一起水電廠安穩裝置拒動案例分析

鄒倫森 孫忠生 李頑華

（中國南方電網調峰調頻發電公司魯布革水力發電廠，云南 羅平 655800）

1 魯布革水電廠安穩系統配置介紹

圖1所示為魯布革水力發電廠主接線圖，魯布革電廠穩控裝置由 RCS-993B 失步解列裝置及 RCS-992A 穩定控制裝置組成[1]。共有三塊盤柜，一塊為失步解列柜，另兩塊為穩定控制A 柜及穩定控制B 柜（A 柜、B 柜調度命名為魯布革A 套RCS992安穩裝置及魯布革B 套RCS992 安穩裝置）。

圖1 魯布革水力發電廠主接線圖

失步解列裝置，作為四條220kV 線路失步時的跳閘起動裝置，當裝置判出線路失步時，按預定策略解列失步線路，魯布革電廠共裝有四套RCS-993失步解列裝置，裝設于一個失步解列裝置柜內，四套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，兩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，兩套裝置的功能也完全一樣，也互為備用。

穩定控制裝置是確保電網及魯布革電廠的安全穩定運行而配置的，裝置通過測量魯馬雙線、魯羅雙線及四臺發電機的三相電壓、三相電流來判斷線路跳閘引起的其余線路過載與機組頻率升高事件。當裝置判出線路任一相電流大于過載告警定值時，經延時發出過載告警信號；當裝置判出線路跳閘引起其余線路過載時，則根據預先設置的程序（控制策略）進行切機和解列魯馬Ⅰ、Ⅱ線；當裝置判出魯羅雙線所在母線頻率升高超過定值時，則按高周切機策略進行切機。為了確保安全可靠，穩定控制裝置設了雙套，分別裝設于穩定控制裝置A 柜、穩定控制裝置B 柜內，兩套系統硬件、軟件、功能均完全一樣，均主要由一臺 RCS-992 主機及兩臺RCS-990 從機組成。

2 事件描述

220kV 魯馬Ⅱ線線路AB 相短路接地故障（如圖2所示），主一保護RCS-931AMM 裝置中的電流差動保護動作出口跳開252 開關，保護動作正確。2014年08月01日21 時32 分57 秒，安穩A 套裝置按照穩控策略“魯馬2 跳1 過2 級”起動“切#1、#2 發電機動作”命令。但實際只切除#1 機，#2 機未切除。

