烏東德水電站監(jiān)控系統(tǒng)流程分析

陳穎潤，曹 琳

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

1 引言

烏東德右岸水電站單機發(fā)電機額定電壓22 kV，額定電流24787A。機組各系統(tǒng)分為調(diào)速器、勵磁、監(jiān)控、發(fā)變組保護、機組輔助系統(tǒng)、主變、發(fā)電機出口斷路器，電氣制動系統(tǒng)、機組技術(shù)供水、主變技術(shù)供水系統(tǒng)、機組在線監(jiān)測、機組安穩(wěn)、PMU相量測量等系統(tǒng)。500kVGIS進線6回，出線4回，其中1回為高壓電抗器回路，采用5串3/2斷路器接線方式，每串3個間隔。監(jiān)控系統(tǒng)采集各系統(tǒng)信號，需要進行綜合判斷，采取最合理優(yōu)化的方式設(shè)計流程[3]。

2 開停機流程分析

2.1 開機流程設(shè)置各種工況，可分工況進行

(1) 停機→水系統(tǒng)運行；

(2) 水系統(tǒng)運行→輔助設(shè)備運行；

(3) 輔助設(shè)備運行→空轉(zhuǎn)；

(4) 空轉(zhuǎn)→空載；

(5) 空載→假同期并網(wǎng)；

(6) 空載→發(fā)電；

(7) 停機→空轉(zhuǎn)；

(8) 停機→空載；

(9) 停機→發(fā)電。

這樣便于機組的控制和現(xiàn)場的調(diào)試。

2.2 停機流程設(shè)置各種工況，適用于機組轉(zhuǎn)移到不同工況

(1) 發(fā)電→空載;

(2) 空載→空轉(zhuǎn);

(3) 空轉(zhuǎn)→水系統(tǒng)運行;

(4) 水系統(tǒng)運行→停機;

(5) 發(fā)電→停機;

(6) 空載→停機;

(7) 空轉(zhuǎn)→停機。

流程分析：開停機流程工況明確，每個工況設(shè)定了必須的條件。設(shè)置了水系統(tǒng)運行工況和輔助設(shè)備運行工況，便于機組可以停在更多的工況，有利于設(shè)備檢查。短時間停機時，可以讓機組停在水系統(tǒng)運行方式，可以減少機組下次啟動時間。設(shè)置分步啟動，可以逐步檢查機組開停過程中出現(xiàn)的問題，也在無水調(diào)試過程便于逐系統(tǒng)分析檢查[2]?？傊O(shè)置靈活多變的工況，針對烏東德機組運行和檢修有很大的便利。

3 緊急停機流程分析

緊急停機流程主要包括:發(fā)電機保護A套停機總信號(SOE)&發(fā)電機保護A套停機總信號(DI)觸發(fā)電氣事故停機;發(fā)電機保護B套停機總信號(SOE)&發(fā)電機保護B套停機總信號(DI)觸發(fā)電氣事故停機;主變保護A套停機總信號(SOE)&主變保護A套停機總信號(DI)觸發(fā)電氣事故停機;主變保護B套停機總信號(SOE)&主變保護B套停機總信號(DI)觸發(fā)電氣事故停機。

流程分析：緊急停機流程都是由發(fā)變組保護電氣事故觸發(fā)，達到快速解列甩負荷保護電氣部分設(shè)備的目的，盡量減少事故擴大化。在烏東德機組緊停流程中，為防止信號點誤動，增加停機信號SOE點及DI點同時具備觸發(fā)事故停機條件，這樣確保信號是真實可靠的，同時監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)變組保護系統(tǒng)除了硬接線信號，還有通訊量，保證各種信號能準確無誤的送到監(jiān)控系統(tǒng)[4]，保證流程的正確觸發(fā)。

4 快速停機流程分析

快速停機流程主要包括:

(1)剪斷銷剪斷&電氣一級過速(>115%)觸發(fā)一類機械事故停機;

(2)機械過速動作(>150%)或電氣二級過速動作(>148%)觸發(fā)一類機械事故停機;

(3)進水口閘門開度<90%&進水口閘門下滑至事故位置觸發(fā)一類機械事故停機;

(4)進水口快速閉門動作&閘門開度<80%觸發(fā)一類機械事故停機;

(5)水機PLC一類機械事故動作觸發(fā)一類機械事故停機;

(6)隔離閥非全關(guān)位置&壓油罐事故低油壓&主供油管路油壓<5.2 MPa觸發(fā)二類機械事故停機;

(7)主供油管路AI通道故障&壓油罐事故低油壓觸發(fā)二類機械事故停機;

(8)壓油罐事故低油壓&壓油罐油位<650 mm觸發(fā)二類機械事故停機;

(9)機械過速動作&事故配壓閥動作觸發(fā)二類機械事故停機;

(10)水導瓦溫、下導瓦溫、上導瓦溫、推力瓦溫計數(shù)大于1觸發(fā)二類機械事故停機；

(11)定子繞組溫度計數(shù)大于1觸發(fā)二類機械事故停機，延時90 s;

(12)定子鐵芯溫度計數(shù)大于1觸發(fā)二類機械事故停機，延時90 s;

