烏東德水電站監控系統流程分析

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電機額定電壓22 kV，額定電流24787A。機組各系統分為調速器、勵磁、監控、發變組保護、機組輔助系統、主變、發電機出口斷路器，電氣制動系統、機組技術供水、主變技術供水系統、機組在線監測、機組安穩、PMU相量測量等系統。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。監控系統采集各系統信號，需要進行綜合判斷，采取最合理優化的方式設計流程[3]。

2 開停機流程分析

2.1 開機流程設置各種工況，可分工況進行

(1) 停機→水系統運行；

(2) 水系統運行→輔助設備運行；

(3) 輔助設備運行→空轉；

(4) 空轉→空載；

(5) 空載→假同期并網；

(6) 空載→發電；

(7) 停機→空轉；

(8) 停機→空載；

(9) 停機→發電。

這樣便于機組的控制和現場的調試。

2.2 停機流程設置各種工況，適用于機組轉移到不同工況

(1) 發電→空載;

(2) 空載→空轉;

(3) 空轉→水系統運行;

(4) 水系統運行→停機;

(5) 發電→停機;

(6) 空載→停機;

(7) 空轉→停機。

流程分析：開停機流程工況明確，每個工況設定了必須的條件。設置了水系統運行工況和輔助設備運行工況，便于機組可以停在更多的工況，有利于設備檢查。短時間停機時，可以讓機組停在水系統運行方式，可以減少機組下次啟動時間。設置分步啟動，可以逐步檢查機組開停過程中出現的問題，也在無水調試過程便于逐系統分析檢查[2]。總之，設置靈活多變的工況，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:發電機保護A套停機總信號(SOE)&發電機保護A套停機總信號(DI)觸發電氣事故停機;發電機保護B套停機總信號(SOE)&發電機保護B套停機總信號(DI)觸發電氣事故停機;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)觸發電氣事故停機。

流程分析：緊急停機流程都是由發變組保護電氣事故觸發，達到快速解列甩負荷保護電氣部分設備的目的，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點同時具備觸發事故停機條件，這樣確保信號是真實可靠的，同時監控系統與發變組保護系統除了硬接線信號，還有通訊量，保證各種信號能準確無誤的送到監控系統[4]，保證流程的正確觸發。

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%觸發一類機械事故停機;

(5)水機PLC一類機械事故動作觸發一類機械事故停機;

(6)隔離閥非全關位置&壓油罐事故低油壓&主供油管路油壓<5.2 MPa觸發二類機械事故停機;

(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觸發二類機械事故停機;

(9)機械過速動作&事故配壓閥動作觸發二類機械事故停機;

(10)水導瓦溫、下導瓦溫、上導瓦溫、推力瓦溫計數大于1觸發二類機械事故停機；

(11)定子繞組溫度計數大于1觸發二類機械事故停機，延時90 s;

(12)定子鐵芯溫度計數大于1觸發二類機械事故停機，延時90 s;

(13)模擬屏、水機、調速器緊急停機按鈕按下觸發二類機械事故停機；

(14)水機PLC二類機械事故動作觸發二類機械事故停機；

(15)調速器導葉非機手動方式&調速器A、B套嚴重故障觸發二類機械事故停機；

(16)機組非并網狀態&調速器A、B套嚴重故障觸發二類機械事故停機；

(17)主配不在關位&電氣一級過速(>115%)@導葉非空載位置一下&導葉非全關位置觸發二類機械事故停機；

(18)電氣一級過速冗余(>146%)觸發二類機械事故停機；

(19)非電量保護停機出口(SOE)@非電量保護停機出口(DI)觸發二類機械事故停機；

(20)水淹廠房信號動作觸發二類機械事故停機；

(21)緊急停機流程啟動或快速停機流程啟動&主配不在關位&電氣一級過速(>115%)&導葉非空載位置以下&導葉非全關位置&事故配壓閥沒動作觸發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&導葉非全關位置觸發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&導葉非全關位置觸發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計是先緊停關閉導葉或啟動事故配壓閥再相應減負荷停機，主要是由于機械事故及保護非電量事故觸發停機。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；當機組機械事故調速器正常關閉導葉出現問題時，需要啟動事故配壓閥流程，防止導葉失控，事故擴大。快速停機流程考慮事故因數比較全面，能較全面地保護機組，對機組過速、調速器系統、進水口閘門、軸承瓦溫、定子溫度等事故都做了判據。考慮溫度量有可能出現跳變或個別異常，增加了時間判據及記數大于1的判據，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，機組轉動慣量也大，為能及時做出機械事故判據，需要一個全面系統的緊停流程。

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>1觸發水機保護動作流程;

(2)推導瓦溫過高連片投入&推導瓦溫計數>1觸發水機保護動作流程;

(3)下導瓦溫過高連片投入&下導瓦溫計數>1觸發水機保護動作流程;

(4)水導瓦溫過高連片投入&水導瓦溫計數>1觸發水機保護動作流程;

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

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

(7)調速器管道事故低油壓&調速器壓力油罐事故低油壓&機組轉速>5%油壓系統異常連片觸發水機保護動作流程;

(8)模擬屏緊急停機按鈕按下觸發水機保護動作流程;

(9)調速器緊急停機按鈕按下觸發水機保護動作流程;

(10)水機保護屏緊急停機按鈕按下觸發水機保護動作流程;

(11)電氣二級過速(>148%)&電氣過速連片觸發水機保護動作流程

(12)機械過速(>150%)&機械過速連片觸發水機保護動作流程

(13)主配不在關位&電氣一級過速(>115%)&導葉空載位置以上&主配不在關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快速落門;

(17)電氣二級過速(>148%)&電氣過速連片觸發快速落門;

(18)機械過速(>150%)&機械過速連片觸發快速落門;

(19)模擬屏快速落門按鈕按下觸發快速落門;

(20)水機保護快速落門按鈕按下觸發快速落門。

流程分析：水機保護流程是一套單獨獨立的系統，也是相當有必要的一套保護系統。當機組發生以上重大事故時，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，同時也保證了當監控PLC正常流程出現故障不能運行時，水機保護流程可單獨使事故機組穩定停下來[5]。它也可根據不同的事故工況，選擇停機落門或動作事故配壓閥。

6 結語

不同機組的監控流程不可同日而語，要針對不同的機組設置必要的監控流程，主要是能保證機組的開停機的敏捷度，以及機組發生故障時能快速反應。烏東德850MW水輪發電機組容量大、機組停止慣性大，結構要求都非常高[1]。烏東德機組監控系統流程，流程設計涵蓋范圍廣，保護功能齊全，水機保護設置靈活，細節處理較完善，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。