機組保護停機信號與監控系統時間配合探討

吉元濤，駱佳勇，李能昌，汪 巍，李家漢，趙思意

(中國長江電力股份有限公司白鶴灘水力發電廠，四川 寧南 615400)

某大型水力發電廠機組保護采用南瑞繼保的RCS-985系列保護裝置，其停機出口接點動作后展寬時間為100 ms左右，監控系統采用南瑞NC2000，監控系統LCU對DI量巡檢周期一般為300 ms，由于保護裝置出口繼電器為瞬時返回接點，故障切除時間一般為幾十毫秒，發生故障時監控系統的數據處理量大，二者時間不匹配[1]，機組不能正常停機。故在設計初期發電機、變壓器電氣量保護停機出口接點后增加一級帶自保持的重動繼電器，繼電器動作后需手動復歸，用以滿足LCU對DI的采集時間需求，系統保護停機出口回路如圖1。

圖1 保護停機出口回路圖

1 問題簡介

電站實際運行過程中，機組保護與監控系統配合試驗時，分析機組保護動作信號與監控系統電氣事故停機流程啟動時序圖，發現兩者配合時間冗余不夠，后期隨著重動繼電器運行時間增長，動作時間增加，可能發生機組保護動作后不能正常啟動監控系統事故停機流程，造成機組帶故障空載運行[2-3]。

另一方面，保護停機出口回路重動繼電器23ZJ型號為DSP2-4A，此型號繼電器精度高，壽命長但動作功率低，繼電器動作功率校驗記錄見表1。實際運行過程中，抗干擾能力差，在發生直流接地或者直流系統串入交流時，極易發生誤動的風險，觸發監控系統電氣事故停機流程，造成非計劃停機事故。

表1 停機重動繼電器動作功率記錄表

為了消除停機出口重動繼電器誤停機風險，可以采取以下兩個措施：

1)采用快速大功率中間繼電器，確保不易受干擾而誤動，采用大功率重動繼電器動作后接點至監控系統LCU啟動電氣事故停機流程，雖然可以有效的解決繼電器受到直流接地擾動造成非事故停機的風險，但繼電器在實際運行過程中，存在長期運行老化的問題，繼電器動作時間不可控，可靠性不高，檢修校驗復雜，不能從根源上解決兩者時間配合的問題。

2)取消停機出口重動繼電器，通過保護裝置本身展寬停機出口動作時間。查閱裝置說明書，RCS-985 GW裝置跳閘出口插件所有跳閘出口均可整定為是否帶展寬，展寬時間可設置，默認情況下為140 ms。保護停機出口展寬時間設定需要與監控系統進行整組聯合試驗，并且與監控系統程序的數據處理和掃描周期冗余配合，來滿足監控系統電氣事故停機流程啟動時間。

2 處理措施

《水電站計算機監控系統基本技術條件》對監控系統實時性要求[4]：狀態和報警點采集周期≤1 s；現地控制級裝置接受控制命令到開始執行的時間應小于1 s[5]。通過保護停機信號傳動LCU監控停機流程聯調試驗，測試在監控系統最大巡檢周期時，機組保護動作后送停機信號出口的展寬時間能滿足監控系統采集到的最短時間，試驗記錄如表2、3所示。從試驗結果來看，當停機出口信號展寬時間設定大于200 ms時，監控能夠可靠接收停機信號(SOE)和停機總出口信號(DI)。

表2 保護裝置停機出口展寬時間試驗記錄表(發電機A套保護裝置)

表3 保護裝置停機出口展寬時間試驗記錄表(發電機B套保護裝置)

經與保護及監控廠家協商，對機組保護裝置停機出口信號展寬時間調整為450 ms，以確保監控系統LCU在收到停機信號后能順利啟動停機流程，從試驗結果來看，保護停機接點展寬定值是在保護返回后的展寬，實測展寬時間與設定時間一致，實際停機動作接點閉合時間是大于展寬時間的。機組保護停機出口與監控LCU聯動試驗記錄如表4所示，整改后保護停機出口回路見圖2。

表4 機組保護停機出口與監控LCU聯動試驗記錄表

圖2 整改后保護停機出口回路圖

3 結 語

綜上所述，機組保護動作停機信號通過保護裝置出口繼電器送至監控系統，直接啟動監控系統電氣事故停機流程。從保護裝置與監控系統的時間配合來看，建議保護裝置停機時間的出口繼電器接點設置展寬時間，以滿足電氣事故停機流程的啟動時間。

實際應用中，應根據不同的保護裝置和不同的監控設備采取不同的措施，對增加了展寬時間的繼電器應嚴格調試，避免啟動失靈的接點和其他要求瞬時返回的保護接點誤加展寬時間。如果裝置展寬時間仍無法滿足監控系統停機流程的需要，建議重動繼電器采用大功率(大于5 W)繼電器，能有效防止繼電器受干擾引起誤動作。