3 綜合分析

3.1 安穩裝置A 套和B 套簡報信息檢查分析

見表1，安穩裝置動作正確。

圖2 故障跳閘前后有功潮流走向

表1 穩控裝置簡報信息

3.2 出口回路電壓測量

如圖3所示，測量安穩A 套切#2 發變組出口回路各個測點的電壓電位值，結果正確。

3.3 出口傳動試驗

1）通過短接發變組非電量保護裝置出口接點，#2 發變組非電量保護裝置F311 動作正常。

圖3 安穩A 套切#2 發變組出口回路

2）投入切#2 機組出口壓板，通過設定安穩A套裝置試驗定值，來傳動出口,結果#2 發變組非電量保護F311 不動作。

3）投入切#3 機組出口壓板，通過設定安穩A套裝置試驗定值，來傳動出口,結果#3 發變組非電量保護F311 動作。

4）投入切#4 機組出口壓板，通過設定安穩A套裝置試驗定值，來傳動出口,結果#4 發變組非電量保護F311 不動作。

3.4 修改安穩A 套裝置出口脈沖時間后再次出口傳動試驗

1）測量安穩A 套出口脈沖時限：現場通過手提式錄波器，測量安穩A 套4 臺機組出口脈沖時間都為100ms。如圖4所示。

圖4 安穩A 套出口脈沖時限

2）將安穩A 套裝置出口脈沖時間設為150ms。試驗傳動結果為：#2、#3、#4 發變組非電量保護均動作正常。

3.5 檢查發變組保護單元

1）測量非電量保護F311 的動作時間

通過測試儀，分別對4 臺機組K35+F311 回路的動作時間進行測量（k35 繼電器動作時間約為30ms），且每臺機組分別測量兩次時間記錄。見表2。

表2 四臺機組K35+F311 回路的動作時間

2）調取非電量保護裝置參數

通過DIGSI 發變組保護調試軟件連接四臺發變組非電量保護裝置，參看保護設置參數，提取的參數見表3。

#2 機組非電量保護由于使用時間過長于2009年12月進行改造，改造過程中對于非電量保護F311與F312 的開入、開出進行檢查。具體檢驗方法是通過短接開入的方式模擬“遠方跳閘”非電量開入，通過測量跳閘壓板上端電位檢測非電量保護輸出。改造前示意圖如下，由以下兩部分組成（如圖5所示）。

表3 四臺發變組非電量開入防抖時間

圖5 非電量保護改造前

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

（2）保護執行單元，包括F97 耦合模塊，保護跳閘矩陣等，其中F97 耦合模塊中同時接入安穩動作信號、主變事故跳閘信號、母差保護切機信號、勵磁系統事故跳閘信號，收到任何一路信號，該模塊將出口跳閘命令至跳閘矩陣執行。

#2 機組非電量保護改造后（用兩個非電量保護裝置F311、F312 替代原非冗余的F97 耦合模塊）示意圖如下，由以下兩部分組成（如圖6所示）。

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

（2）保護的執行單元，包括F311 非電量保護裝置，保護跳閘矩陣等，其中F311 中同時接入安穩動作信號、主變事故跳閘信號、母差保護切機信號、勵磁系統事故跳閘信號，收到任何一路信號，該模塊將出口跳閘命令至跳閘矩陣執行。

圖6 非電量保護改造后

3.6 結論及原因分析

1）結論概述

經過綜合分析，本次事件中安穩裝置判斷故障正確，起動切機命令出口準確。從表3可知，#2 和#4 機設置為100ms，#1 即和#3 機設置為10ms。從簡要示意圖7可知，安穩裝置出口脈沖時間約為100ms，機組K35 繼電器動作耗時約30ms，到達#2機組切機執行機構中的F311 非電量保護裝置的脈沖事件僅約70ms，不滿足#2 機組F311 非電量保護裝置防抖時間100ms 設置，命令無效。綜上，即由于#2 機組切機執行機構中的F311 非電量保護裝置的防抖動參數設置為100ms 過大，導致安穩裝置發至#2 發變組F311 非電量保護裝置的切機命令未能被執行，致使#2 機切機不成功，簡要示意圖如圖7所示。

圖7 安穩至機組保護動作流程

2）造成本次事件的各方面主要因素

（1）#2 發變組非電量保護裝置內部開關量輸入防抖時間參數（software filter time）設置不合理。

（2）經調查發現在#2 發變組非電氣量保護裝置升級安裝調試過程中，調試人員未考慮到安穩出口跳閘脈沖與裝置開關量輸入防抖時間參數的匹配問題，未關注防抖時間參數的設置。

（3）電廠未采用有效的穩控裝置整組動作試驗，未及時發現回路時間參數匹配存在的隱患。

4 事件啟示

1）從電廠運行的安全穩定性考慮，機組切機回路隱患未消除之前，退出安穩切機組的功能壓板和出口壓板，在投入壓板之前不應留技術盲區。

2）從事件原因可以看出電廠必須設置合理準確的安穩及二次保護配置參數，并對回路進行實地檢驗確認。

3）電廠方面應該加強非定值類參數的管理以及研究，盡量找到本廠所屬機組設備的非定值類參數最優值。

5 結論

電力系統穩定性即電力系統受到事故擾動后保持穩定運行的能力[2]。水電廠安穩裝置對于大電網系統的安全運行有著極為重要意義。因此，如何完善水電廠安穩及二次保護配置同時合理的設置各項參數需要不斷的研究改進。

[1] 沈樹林.魯布革水力發電廠運行技術標準[Z].2012.

[2] 中國電力科學研究院.電力系統安全穩定導則[M].國家電力調度通信中心,2001.