關(guān)于抽水蓄能機(jī)組測(cè)速裝置及過(guò)速信號(hào)冗余設(shè)計(jì)

【摘要】本文介紹了溧陽(yáng)抽水蓄能電站機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置測(cè)頻回路及相關(guān)工作原理，針對(duì)過(guò)速信號(hào)誤動(dòng)、拒動(dòng)影響機(jī)組安全運(yùn)行的可靠性，總結(jié)了一些處理方法和防范措施。本文對(duì)后續(xù)類似問(wèn)題的分析和處理具有指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】抽水蓄能機(jī)組；測(cè)速裝置；過(guò)速信號(hào)；冗余設(shè)計(jì)

前言

過(guò)速信號(hào)是抽水蓄能機(jī)組保護(hù)裝置的一個(gè)重要組成部分。大部分測(cè)速裝置是通過(guò)采集發(fā)電機(jī)機(jī)端殘壓信號(hào)和機(jī)組大軸齒盤(pán)脈沖信號(hào)作為測(cè)速裝置的信號(hào)輸入。測(cè)速裝置信號(hào)輸出的可靠性將直接影響機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。本文介紹了溧陽(yáng)抽水蓄能電站測(cè)速裝置的工作原理及防止過(guò)速信號(hào)誤動(dòng)、拒動(dòng)的修改方案。對(duì)后續(xù)類似問(wèn)題的分析和處理具有指導(dǎo)意義。

1、測(cè)速裝置簡(jiǎn)介

電站選用西安江河ZKZ-5型雙PLC冗余轉(zhuǎn)速監(jiān)控裝置。該測(cè)速裝置外接轉(zhuǎn)速脈沖傳感器、電壓互感器信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速，并在機(jī)組各轉(zhuǎn)速點(diǎn)輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)和與機(jī)組轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的模擬量信號(hào)，為機(jī)組自動(dòng)開(kāi)、停機(jī)及電站監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)。

該測(cè)速裝置集頻率表、轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)速繼電器、轉(zhuǎn)速測(cè)試儀表于一體；裝置內(nèi)部采用雙路電源供電、雙PLC主從熱備方式工作，可以容錯(cuò)運(yùn)行，提供裝置運(yùn)行的可靠性。

2、轉(zhuǎn)速輸出設(shè)計(jì)

（1）轉(zhuǎn)速小于0%。經(jīng)過(guò)K01開(kāi)出繼電器擴(kuò)展輸出，一個(gè)作為機(jī)組LCU DI點(diǎn)輸入判斷機(jī)組停機(jī)態(tài)條件，一個(gè)作為機(jī)組LCU 水機(jī)保護(hù)閉鎖邏輯判斷條件。

（2）轉(zhuǎn)速小于1%。直接硬布線接點(diǎn)輸出至勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜，用于判斷機(jī)組停機(jī)穩(wěn)態(tài)，停勵(lì)磁。

（3）轉(zhuǎn)速小于5%。經(jīng)過(guò)K02開(kāi)出繼電器擴(kuò)展輸出，一個(gè)作為機(jī)組LCU DI點(diǎn)輸入判斷機(jī)組停機(jī)控制流程，電氣制動(dòng)投入成功后轉(zhuǎn)速小于5%執(zhí)行投入機(jī)械制動(dòng)器，一個(gè)作為機(jī)組LCU 水機(jī)保護(hù)回路保護(hù)閉鎖邏輯條件。

（4）轉(zhuǎn)速大于5%。直接硬布線接點(diǎn)輸出至機(jī)組LCU DI點(diǎn)輸入，用于機(jī)組LCU開(kāi)機(jī)啟動(dòng)控制流程中升速過(guò)程判斷條件。

（5）轉(zhuǎn)速小于20%。經(jīng)過(guò)K03開(kāi)出繼電器擴(kuò)展輸出，一個(gè)作為機(jī)組LCU DI點(diǎn)輸入判斷機(jī)組停機(jī)控制流程，電氣制動(dòng)投入失敗后轉(zhuǎn)速小于20%執(zhí)行投入機(jī)械制動(dòng)器，一個(gè)作為機(jī)組LCU水機(jī)保護(hù)閉鎖邏輯條件。

（6）轉(zhuǎn)速小于30%。經(jīng)過(guò)K04開(kāi)出繼電器擴(kuò)展輸出，分別送至機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)A/B屏DI點(diǎn)輸入。

（7）轉(zhuǎn)速大于50%。直接硬布線接點(diǎn)輸出至機(jī)組LCU DI點(diǎn)輸入，用于機(jī)組LCU停機(jī)控制流程中投入電氣制動(dòng)邏輯判斷條件。

（8）轉(zhuǎn)速小于90%。經(jīng)過(guò)K05開(kāi)出繼電器擴(kuò)展輸出，一個(gè)送至機(jī)組LCU主機(jī)DI點(diǎn)輸入，一個(gè)送至機(jī)組LCU水機(jī)保護(hù)回路。

