (UFLS): Reaguje na poważne spadki częstotliwości w połączonej sieci (np. ze względu na odłączenie generatorów, nagły wzrost obciążenia lub rozłączenie linii wiązania powodujące deficyt mocy). Systematycznie odrzuca zaplanowane nieistotne obciążenia, aby zapobiec kolapsowi częstotliwości, przywrócić bilans mocy i stabilizować częstotliwość systemu. UFLS priorytetowo dba o bezpieczeństwo częstotliwości systemu.

Odrzucanie obciążeń przy niskim napięciu (UVLS): Monitoruje napięcie systemu w czasie rzeczywistym. Gdy napięcie spada poniżej ustawionej progiowej wartości, schemat UVLS decyduje, czy działać, opierając się na wcześniej zdefiniowanej logice. Jeśli warunki są spełnione, kolejno odrzuca obciążenia, aby zmniejszyć zapotrzebowanie na moc biorącą lub zwiększyć wsparcie biorące, co przywraca napięcie do normalnego poziomu.

Przykłady konfliktów

• Przykład 1: W 2019 roku w Ameryce Północnej, przywracanie zasilania przez FA wywołało drugi kolaps częstotliwości.

• Przykład 2: W 2020 roku we Wschodnim Chinach, działanie FA po awarii zwarcia spowodowało błędne aktywowanie UFLS.

• Przykład 3: W 2021 roku, odłączenie farmy wiatrowej spowodowało nakładające się działania między UFLS a FA.

• Przykład 4: W 2022 roku, podczas tajfunu w Południowych Chinach, rekonfiguracja sieci FA doprowadziła do nadmiernego odrzucania obciążeń.

Opis zdarzenia

W 2022 roku, linia 110kV A i linia B połączona z siecią elektrowni były w operacji na sekcji I szyny 110kV w podstacji 110kV. Awaria na linii A spowodowała wyłączenie przekaźnika A. Jednak ponieważ przekaźnik linii B elektrowni pozostał zamknięty, energia nadal była dostarczana do podstacji. W rezultacie napięcie na sekcji I szyny nie spadło poniżej progowej wartości niskiego napięcia, co uniemożliwiło uruchomienie automatycznego przekaźnika transferu (ATS) 110kV. Podobnie, elektrownia dostarczała energię poprzez transformator nr 1 do szyn 10kV I i IV, których napięcia również pozostały powyżej progu, co uniemożliwiło uruchomienie ATS 10kV.

Podczas gdy elektrownia kontynuowała dostarczanie obciążenia, częstotliwość systemu stopniowo spadała. 5,3 sekundy po wyłączeniu przekaźnika A, częstotliwość spadła do 48,2 Hz. Urządzenie separacji niskiego napięcia i niskiej częstotliwości elektrowni, ustawione na 47 Hz i 0,5 s, nie zadziałało. Jednak relé UFLS podstacji, ustawione na 48,25 Hz i 0,3 s, wykryło częstotliwość 48,12 Hz i zadziałało prawidłowo, odrzucając kilka lini 10kV (linie C, D, E, F, G). Wszystkie urządzenia wtórne działały zgodnie z oczekiwaniami.

Rewizja na miejscu

Przekaźnik A podstacji 110kV wyłączył się prawidłowo w wyniku działania ochrony, a UFLS zadziałało, odłączając linie C, D, E, F i G. Przekaźniki podstacji wydały sygnały wyłączenia, co spowodowało aktywację FA. Awaria została zidentyfikowana między przekaźnikiem podstacji a pierwszym przekaźnikiem linii. FA rozpoczęła się na wszystkich pięciu liniach, zlokalizowując awarię między wyjściem podstacji a pierwszym przekaźnikiem. Jednak podczas inspekcji na miejscu nie znaleziono żadnej awarii, co potwierdza fałszywe działanie FA.

Rozwiązanie

• Wzmocnienie synchronizacji informacji o odrzucaniu obciążeń. Dla lini z ochroną UFLS/UVLS, wspieraj blokowanie funkcji automatycznego transferu obciążeń.

• Wdrożenie solidnego blokowania transferu obciążeń: w całkowicie automatycznych centralnych systemach FA, po otrzymaniu sygnału o odrzuceniu obciążeń, natychmiast blokuj funkcję wykonawczą FA dla dotkniętych lini.