(13)模擬屏、水機、調(diào)速器緊急停機按鈕按下觸發(fā)二類機械事故停機；

(14)水機PLC二類機械事故動作觸發(fā)二類機械事故停機；

(15)調(diào)速器導葉非機手動方式&調(diào)速器A、B套嚴重故障觸發(fā)二類機械事故停機；

(16)機組非并網(wǎng)狀態(tài)&調(diào)速器A、B套嚴重故障觸發(fā)二類機械事故停機；

(17)主配不在關(guān)位&電氣一級過速(>115%)@導葉非空載位置一下&導葉非全關(guān)位置觸發(fā)二類機械事故停機；

(18)電氣一級過速冗余(>146%)觸發(fā)二類機械事故停機；

(19)非電量保護停機出口(SOE)@非電量保護停機出口(DI)觸發(fā)二類機械事故停機；

(20)水淹廠房信號動作觸發(fā)二類機械事故停機；

(21)緊急停機流程啟動或快速停機流程啟動&主配不在關(guān)位&電氣一級過速(>115%)&導葉非空載位置以下&導葉非全關(guān)位置&事故配壓閥沒動作觸發(fā)事故配壓閥動作流程；

(22)緊急停機流程第二步動作時間(>26 s)&電氣一級過速(>115%)&導葉非空載位置以下&導葉非全關(guān)位置觸發(fā)事故配壓閥動作流程；

(23)快速停機流程第二步動作時間(>26 s)&導葉非空載位置以下&導葉非全關(guān)位置觸發(fā)事故配壓閥動作流程。

流程分析：烏東德機組快速停機流程設(shè)計是先緊停關(guān)閉導葉或啟動事故配壓閥再相應(yīng)減負荷停機，主要是由于機械事故及保護非電量事故觸發(fā)停機。其中，考慮一類機械事故停機流程需要落快速門，當機組機械過速、電氣過速、剪斷銷剪斷等重大問題時需要落下快速門，保證機組安全；當機組機械事故調(diào)速器正常關(guān)閉導葉出現(xiàn)問題時，需要啟動事故配壓閥流程，防止導葉失控，事故擴大?？焖偻C流程考慮事故因數(shù)比較全面，能較全面地保護機組，對機組過速、調(diào)速器系統(tǒng)、進水口閘門、軸承瓦溫、定子溫度等事故都做了判據(jù)?？紤]溫度量有可能出現(xiàn)跳變或個別異常，增加了時間判據(jù)及記數(shù)大于1的判據(jù)，能有效地判斷溫度量變化引起的故障。總之，烏東德機組為85萬kW大容量機組，機組轉(zhuǎn)動慣量也大，為能及時做出機械事故判據(jù)，需要一個全面系統(tǒng)的緊停流程。

5 水機保護動作流程分析

水機保護動作流程包括：

(1)上導瓦溫過高連片投入&上導瓦溫計數(shù)>1觸發(fā)水機保護動作流程;

(2)推導瓦溫過高連片投入&推導瓦溫計數(shù)>1觸發(fā)水機保護動作流程;

(3)下導瓦溫過高連片投入&下導瓦溫計數(shù)>1觸發(fā)水機保護動作流程;

(4)水導瓦溫過高連片投入&水導瓦溫計數(shù)>1觸發(fā)水機保護動作流程;

(5)主配不在關(guān)位&電氣一級過速(>115%)&導葉空載位置以上&主配不在關(guān)位連片觸發(fā)水機保護動作流程;

(6)剪斷銷剪斷&電氣一級過速(>115%)&事故停機剪斷銷連片觸發(fā)水機保護動作流程;

(7)調(diào)速器管道事故低油壓&調(diào)速器壓力油罐事故低油壓&機組轉(zhuǎn)速>5%油壓系統(tǒng)異常連片觸發(fā)水機保護動作流程;

(8)模擬屏緊急停機按鈕按下觸發(fā)水機保護動作流程;

(9)調(diào)速器緊急停機按鈕按下觸發(fā)水機保護動作流程;

(10)水機保護屏緊急停機按鈕按下觸發(fā)水機保護動作流程;

(11)電氣二級過速(>148%)&電氣過速連片觸發(fā)水機保護動作流程

(12)機械過速(>150%)&機械過速連片觸發(fā)水機保護動作流程

(13)主配不在關(guān)位&電氣一級過速(>115%)&導葉空載位置以上&主配不在關(guān)位連片動作事故配壓閥;

(14)電氣二級過速(>148%)&電氣過速連片動作事故配壓閥;

(15)機械過速(>150%)&機械過速連片動作事故配壓閥;

(16)剪斷銷剪斷&電氣一級過速(>115%)&事故停機剪斷銷連片觸發(fā)快速落門;

(17)電氣二級過速(>148%)&電氣過速連片觸發(fā)快速落門;

(18)機械過速(>150%)&機械過速連片觸發(fā)快速落門;

(19)模擬屏快速落門按鈕按下觸發(fā)快速落門;

(20)水機保護快速落門按鈕按下觸發(fā)快速落門。

流程分析：水機保護流程是一套單獨獨立的系統(tǒng)，也是相當有必要的一套保護系統(tǒng)。當機組發(fā)生以上重大事故時，如機械過速、電氣二次過速、事故低油壓、軸承過熱等，水機保護動作流程會立馬啟動，有效及時地減小機組的事故擴大，同時也保證了當監(jiān)控PLC正常流程出現(xiàn)故障不能運行時，水機保護流程可單獨使事故機組穩(wěn)定停下來[5]。它也可根據(jù)不同的事故工況，選擇停機落門或動作事故配壓閥。

6 結(jié)語

不同機組的監(jiān)控流程不可同日而語，要針對不同的機組設(shè)置必要的監(jiān)控流程，主要是能保證機組的開停機的敏捷度，以及機組發(fā)生故障時能快速反應(yīng)。烏東德850MW水輪發(fā)電機組容量大、機組停止慣性大，結(jié)構(gòu)要求都非常高[1]。烏東德機組監(jiān)控系統(tǒng)流程，流程設(shè)計涵蓋范圍廣，保護功能齊全，水機保護設(shè)置靈活，細節(jié)處理較完善，反映迅速能有效地保護機組[6]。通過對流程的描述和分析，希望能對同類型的機組提供借鑒和研究。