Quais Conflitos Existem Entre FA e UFLS nos Sistemas de Energia e Como Resolvê-los

A Automação de Alimentadores (FA) e a Desconexão de Carga em Baixa Frequência (UFLS) são dois mecanismos críticos de proteção e controle em sistemas de energia. Embora ambos visem garantir a operação segura e estável do sistema, apresentam potenciais conflitos na lógica e no tempo que exigem coordenação cuidadosa.

Automação de Alimentadores (FA): Lida principalmente com falhas locais em alimentadores (por exemplo, curtos-circuitos, falhas à terra) em redes de distribuição. Seu objetivo é localizar e isolar rapidamente as seções com falhas e restaurar a energia nas áreas sem falhas por meio da reconfiguração da rede usando interruptores. A FA enfatiza a rápida restauração local de energia.

Desconexão de Carga em Baixa Frequência (UFLS): Responde a quedas severas de frequência na rede interconectada (por exemplo, devido ao desligamento de geradores, aumento súbito de carga ou desconexão de linhas de ligação causando déficit de energia). Sistematicamente desliga cargas não críticas predeterminadas para evitar o colapso de frequência, restaurar o equilíbrio de energia e estabilizar a frequência do sistema. A UFLS prioriza a segurança geral da frequência do sistema.

Desconexão de Carga em Baixa Tensão (UVLS): Monitora a tensão do sistema em tempo real. Quando a tensão cai abaixo de um limite pré-definido, o esquema UVLS determina se deve atuar com base em lógica predefinida. Se as condições forem atendidas, desliga sequencialmente as cargas para reduzir a demanda de potência reativa ou aumentar o suporte reativo, restaurando a tensão para níveis normais.

Exemplos de Casos de Conflito

• Caso 1: Em 2019, na América do Norte, a restauração de energia induzida pela FA desencadeou um colapso de frequência secundário.

• Caso 2: Em 2020, no leste da China, a operação da FA após uma falha de curto-circuito causou a ativação errônea da UFLS.

• Caso 3: Em 2021, a desconexão de um parque eólico desencadeou ações sobrepostas entre a UFLS e a FA.

• Caso 4: Em 2022, durante um tufão no sul da China, a reconfiguração da rede FA levou a um excesso de desconexão de carga.

Descrição do Evento

Em 2022, a Linha A de 110kV e a Linha B conectada à rede de uma usina estavam operando na Seção I do barramento de uma subestação de 110kV. Uma falha na Linha A causou o disparo do Interruptor A. No entanto, como o interruptor da Linha B da usina permaneceu fechado, a energia continuou sendo fornecida à subestação. Como resultado, a tensão na Seção I do barramento não caiu abaixo do limite de baixa tensão, impedindo que o interruptor automático de transferência (ATS) de 110kV fosse iniciado. Da mesma forma, a usina forneceu energia através do Transformador Número 1 aos Barramentos I e IV de 10kV, cujas tensões também permaneceram acima do limite, então o ATS de 10kV não foi ativado.

À medida que a usina continuava a fornecer carga, a frequência do sistema diminuiu gradualmente. 5,3 segundos após o disparo do Interruptor A, a frequência caiu para 48,2 Hz. O dispositivo de separação de baixa tensão e baixa frequência da usina, configurado em 47 Hz e 0,5 s, não operou. No entanto, o relé UFLS da subestação, configurado em 48,25 Hz e 0,3 s, detectou a frequência de 48,12 Hz e operou corretamente, desligando várias alimentações de 10kV (Linhas C, D, E, F, G). Todo o equipamento secundário operou conforme esperado.

Revisão no Local

O Interruptor A da subestação de 110kV disparou corretamente devido à ação de proteção, e a UFLS operou, desconectando as Linhas C, D, E, F e G. Os interruptores da subestação emitiram sinais de disparo, acionando a ativação da FA. A falha foi identificada entre o interruptor da subestação e o primeiro interruptor da linha. A FA foi iniciada em todas as cinco linhas, localizando a falha entre a saída da subestação e o primeiro interruptor. No entanto, nenhuma falha foi encontrada durante a inspeção no local, confirmando uma operação falsa da FA.

Solução

• Aprimorar a sincronização das informações de desconexão de carga. Para linhas com proteção UFLS/UVLS, apoiar o bloqueio de funções automáticas de transferência de carga.

• Implementar bloqueio robusto de transferência de carga: em esquemas FA centralizados totalmente automáticos, ao receber um sinal de desconexão de carga, bloquear imediatamente a função de execução da FA para as linhas afetadas.