阿壩水電開發有限公司繼電保護改造研究

張 皓 鵬， 曹 倫， 王 偉

(阿壩水電開發有限公司，四川 黑水 624000)

0 引 言

阿壩水電開發有限公司柳坪水電站和雅都水電站始建于2004年，于2009年全部建成投產，運行至今已超過12年。繼電保護作為保障電力系統正常運行的重要組成部分[1]。柳坪水電站和雅都水電站繼電保護裝置因技術發展和裝置老化等原因，造成了保護設備可靠性降低以及部分裝置不滿足最新技術要求等問題，急需通過升級改造提高繼電保護的安全性及可靠性。

1 電站概況及保護配置情況

(1)雅都水電站始建于2005年2月，2009年全部建成投產發電，電力輸出經220 kV都柳線和柳茂線接入500 kV茂縣變電站。2013年500 kV色爾古變電站建成，雅都水電站電力輸出改由220 kV雅色線接入500 kV色爾古變電站。雅都水電站為引水式電站，裝機容量150 MW(3×50 MW)。發電機機端電壓13.8 kV，1F機組與1B主變組成單元接線，1B主變為雙繞組變壓器，變比220 kV/13.8 kV，容量為63 MVA；2F機組、3F機組與2B主變組成擴大單元接線，2B主變為雙繞組變壓器，變比220 kV/13.8 kV，容量為120 MVA；220 kV開關站采用全封閉GIS組合電器單母線接線。

(2)柳坪水電站始建于2004年12月，1F機組2008年投產，2F和3F機組2009年投產，電力輸出經220 kV柳茂線接入500 kV茂縣變電站。2013年500 kV色爾古變電站建成，柳坪水電站電力輸出改由220 kV都柳線和雅色線接入500 kV色爾古變電站。柳坪水電站為引水式電站，裝機容量120 MW(3×40 MW)。發電機機端電壓10.5 kV，1F機組與1B主變組成單元接線，1B主變為三繞組變壓器，變比220 kV/35 kV/10.5 kV，容量為80 MVA，下游白溪水電站通過35 kV白柳線301開關接入1B主變中壓側；2F機組、3F機組與2B主變組成擴大單元接線，2B主變為雙繞組變壓器，變比220 kV/10.5 kV，容量為100 MVA；220 kV戶外升壓站為單母線接線。

(3)兩站共6臺發電機均采用許繼WFB-811單套保護裝置配置，220 kV主變保護采用WBH-801主變保護裝置雙重化配置，兩站220 kV母線保護采用南瑞RCS-915和許繼WMH-800雙重化保護配置，220 kV都柳線采用南瑞RCS-902和許繼WXH-803雙重化保護配置，220 kV雅色線采用南自PSL-603U和深瑞PRS-723雙重化保護配置，保護裝置運行時間見表1。

表1 保護裝置運行時間

2 繼電保護存在的問題

2.1 裝置運行時間長，裝置缺陷多

(1)兩站許繼保護裝置打印機部分存在打印異常，打印亂碼。

(2)許繼系列保護屏幕質量不穩定，更換成本高，備件采購困難，運維難度大，成本高；出現花屏后無法查看繼電保護狀態，一旦出現繼保動作很難查看動作原因，存在一定的生產安全隱患。

(3)許繼保護裝置日期與GPS對時錯誤，需要運維人員每天進行時間校對，增加運維難度。

(4)家族性缺陷多，影響裝置安全穩定運行。

2.2 裝置型號老舊，部分不滿足最新規范或管理要求

(1)根據《國網四川省電力公司關于開展二次設備在線監視與分析系統專項提升工作的通知》，涉網保護裝置模擬量能正常上傳保信子站、經保信子站最終上傳省調保信主站。柳坪、雅都兩站全部許繼保護裝置，220 kV線路2號保護(RCS-902A)、220 kV雅色線2號線路保護(PRS-753S深瑞)裝置不具備上送裝置參數和模擬量功能。

(2)根據《國網四川省電力公司關于開展并網電廠繼電保護老舊設備、家族性缺陷及反措問題整治專項提升工作的通知》(2021年7月19日文件)要求如下：“要求運行超12年以上老舊設備應納入技改計劃，超15年運行的設備應立即進行整改”。公司柳坪、雅都兩站除220 kV母線保護和220 kV雅色線1號保護屏外，其他保護裝置運行已超12年。

