水電廠安穩(wěn)裝置拒動案例分析研究

段云豐,鄒倫森,喬 楊

(1.中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司魯布革水力發(fā)電廠,云南省羅平縣 655800;2.國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司,北京 100039)

文章編號：1006—2610(2015)01—0073—04

水電廠安穩(wěn)裝置拒動案例分析研究

段云豐1,鄒倫森1,喬 楊2

(1.中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司魯布革水力發(fā)電廠,云南省羅平縣 655800;2.國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司,北京 100039)

分析一起因發(fā)變組非電量保護(hù)裝置內(nèi)部開關(guān)量輸入防抖時(shí)間參數(shù)設(shè)置不合理造成安穩(wěn)裝置拒動的事件。同時(shí)對避免出現(xiàn)類似情況提出建議并采取措施,為同類設(shè)備的參數(shù)設(shè)置提供借鑒。

水電廠；安穩(wěn)裝置；非電量

0 前 言

魯布革電站位于云南省羅平縣與貴州省興義市交界的黃泥河上，是珠江上游南盤江左岸支流黃泥河上的最后一個(gè)梯級電站，總裝機(jī)容量600 MW(4×150 MW)，具有高堆石壩、高水頭、長引水隧道和全地下廠房等特點(diǎn)，是中國第1座使用世界銀行貸款、主要機(jī)電設(shè)備從國外引進(jìn)、部分工程采用國際招投標(biāo)建設(shè)的水電站。電站主要由首部樞紐、引水系統(tǒng)及地下廠房樞紐3部分組成。魯布革水力發(fā)電廠具有世界先進(jìn)水平的水電廠無人值班管理模式。

1 電廠安穩(wěn)系統(tǒng)配置介紹

魯布革電廠穩(wěn)控裝置由RCS-993B失步解列裝置及RCS-992A穩(wěn)定控制裝置組成[1-3]。共有3塊盤柜，1塊為失步解列柜，另2塊為穩(wěn)定控制A柜及穩(wěn)定控制B柜(A柜、B柜調(diào)度命名為魯布革A套RCS992安穩(wěn)裝置及魯布革B套RCS992安穩(wěn)裝置)。

失步解列裝置，作為4條220 kV線路失步時(shí)的跳閘啟動裝置，當(dāng)裝置判出線路失步時(shí)，按預(yù)定策略解列失步線路，該廠共裝有4套RCS-993失步解列裝置，裝設(shè)于一個(gè)失步解列裝置柜內(nèi)，4套RCS-993失步解列裝置分別為魯馬線A套、魯馬線B套、魯羅線A套、魯羅線B套，其中，魯馬線A套、魯馬線B套為魯馬Ⅰ、Ⅱ線失步解列裝置，2套裝置功能完全一樣，互為備用。魯羅線A套、魯羅線B套為魯羅Ⅰ、Ⅱ線失步解列裝置，2套裝置的功能也完全一樣，也互為備用。

穩(wěn)定控制裝置是確保電網(wǎng)及魯布革電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行而配置的，裝置通過測量魯馬雙線、魯羅雙線及4臺發(fā)電機(jī)的三相電壓、三相電流來判斷線路跳閘引起的其余線路過載與機(jī)組頻率升高事件。當(dāng)裝置判出線路任一相電流大于過載告警定值時(shí)，經(jīng)延時(shí)發(fā)出過載告警信號；當(dāng)裝置判出線路跳閘引起其余線路過載時(shí)，則根據(jù)預(yù)先設(shè)置的程序(控制策略)進(jìn)行切機(jī)和解列魯馬Ⅰ、Ⅱ線；當(dāng)裝置判出魯羅雙線所在母線頻率升高超過定值時(shí)，則按高周切機(jī)策略進(jìn)行切機(jī)。為了確保安全可靠，穩(wěn)定控制裝置設(shè)了雙套，分別裝設(shè)于穩(wěn)定控制裝置A柜、穩(wěn)定控制裝置B柜內(nèi)，2套系統(tǒng)硬件、軟件、功能均完全一樣，均主要由1臺RCS-992主機(jī)及2臺RCS-990從機(jī)組成。

圖1 跳閘前后有功潮流走向圖

2 事件描述

2.1 故障過程簡要描述

2014年8月1日21：32：55，220 kV魯馬Ⅱ線線路AB相短路接地故障，主一保護(hù)RCS-931AMM裝置中的電流差動保護(hù)動作出口跳開252開關(guān)，保護(hù)動作正確。2014年8月1日21：32：57，安穩(wěn)A套裝置按照穩(wěn)控策略“魯馬2跳1過2級”啟動“切1、2號發(fā)電機(jī)動作”命令。但實(shí)際只切除1號機(jī)，2機(jī)未切除。

