小浪底水電廠區域穩定裝置異常報警原因分析及整改措施

王丹陽 劉婉 陳健 張贊

摘 要：小浪底電站區域穩定裝置的作用是在小浪底水電廠、油城電廠大開機方式下出現線路跳閘時能及時切除電廠并網機組，防止電網電源側頻率過高而破壞電力系統的可靠穩定運行。現對小浪底電站一起區域穩定裝置異常報警事件進行分析，通過現場試驗的方式找到故障點并加以整改，以消除區域穩定裝置缺陷，提高電網運行安全水平。

關鍵詞：區域穩定裝置;監控系統;切機動作;繼電器

0? ? 引言

小浪底水電廠設置雙套220 kV區域穩控切機裝置，雙套系統由2臺QWD型號安全穩定控制裝置及其他輔助通信設備組成，小浪底區域穩定裝置與220 kV安仁變雙套裝置進行通信。2020年8月6日，小浪底區域穩定裝置正常投入運行，4號機組在停機備用狀態且無檢修工作時監控系統報：小浪底4號機組區域穩定裝置A套切機動作。在排除人員誤動的因素后，經過工作人員現場試驗分析，得出區域穩定裝置報警原因，并實施整改措施，以消除裝置缺陷。

1? ? 區域穩定裝置概況及原理

220 kV安仁變為區域穩定控制系統主站，接收各子站上送的相關信息。根據小浪底側出線故障信息，檢測Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ牡黃線、黃成線、吉安線和吉成線的過載信息。線路過載設置三輪，每輪各切1臺機組。根據過載線路分別向小浪底水電廠、油城電廠發切機令。小浪底水電廠設置為穩控子站，配置雙套穩控裝置，具備判斷、采集和切機功能。小浪底穩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臺機組三相電流;將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ牡黃線、黃成線線路運行、跳閘信息上送安仁主站;接收安仁主站發送的切機命令。油城電廠設置為穩控切機執行站，配置雙套穩控裝置。裝置采集本電廠兩臺機組及兩回線路運行工況，將兩臺機組開機、允切等信息上送至安仁主站，接收并執行安仁主站下發的切機命令。

2? ? 區域穩定裝置報警后現場檢查

在區域穩定裝置A套切機動作發生誤動作后，工作人員第一時間到達現場對裝置動作情況進行檢查，發現切機穩定裝置1號、2號盤遠方收訊燈均未亮（保持），說明兩套切機裝置并未收到安仁主站發過來的切機令;裝置監控啟動燈未亮，動作燈未亮（保持），出口燈未亮（保持），裝置無告警，無異常，并查看裝置報告列表沒有發現當天的啟動動作出口報告。

通過查看小浪底水電廠監控系統上位機報警列表（圖1），發現4號機組區域穩定裝置A套切機于當日09：30：38.945出現報警信號，95 ms后機組出現事故報警信號，并開始執行事故停機流程，1.197 s后區域穩定裝置A套切機報警復歸（表1）。在工作人員沒有對報警信號進行復歸的情況下報警信號自動復歸，明顯不符合邏輯，需進一步對區域穩定裝置及監控系統進行相關的模擬試驗，查找故障原因。

3? ? 區域穩定裝置異常分析

結合區域穩定裝置出口至監控系統回路圖（圖2），分析得出A、B、C、D點是可能引起區域穩定裝置誤動作造成4號機組事故停機的危險點。鑒于此，通過現場模擬試驗，對上述4個疑似危險點逐條進行分析和試驗。

A：表示區域穩定裝置繼電器板卡出口節點抖動，引起監控系統切機動作。

B：區域穩定裝置出口至4號現地控制單元的電纜短路，將引起監控系統切機動作。

C：機組監控系統LCU現地控制單元中間繼電器K0001常開端子抖動，造成監控系統上位機出現4號機組區域穩定裝置A套切機報警信號，監控系統啟動4號機組事故停機流程。

D：表示4號機監控系統開入節點抖動、內部邏輯，將引起監控系統切機動作。

4? ? 區域穩定裝置異常試驗過程

4.1? ? A疑似點試驗過程

對4號機組區域穩定裝置進行兩種模擬試驗：

（1）區域穩定裝置啟動（表示裝置收到安仁主站切機令）：

區域穩定裝置動作，動作燈亮，裝置出口，出口4號燈亮，機組監控系統LCU現地控制單元中間繼電器K0001吸合（繼電器指示燈亮），監控系統上位機報兩個信號：1）區域穩定裝置A屏動作信號;2）4號機組區域穩定裝置A套切機。停裝置電源1 min后重新投入，出口4號燈依舊保持，手動復歸，出口燈熄滅，區域穩定裝置各信號指示及程序驗證正常。

（2）區域穩定裝置未啟動（表示裝置未收到安仁主站切機令）：

區域穩定裝置未動作，動作燈未亮，強制啟動區域穩定裝置出口，出口4號燈未亮，機組監控系統LCU現地控制單元中間繼電器K0001不吸合，監控系統未收到動作信號和4號機組切機信號，區域穩定裝置各信號指示及程序驗證正常。

從現場模擬試驗結果來分析判斷，正常區域穩定裝置切機動作時，監控系統應收到A屏動作信號和區域穩定裝置A套切機兩個信號（圖3），裝置出口切機后信號必須要在區域穩定裝置本體上手動復歸，而本次裝置動作信號是自動復歸，現場試驗A點的動作切機可能較小。

4.2? ? B疑似點試驗過程

對區域穩定裝置A套、B套裝置4號機切機出口至廠房4號機現地控制單元1號柜電纜進行絕緣測試，使用KYORITSU電搖表500 V檔持續測試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點故障。

4.3? ? C疑似點試驗過程

機組監控系統LCU現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，標稱動作電壓為165 V，經測量其線圈直阻約為41.3 kΩ，經校驗該繼電器實際動作電壓為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，導致切機裝置動作切機。

4.4? ? D疑似點試驗過程

經對監控系統穩控裝置切機開入回路進行檢查，未發現異常，多次模擬試驗，內部程序邏輯工作正常。排除D點故障。

5? ? 整改措施

對以上4個疑似點進行分析排查后，最終懷疑A與C故障點的風險較高，采取以下措施進行整改：

（1）更換6臺機組監控系統LCU現地控制單元1號盤K0001和K0002中間繼電器（C疑似點），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。

（2）聯系穩控裝置廠家更換出口繼電器板卡（A疑似點），更換板卡后對程序邏輯進行驗證試驗，未發現異常的動作切機。

6? ? 結語

本文通過分析小浪底水電廠區域穩控切機裝置誤動作原因，經現場模擬試驗分析查找穩控裝置誤動作原因并一一進行整改。裝置再次申請投運后，經過近半年的實踐檢驗，小浪底水電廠區域穩控切機裝置未再出現異常報警信息，取得了良好的效果，保證了區域電網的安全穩定運行。

[參考文獻]

[1] 黃河水利水電開發集團有限公司水力發電廠運行規程[Z].

[2] QWD型號安全穩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，從事水電廠水力發電機組運行管理工作。