小浪底水電廠區(qū)域穩(wěn)定裝置異常報(bào)警原因分析及整改措施

王丹陽 劉婉 陳健 張贊

摘 要：小浪底電站區(qū)域穩(wěn)定裝置的作用是在小浪底水電廠、油城電廠大開機(jī)方式下出現(xiàn)線路跳閘時(shí)能及時(shí)切除電廠并網(wǎng)機(jī)組，防止電網(wǎng)電源側(cè)頻率過高而破壞電力系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)對小浪底電站一起區(qū)域穩(wěn)定裝置異常報(bào)警事件進(jìn)行分析，通過現(xiàn)場試驗(yàn)的方式找到故障點(diǎn)并加以整改，以消除區(qū)域穩(wěn)定裝置缺陷，提高電網(wǎng)運(yùn)行安全水平。

關(guān)鍵詞：區(qū)域穩(wěn)定裝置;監(jiān)控系統(tǒng);切機(jī)動作;繼電器

0? ? 引言

小浪底水電廠設(shè)置雙套220 kV區(qū)域穩(wěn)控切機(jī)裝置，雙套系統(tǒng)由2臺QWD型號安全穩(wěn)定控制裝置及其他輔助通信設(shè)備組成，小浪底區(qū)域穩(wěn)定裝置與220 kV安仁變雙套裝置進(jìn)行通信。2020年8月6日，小浪底區(qū)域穩(wěn)定裝置正常投入運(yùn)行，4號機(jī)組在停機(jī)備用狀態(tài)且無檢修工作時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)：小浪底4號機(jī)組區(qū)域穩(wěn)定裝置A套切機(jī)動作。在排除人員誤動的因素后，經(jīng)過工作人員現(xiàn)場試驗(yàn)分析，得出區(qū)域穩(wěn)定裝置報(bào)警原因，并實(shí)施整改措施，以消除裝置缺陷。

1? ? 區(qū)域穩(wěn)定裝置概況及原理

220 kV安仁變?yōu)閰^(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)主站，接收各子站上送的相關(guān)信息。根據(jù)小浪底側(cè)出線故障信息，檢測Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ牡黃線、黃成線、吉安線和吉成線的過載信息。線路過載設(shè)置三輪，每輪各切1臺機(jī)組。根據(jù)過載線路分別向小浪底水電廠、油城電廠發(fā)切機(jī)令。小浪底水電廠設(shè)置為穩(wěn)控子站，配置雙套穩(wěn)控裝置，具備判斷、采集和切機(jī)功能。小浪底穩(wěn)控子站接入本站四段母線電壓，接入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ牡黃線、黃成線及6臺機(jī)組三相電流;將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ牡黃線、黃成線線路運(yùn)行、跳閘信息上送安仁主站;接收安仁主站發(fā)送的切機(jī)命令。油城電廠設(shè)置為穩(wěn)控切機(jī)執(zhí)行站，配置雙套穩(wěn)控裝置。裝置采集本電廠兩臺機(jī)組及兩回線路運(yùn)行工況，將兩臺機(jī)組開機(jī)、允切等信息上送至安仁主站，接收并執(zhí)行安仁主站下發(fā)的切機(jī)命令。

2? ? 區(qū)域穩(wěn)定裝置報(bào)警后現(xiàn)場檢查

在區(qū)域穩(wěn)定裝置A套切機(jī)動作發(fā)生誤動作后，工作人員第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場對裝置動作情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)切機(jī)穩(wěn)定裝置1號、2號盤遠(yuǎn)方收訊燈均未亮（保持），說明兩套切機(jī)裝置并未收到安仁主站發(fā)過來的切機(jī)令;裝置監(jiān)控啟動燈未亮，動作燈未亮（保持），出口燈未亮（保持），裝置無告警，無異常，并查看裝置報(bào)告列表沒有發(fā)現(xiàn)當(dāng)天的啟動動作出口報(bào)告。

通過查看小浪底水電廠監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)報(bào)警列表（圖1），發(fā)現(xiàn)4號機(jī)組區(qū)域穩(wěn)定裝置A套切機(jī)于當(dāng)日09：30：38.945出現(xiàn)報(bào)警信號，95 ms后機(jī)組出現(xiàn)事故報(bào)警信號，并開始執(zhí)行事故停機(jī)流程，1.197 s后區(qū)域穩(wěn)定裝置A套切機(jī)報(bào)警復(fù)歸（表1）。在工作人員沒有對報(bào)警信號進(jìn)行復(fù)歸的情況下報(bào)警信號自動復(fù)歸，明顯不符合邏輯，需進(jìn)一步對區(qū)域穩(wěn)定裝置及監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的模擬試驗(yàn)，查找故障原因。

3? ? 區(qū)域穩(wěn)定裝置異常分析

結(jié)合區(qū)域穩(wěn)定裝置出口至監(jiān)控系統(tǒng)回路圖（圖2），分析得出A、B、C、D點(diǎn)是可能引起區(qū)域穩(wěn)定裝置誤動作造成4號機(jī)組事故停機(jī)的危險(xiǎn)點(diǎn)。鑒于此，通過現(xiàn)場模擬試驗(yàn)，對上述4個(gè)疑似危險(xiǎn)點(diǎn)逐條進(jìn)行分析和試驗(yàn)。

A：表示區(qū)域穩(wěn)定裝置繼電器板卡出口節(jié)點(diǎn)抖動，引起監(jiān)控系統(tǒng)切機(jī)動作。

B：區(qū)域穩(wěn)定裝置出口至4號現(xiàn)地控制單元的電纜短路，將引起監(jiān)控系統(tǒng)切機(jī)動作。

C：機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)LCU現(xiàn)地控制單元中間繼電器K0001常開端子抖動，造成監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)出現(xiàn)4號機(jī)組區(qū)域穩(wěn)定裝置A套切機(jī)報(bào)警信號，監(jiān)控系統(tǒng)啟動4號機(jī)組事故停機(jī)流程。