2.2 故障處理過程

運(yùn)行值班人員匯報(bào)總調(diào)魯馬Ⅱ線開關(guān)跳閘，安穩(wěn)裝置動作切1號機(jī)，將全廠總負(fù)荷由440 MW減至300 MW。

現(xiàn)場值班人員進(jìn)廠房，維持1號機(jī)空轉(zhuǎn)、抄錄相關(guān)信號，并檢查220 kV魯馬Ⅱ線一次設(shè)備正常后匯報(bào)調(diào)度。

22:05，總調(diào)令220 kV魯馬Ⅱ線252開關(guān)同期合閘正常。

22:11，總調(diào)令1號機(jī)201開關(guān)同期并網(wǎng)運(yùn)行，將該廠負(fù)荷加至正常計(jì)劃曲線負(fù)荷運(yùn)行(580 MW)。

征得總調(diào)許可，將安穩(wěn)A、B兩套裝置“切4號機(jī)功能”投入，“切2號功能”退出。

3 綜合分析

3.1 安穩(wěn)裝置動作情況

從簡報(bào)信息檢查分析，安穩(wěn)裝置動作正確，見表1。

表1 簡報(bào)信息表

3.2 出口回路電壓測量

如圖2所示，測量安穩(wěn)A套切2號發(fā)變組出口回路各個(gè)測點(diǎn)的電壓電位值，結(jié)果正確。

3.3 出口傳動試驗(yàn)

(1) 通過短接出口接點(diǎn)，2號發(fā)變組非電量保護(hù)裝置F311動作正常。

圖2 安穩(wěn)A套切2號發(fā)變組出口回路圖

(2) 投入切2號機(jī)組出口壓板，通過設(shè)定安穩(wěn)A套裝置試驗(yàn)定值，來傳動出口,結(jié)果2號發(fā)變組非電量保護(hù)F311不動作。

(3) 投入切3號機(jī)組出口壓板，通過設(shè)定安穩(wěn)A套裝置試驗(yàn)定值，來傳動出口,結(jié)果3號發(fā)變組非電量保護(hù)F311動作。

(4) 投入切4號機(jī)組出口壓板，通過設(shè)定安穩(wěn)A套裝置試驗(yàn)定值，來傳動出口,結(jié)果4號發(fā)變組非電量保護(hù)F311不動作。

3.4 測量出口脈沖

(1) 測量安穩(wěn)A套出口脈沖時(shí)限，現(xiàn)場通過手提式錄波器，測量安穩(wěn)A套4臺機(jī)組出口脈沖時(shí)間都為100 ms。如圖3所示。

(2) 將安穩(wěn)A套裝置出口脈沖時(shí)間設(shè)為150 ms。試驗(yàn)傳動結(jié)果為：2、3、4號發(fā)變組非電量保護(hù)均動作正常。

3.5 檢查發(fā)變組保護(hù)單元

(1) 測量非電量保護(hù)F311的動作時(shí)間

通過測試儀，分別對4臺機(jī)組K35+F311回路的動作時(shí)間進(jìn)行測量(k35繼電器動作時(shí)間約為30 ms)，且每臺機(jī)組分別測量2次。時(shí)間記錄如表2。

表2 機(jī)組K35+F311回路的動作時(shí)間表

(2) 調(diào)取非電量保護(hù)裝置參數(shù)

通過DIGSI發(fā)變組保護(hù)調(diào)試軟件連接發(fā)變組非電量保護(hù)裝置，參看保護(hù)設(shè)置參數(shù)，提取的參數(shù)如表3所示。

表3 開入防抖時(shí)間表

3.6 2號機(jī)組非電量保護(hù)改造

2號機(jī)組非電量保護(hù)曾于2009年12月進(jìn)行改造，改造過程中對于非電量保護(hù)F311與F312的開入、開出進(jìn)行檢查。具體檢驗(yàn)方法是通過短接開入的方式模擬“遠(yuǎn)方跳閘”非電量開入，通過測量跳閘壓板上端電位檢測非電量保護(hù)輸出。

(1) 改造前如圖4所示，由2部分組成。

圖4 2號機(jī)組非電量保護(hù)裝置改造前示意圖

1) 安穩(wěn)裝置及其出口回路，包括安穩(wěn)裝置本體，安穩(wěn)裝置出口壓板及安穩(wěn)裝置至執(zhí)行單元的二次接線；

2) 保護(hù)執(zhí)行單元，包括F97耦合模塊，保護(hù)跳閘矩陣等，其中F97耦合模塊中同時(shí)接入安穩(wěn)動作信號、主變事故跳閘信號、母差保護(hù)切機(jī)信號、勵(lì)磁系統(tǒng)事故跳閘信號，收到任何一路信號，該模塊將出口跳閘命令至跳閘矩陣執(zhí)行。