（9）轉(zhuǎn)速大于90%。直接硬布線接點(diǎn)輸出至機(jī)組LCU主機(jī)DI點(diǎn)輸入判斷停止高壓油頂起裝置。

（10）轉(zhuǎn)速大于95%。經(jīng)過(guò)K06開(kāi)出繼電器擴(kuò)展輸出，一個(gè)送至機(jī)組LCU主機(jī)DI點(diǎn)輸入判斷投勵(lì)磁用，一個(gè)送至勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜用來(lái)判斷機(jī)組轉(zhuǎn)速。

（11）轉(zhuǎn)速大于115%。經(jīng)過(guò)K07開(kāi)出繼電器擴(kuò)展輸出，一個(gè)送至機(jī)組LCU主機(jī)DI點(diǎn)輸入，一個(gè)送至機(jī)組LCU水機(jī)保護(hù)回路。

（12）轉(zhuǎn)速大于128%。經(jīng)過(guò)K08開(kāi)出繼電器擴(kuò)展輸出，一個(gè)送至機(jī)組LCU主機(jī)DI點(diǎn)輸入作為跳機(jī)信號(hào)，一個(gè)送至機(jī)組LCU水機(jī)保護(hù)回路作為跳機(jī)信號(hào)。

3、測(cè)速裝置冗余設(shè)計(jì)

ZKZ-5轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)裝置外接2路齒盤(pán)信號(hào)，1路殘壓信號(hào)，三路信號(hào)做冗余配置，當(dāng)主PLC工作時(shí)，以齒盤(pán)1 為主，當(dāng)齒盤(pán)1異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)無(wú)擾切換至殘壓；當(dāng)主PLC故障時(shí)，備PLC投入運(yùn)行，此時(shí)以齒盤(pán)2為主，當(dāng)齒盤(pán)2異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)無(wú)擾至殘壓。為防止干擾信號(hào)使輸出接點(diǎn)誤動(dòng)作，過(guò)速信號(hào)繼電器（設(shè)定值128%）必須檢測(cè)到頻率信號(hào)在中心頻率，并有3s左右延時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值，繼電器才會(huì)動(dòng)作開(kāi)出信號(hào)。

4、過(guò)速信號(hào)拒動(dòng)、誤動(dòng)案例

（1）拒動(dòng)案例：調(diào)速器接力器主用位移傳感器滑塊接頭斷裂，機(jī)組正常啟動(dòng)，從零轉(zhuǎn)速升至140%額定轉(zhuǎn)速，純機(jī)械過(guò)速保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，過(guò)速信號(hào)未開(kāi)出。

（2）誤動(dòng)案例：抽水蓄能機(jī)組正常停機(jī)，轉(zhuǎn)速降至50%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，電制動(dòng)投入，PT信號(hào)丟失，此時(shí)若齒盤(pán)1信號(hào)丟失，機(jī)組存在高轉(zhuǎn)速加閘風(fēng)險(xiǎn)。

5、測(cè)速裝置冗余改進(jìn)方案

（1）信號(hào)源冗余設(shè)計(jì)：當(dāng)主PLC工作時(shí)，以齒盤(pán)1 為主，當(dāng)齒盤(pán)1異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)無(wú)擾切換到齒盤(pán)2，當(dāng)齒盤(pán)2異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)無(wú)擾切換至殘壓；當(dāng)主PLC故障時(shí)，備PLC投入運(yùn)行，此時(shí)以齒盤(pán)2為主，當(dāng)齒盤(pán)2異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)無(wú)擾切換至齒盤(pán)1，當(dāng)齒盤(pán)1異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)無(wú)擾切換至殘壓。

（2）輸出接點(diǎn)冗余設(shè)計(jì)：ZKZ-5轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)裝置輸出12路轉(zhuǎn)速報(bào)警開(kāi)關(guān)量，其中10路報(bào)警信號(hào)可任意設(shè)置為升速或降速報(bào)警，轉(zhuǎn)速報(bào)警設(shè)定值范圍為0-200%，J11，J12為飛逸轉(zhuǎn)速報(bào)警點(diǎn)，只能設(shè)定為升速報(bào)警，轉(zhuǎn)速報(bào)警設(shè)定值>100%。為了防止干擾，J11，J12要報(bào)警開(kāi)出需要機(jī)組轉(zhuǎn)速正常上升，需經(jīng)過(guò)90%-95%之間，或者經(jīng)過(guò)105%-110%之間，然后在上升至J11，J12報(bào)警設(shè)定值，J11，J12可報(bào)警開(kāi)出。

6、結(jié)論

對(duì)于測(cè)速裝置這種重要系統(tǒng)，原先的測(cè)頻冗余是不夠完善的。增加1路齒盤(pán)測(cè)頻方式冗余，可以大大提高測(cè)頻的可靠性；設(shè)計(jì)測(cè)頻區(qū)間捕捉，可以防止測(cè)頻信號(hào)干擾，大大提高了輸出信號(hào)的可靠性。

溧陽(yáng)電站針對(duì)測(cè)速裝置的冗余設(shè)計(jì)修改方案，大大提高了機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，消除了機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行中誤發(fā)過(guò)速信號(hào)的潛在隱患，對(duì)其它電站機(jī)組測(cè)速裝置冗余設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

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