Vilka konflikter finns mellan FA och UFLS i elkraftsystem och hur löser man dem
Försörjningsautomatisering (FA) och underfrekvensbelastningsslagning (UFLS) är två kritiska skydd- och styrningsmekanismer i elkraftsystem. Medan båda syftar till att säkerställa ett säkert och stabilt systemdrift, innebär de potentiella konflikter i logik och tidsinställning som kräver noggrann samordning.
Försörjningsautomatisering (FA): Hanterar huvudsakligen lokala försörjningsfel (t.ex. kortslutningar, jordfel) i distributionsnät. Målet är att snabbt lokalisera och isolera felaktiga delar och återställa ström till icke-felaktiga områden genom nätomkonfiguration med hjälp av växlar. FA betonar snabb lokal strömåterställning.
Underfrekvensbelastningsslagning (UFLS): Reagerar på allvarliga frekvensfall i det sammankopplade nätet (t.ex. på grund av generatoravstängning, plötslig belastningsökning eller kopplingslinjeavkoppling som orsakar effekttillgångsfattigdom). Det slår systematiskt bort fördefinierade icke-kritiska laster för att förhindra frekvenskollaps, återställa effektbalans och stabilisera systemfrekvens. UFLS prioriterar den totala systemfrekvensens säkerhet.
Under-spänning-belastningsslagning (UVLS): Övervakar systemspänningen i realtid. När spänningen faller under en förinställd tröskel bestämmer UVLS-schemat om det ska agera baserat på fördefinierad logik. Om villkoren uppfylls slår det sekventiellt bort laster för att minska reaktiv effektbehov eller öka reaktivt stöd, vilket återställer spänningen till normala nivåer.
Konfliktexempel
Exempel 1: I 2019 i Nordamerika ledde FA-inducerad strömåterställning till en sekundär frekvenskollaps.
Exempel 2: I 2020 i östra Kina ledde FA-drift efter en kortslutningsfel till felaktig UFLS-aktivering.
Exempel 3: I 2021 ledde vindparkens avkoppling till överlappande åtgärder mellan UFLS och FA.
Exempel 4: I 2022 under en orkan i södra Kina ledde FA-nätomkonfiguration till för mycket belastningsslagning.
Händelsebeskrivning
I 2022 var 110kV Ledning A och en kraftverks anslutna Ledning B i drift på Bussektion I i en 110kV understation. Ett fel på Ledning A ledde till att Växel A slog ut. Men eftersom kraftverkets växel för Ledning B fortsatte vara stängd, fortsatte ström till understationen. Därför föll inte spänningen på Bussektion I under undervoltage-tröskeln, vilket förhindrade att 110kV automatiska överföringsswitchen (ATS) initierades. På liknande sätt levererade kraftverket energi via Transformer Nr 1 till 10kV Bussektioner I och IV, vars spänningar också förblev över tröskeln, så 10kV ATS aktiverades inte.
Eftersom kraftverket fortsatte att leverera last, sjönk systemfrekvensen gradvis. 5,3 sekunder efter att Växel A slog ut, sjönk frekvensen till 48,2 Hz. Kraftverkets undervoltage- och underfrekvensavkopplingssystem, inställt på 47 Hz och 0,5 s, aktiverades inte. Men understationens UFLS-relä, inställt på 48,25 Hz och 0,3 s, upptäckte frekvensen 48,12 Hz och aktiverades korrekt, släppte flera 10kV försörjningsledningar (Ledningar C, D, E, F, G). All sekundär utrustning fungerade som förväntat.
Platsbesiktning
110kV understationens Växel A slog ut korrekt på grund av skyddshandling, och UFLS aktiverades, kopplade bort Ledningar C, D, E, F och G. Understationens växlar gav ut sparksignal, vilket aktiverade FA. Felet identifierades mellan understationsväxeln och den första linjeväxeln. FA aktiverades på alla fem ledningar, lokalisera felet mellan understationsutgången och den första växeln. Inget fel hittades vid platsbesiktning, vilket bekräftade en falsk FA-åtgärd.
Lösning
Förbättra synkronisering av belastningsslagning-information. För ledningar med UFLS/UVLS-skydd, stödja blockerande av automatiska belastningsoverföringsfunktioner.
Implementera robust belastningsoverföringsblockering: i fullt automatiserade centraliserade FA-system, vid mottagande av en belastningsslagningssignal, blockera omedelbart FA-exekveringsfunktionen för de berörda ledningarna.