(3)為防止裝置家族性缺陷可能導致的雙重化配置的兩套繼電保護裝置同時拒動的問題，雙重化配置的線路、變壓器、母線、高壓電抗器等保護裝置應采用不同生產廠家的產品。兩站220kV主變保護裝置雙重化配置均為同廠家(許繼)同型號配置[2]。

因此，需通過消除裝置現有缺陷，防止因裝置故障而影響生產。通過技改滿足最新規范及相關管理要求，提升裝置可靠性。

3 保護改造的目標

通過該次改造滿足最新行業規范、反措要求，解決目前裝置存在的問題，提升現場裝置運行可靠性，減少運維工作量，防止因裝置故障而影響生產。

3.1 滿足最新行業規范、反措要求

(1)功能配置統一[3]，解決保護配置及組屏方式的差異而造成保護的不統一。

(2)滿足保護裝置雙重化配置要求。

(3)滿足保護裝置信息化要求[4]。

3.2 消除現有缺陷，提升裝置可靠

(1)統一對時接口，解決現保護裝置存在的對時錯誤問題。

(2)解決打印和屏幕問題，降低維護成本。

(3)解決保信子站信息上送不符合電網要求問題、打印錯誤問題，并可在后臺進行管理，降低運維人員工作量。

3.3 按照統一標準提升裝置運行穩定性，減少運維工作量，降低運維難度

(1)優先通過保護裝置自身實現相關保護功能，減少外部輸入量，降低對相關回路和設備的依賴。

(2)優化回路設計，在確保可靠實現繼電保護功能的前提下，盡可能減少裝置間的連線。

(3)簡化二次回路接線，按照標準化回路設計，避免出現不同時期，不同廠家裝置開入開出接口雜亂無序的問題。

(4)定值整定計算標準化和簡單化，要求保護設備商按照統一格式進行保護定值的整定、簡化定值整定工作。

(5)事故報告格式統一的原則，為調度和現場處理事故節省時間，也為現場運維創造有利條件。

(6)統一繼保型號及品牌，有效降低備件成本。

(7)統一接線圖冊，降低運維難度，提高運維效率。

4 升級改造方案論證及建議

4.1 改造方案

根據柳坪電站、雅都電站兩站實際情況，結合最新行業規范、省調最新要求，為系統解決現存基礎缺陷，滿足最新規范要求和前瞻未來技術發展趨勢，避免后期反復改造，通過市場調研，提出整屏更換和掏屏改造兩種改造方案。

(1)整屏更換是整體更換保護裝置屏柜，設計單位根據外部線纜情況進行端子排設計，盡量避免因裝置更換引起的線纜長度不夠、外部線纜增加，整機出廠、整機安裝。通過設計優化，消除建站時存在的設計缺陷，排除因老化而有安全隱患的部分端子及線路，滿足國家、行業最新規范和設計要求。

(2)掏屏改造是保留原有屏柜，對屏柜內繼電保護裝置進行更換，對原屏柜內不符合要求的端子排、壓板和面板等進行改造。設計單位根據現場實際進行量身設計，達到滿足國家、行業最新規范和設計要求。兩種主要方案優缺點分析見表2。

表2 兩種主要方案優缺點分析

4.2 方案比選綜述

全屏改造和掏屏改造各有優缺點，主要受限因素為國家、行業強制規范要求和現場二次回路實際，因此需與設計院、設備廠家、國網省調度中心充分溝通、細化后，以繼電保護“四性”(可靠性、速動性、選擇性、靈敏性)為基本原則[5]，在滿足現有規范的情況下選擇性價比最高的方案。

5 結 語

兩站繼電保護裝置問題主要體現在設備本身以及設備備品備件上，不滿足相關規范、反措等運行要求。結合阿壩水電開發有限公司柳坪水電站、雅都電站兩站保護裝置現狀，兩站繼電保護裝置應盡早按照相關規范和反措等運行要求，依據繼電保護的配置、設計原則制定保護改造方案，逐步開展保護改造設計并實施。