(2) 改造后用2個(gè)非電量保護(hù)裝置F311、F312替代原非冗余的F97耦合模塊，如圖5，由2部分組成。

圖5 2號機(jī)組非電量保護(hù)裝置改造后示意圖

1) 安穩(wěn)裝置及其出口回路，包括安穩(wěn)裝置本體，安穩(wěn)裝置出口壓板及安穩(wěn)裝置至執(zhí)行單元的二次接線；

2) 保護(hù)的執(zhí)行單元，包括F311非電量保護(hù)裝置，保護(hù)跳閘矩陣等，其中F311中同時(shí)接入安穩(wěn)動作信號、主變事故跳閘信號、母差保護(hù)切機(jī)信號、勵(lì)磁系統(tǒng)事故跳閘信號，收到任何一路信號，該模塊將出口跳閘命令至跳閘矩陣執(zhí)行。

圖6 安穩(wěn)至機(jī)組保護(hù)動作流程圖

3.7 結(jié)論及原因

經(jīng)過綜合分析檢查，本次事件中安穩(wěn)裝置判斷故障正確，啟動切機(jī)命令出口，但由于2號機(jī)組切機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的F311非電量保護(hù)裝置的防抖動參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致安穩(wěn)裝置發(fā)至2號發(fā)變組F311非電量保護(hù)裝置的切機(jī)命令未能被執(zhí)行，導(dǎo)致本次事件發(fā)生，簡要示意如圖6。

直接原因：2號發(fā)變組非電量保護(hù)裝置內(nèi)部開關(guān)量輸入防抖時(shí)間參數(shù)(software filter time)設(shè)置不合理。

間接原因： ① 在2號發(fā)變組非電量保護(hù)裝置升級安裝調(diào)試過程中，調(diào)試人員未考慮到安穩(wěn)出口跳閘脈沖與裝置開關(guān)量輸入防抖時(shí)間參數(shù)的匹配問題，未關(guān)注防抖時(shí)間參數(shù)的設(shè)置;② 電廠未采用有效的穩(wěn)控裝置整組動作試驗(yàn)，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)回路時(shí)間參數(shù)匹配存在的隱患。

4 避免此類問題需要采取的幾點(diǎn)措施

(1) 機(jī)組切機(jī)回路隱患未消除之前，退出安穩(wěn)切機(jī)組的功能壓板和出口壓板；

(2) 設(shè)置合理的發(fā)變組非電量保護(hù)裝置防抖時(shí)間參數(shù)，并對安穩(wěn)切機(jī)回路進(jìn)行檢驗(yàn)；

(3) 修改安穩(wěn)檢驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書，優(yōu)化安穩(wěn)裝置檢驗(yàn)方法；

(4) 建立非定值類參數(shù)的管理機(jī)制；

(5) 加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提升人員技術(shù)技能水平，強(qiáng)化項(xiàng)目全過程管理，降低設(shè)備改造帶來的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié) 語

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性即電力系統(tǒng)受到事故擾動后保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力。水電廠安穩(wěn)裝置對于大電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著極為重要意義。因此，如何完善水電廠安穩(wěn)及二次保護(hù)配置、同時(shí)合理的設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)需要不斷的研究改進(jìn)。

[1] 魯布革水力發(fā)電廠運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].2012.

[2] 段云豐，狀態(tài)檢修在魯布革在魯布革水電廠的應(yīng)用[J].水電與新能源,2014,(6):51-53.

[3] DL755-2001 ,電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社,2001.

[4] 劉立峰.基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和證據(jù)理論融合的水電機(jī)組振動故障診斷研究[J].西北水電,2006,(4):73-76.

Analysis and Study on Reject Action of Safety and Stability Devices in Hydropower Plant

Duan Yun-feng1, ZHOU Lun-sen1, QIAO Yang2

(1.Lubuge Hydropower Plant, Peak and Frequency Regulation Power Generation Company, China Southern Power Grid,Luoping County, Yunnan Province 655800, China;2.China Guodian United Power Technology Co., Ltd., Beijing 100039, China)

Through analysis on one accident which the safety and stability device refuses to act because the improper parameter setting for the time of twittering prevention is input in the internal switching quantity of the non electricity quantity of one generator-transformer set. Simultaneously, corresponding measures are provided to avoid the repeat of the similar accident. This provides the parameter setting of the same devices with reference.

hydropower plant; safety and stability device; non-electricity quantity

2014-09-14

段云豐 (1989- )，男，云南省昆明市人，助理工程師，主要從事水電站信息系統(tǒng)維護(hù)工作.

TV734.4

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.01.019