Frekvensderivataskydd för kraftsystem : en utvärdering om frekvensderivatskydd som skydd mot ödrift

Sammanfattning: En studie om frekvensderivataskyddens funktion, tillämpning och nödvändighet i det svenskakraftsystemet har genomförts. Frekvensderivataskydd används som ett skydd mot ödrift.Ödrift innebär att produktionsanläggningar upprätthåller driften av en mindre del av nätetäven då anslutningen till det större kraftsystemet försvinner. Studien initierades pågrund av att det rapporterats att frekvensderivataskydden löst ut obefogat. Undersökningenhar innefattat en litteraturstudie om ödrift, frekvensderivataskydd samt problematikenmed obefogade bortkopplingar. Vidare har en empirisk mätdataanalys genomförts för attestimera frekvensderivatans variationer i kraftnätet. Baserat på utförda laborationstestergjordes en korrelationsanalys för att tydligare fastställa skillnader i hur olika enheter mäterspänning och beräknar frekvensderivata. Från resultaten förs slutligen en diskussion omlämpliga inställningsområden och frekvensderivataskyddens nödvändighet. Resultat från den empiriska mätdataanalysen visar att den estimerade frekvensderivatani systemet som mest uppgår till 0,14 Hz/s. Utförda laborationstester visar att vid en konstantspänning detekterar frekvensderivataskydden inom angivna felmarginaler. I övriga fallpåverkas dock skydden av snabba spänningsförändringar som resulterar i att frekvensderivatanberäknas felaktigt. På grund av detta och stora skillnader i frekvensderivataberäkningmellan PMU-enheter och skydd är det svårt att definiera ett lämpligt inställningsområdeför att uppnå tillräcklig känslighet och stabilitet. Utförda analyser visar att om skyddenska erhålla en tillräckligt hög stabilitet måste en lång tidsfördröjning användas, uppskattningsvis0,5 s. Detta kommer dock försämra skyddens känslighet. I ett analyserat ödriftfallförändras frekvensen under en mycket kortare tidsperiod, ungefär 20 ms. Det innebär att ettfrekvensderivataskydd med denna tidsfördröjning missar att detektera ödriften. Däremotskulle ett frekvensskydd, förutsatt att frekvensen uppnår gränsvärdet och att en kortare tidsfördröjningän 0,5 s används, i detta fall lösa ut snabbare. Liknande ödriftfall med kortvarigfrekvensderivata är, i och med den stora utbyggnaden av produktion med låg svängmassa,ett troligt scenario. Med detta sagt kan frekvensderivataskydd med dagens tillämpade inställningaranses vara ett otillräckligt skydd mot vissa typer av ödrift. Dock kan frekvensochspänningsskydd kompletteras med frekvensderivataskydd som ett skydd mot ödrift. Ide fall där ödriften innehar med något högre svängmassa kan frekvensderivataskyddet dådetektera ödriften snabbare. En tidsfördröjning inställd på minst 0,5 s bör då användas föratt undvika obefogade utlösningar.