D：表示4號機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開入節(jié)點(diǎn)抖動、內(nèi)部邏輯，將引起監(jiān)控系統(tǒng)切機(jī)動作。

4? ? 區(qū)域穩(wěn)定裝置異常試驗(yàn)過程

4.1? ? A疑似點(diǎn)試驗(yàn)過程

對4號機(jī)組區(qū)域穩(wěn)定裝置進(jìn)行兩種模擬試驗(yàn)：

（1）區(qū)域穩(wěn)定裝置啟動（表示裝置收到安仁主站切機(jī)令）：

區(qū)域穩(wěn)定裝置動作，動作燈亮，裝置出口，出口4號燈亮，機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)LCU現(xiàn)地控制單元中間繼電器K0001吸合（繼電器指示燈亮），監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)報(bào)兩個(gè)信號：1）區(qū)域穩(wěn)定裝置A屏動作信號;2）4號機(jī)組區(qū)域穩(wěn)定裝置A套切機(jī)。停裝置電源1 min后重新投入，出口4號燈依舊保持，手動復(fù)歸，出口燈熄滅，區(qū)域穩(wěn)定裝置各信號指示及程序驗(yàn)證正常。

（2）區(qū)域穩(wěn)定裝置未啟動（表示裝置未收到安仁主站切機(jī)令）：

區(qū)域穩(wěn)定裝置未動作，動作燈未亮，強(qiáng)制啟動區(qū)域穩(wěn)定裝置出口，出口4號燈未亮，機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)LCU現(xiàn)地控制單元中間繼電器K0001不吸合，監(jiān)控系統(tǒng)未收到動作信號和4號機(jī)組切機(jī)信號，區(qū)域穩(wěn)定裝置各信號指示及程序驗(yàn)證正常。

從現(xiàn)場模擬試驗(yàn)結(jié)果來分析判斷，正常區(qū)域穩(wěn)定裝置切機(jī)動作時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)收到A屏動作信號和區(qū)域穩(wěn)定裝置A套切機(jī)兩個(gè)信號（圖3），裝置出口切機(jī)后信號必須要在區(qū)域穩(wěn)定裝置本體上手動復(fù)歸，而本次裝置動作信號是自動復(fù)歸，現(xiàn)場試驗(yàn)A點(diǎn)的動作切機(jī)可能較小。

4.2? ? B疑似點(diǎn)試驗(yàn)過程

對區(qū)域穩(wěn)定裝置A套、B套裝置4號機(jī)切機(jī)出口至廠房4號機(jī)現(xiàn)地控制單元1號柜電纜進(jìn)行絕緣測試，使用KYORITSU電搖表500 V檔持續(xù)測試1 min，電纜相間阻值均大于500 MΩ，對地阻值均大于500 MΩ（表2），絕緣程度良好，排除B點(diǎn)故障。

4.3? ? C疑似點(diǎn)試驗(yàn)過程

機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)LCU現(xiàn)地控制單元中間繼電器K00011為魏德米勒DRM570220型直流220 V電磁式繼電器，標(biāo)稱動作電壓為165 V，經(jīng)測量其線圈直阻約為41.3 kΩ，經(jīng)校驗(yàn)該繼電器實(shí)際動作電壓為151 V，動作電壓為額定電壓的68.6%。繼電器接點(diǎn)動作正常，返回正常。懷疑中間繼電器功率小、動作電壓低，造成繼電器誤動作，導(dǎo)致切機(jī)裝置動作切機(jī)。

4.4? ? D疑似點(diǎn)試驗(yàn)過程

經(jīng)對監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)控裝置切機(jī)開入回路進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，多次模擬試驗(yàn)，內(nèi)部程序邏輯工作正常。排除D點(diǎn)故障。

5? ? 整改措施

對以上4個(gè)疑似點(diǎn)進(jìn)行分析排查后，最終懷疑A與C故障點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)較高，采取以下措施進(jìn)行整改：

（1）更換6臺機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)LCU現(xiàn)地控制單元1號盤K0001和K0002中間繼電器（C疑似點(diǎn)），將小功率繼電器更換為5 W的大功率繼電器，避免繼電器誤動作造成裝置誤動切機(jī)。

（2）聯(lián)系穩(wěn)控裝置廠家更換出口繼電器板卡（A疑似點(diǎn)），更換板卡后對程序邏輯進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常的動作切機(jī)。

6? ? 結(jié)語

本文通過分析小浪底水電廠區(qū)域穩(wěn)控切機(jī)裝置誤動作原因，經(jīng)現(xiàn)場模擬試驗(yàn)分析查找穩(wěn)控裝置誤動作原因并一一進(jìn)行整改。裝置再次申請投運(yùn)后，經(jīng)過近半年的實(shí)踐檢驗(yàn)，小浪底水電廠區(qū)域穩(wěn)控切機(jī)裝置未再出現(xiàn)異常報(bào)警信息，取得了良好的效果，保證了區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 黃河水利水電開發(fā)集團(tuán)有限公司水力發(fā)電廠運(yùn)行規(guī)程[Z].

[2] QWD型號安全穩(wěn)定控制裝置使用說明書[Z].

收稿日期：2021-02-26

作者簡介：王丹陽（1993—），男，河南駐馬店人，助理工程師，從事水電廠水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行管理工作。