现场︱一起水电厂安稳装置拒动案例分析

中国南方电网调峰调频发电公司鲁布革水力发电厂的研究人员邹伦森、孙忠生、李顽华，在2015年第8期《电气技术》杂志上撰文，介绍分析了一起因发变组非电量保护装置内部开关量输入防抖时间参数设置不合理造成安稳装置拒动的事件。同时对避免出现类似情况提出建议并采取措施,对同类设备的参数设置有很好的借鉴意义。1 鲁布革水电厂安稳系统配置介绍图1 鲁布革水力发电厂主接线图

如图1所示为鲁布革水力发电厂主接线图，鲁布革电厂稳控装置由RCS-993B失步解列装置及RCS-992A稳定控制装置组成[1]。共有三块盘柜，一块为失步解列柜，另两块为稳定控制A柜及稳定控制B柜(A柜、B柜调度命名为鲁布革A套RCS992安稳装置及鲁布革B套RCS992安稳装置)。失步解列装置，作为四条220kV线路失步时的跳闸启动装置，当装置判出线路失步时，按预定策略解列失步线路，鲁布革电厂共装有四套RCS-993失步解列装置，装设于一个失步解列装置柜内，四套RCS-993失步解列装置分别为鲁马线A套、鲁马线B套、鲁罗线A套、鲁罗线B套，其中，鲁马线A套、鲁马线B套为鲁马Ⅰ、Ⅱ线失步解列装置，两套装置功能完全一样，互为备用。鲁罗线A套、鲁罗线B套为鲁罗Ⅰ、Ⅱ线失步解列装置，两套装置的功能也完全一样，也互为备用。稳定控制装置是确保电网及鲁布革电厂的安全稳定运行而配置的，装置通过测量鲁马双线、鲁罗双线及四台发电机的三相电压、三相电流来判断线路跳闸引起的其余线路过载与机组频率升高事件。当装置判出线路任一相电流大于过载告警定值时，经延时发出过载告警信号；当装置判出线路跳闸引起其余线路过载时，则根据预先设置的程序（控制策略）进行切机和解列鲁马Ⅰ、Ⅱ线；当装置判出鲁罗双线所在母线频率升高超过定值时，则按高周切机策略进行切机。为了确保安全可靠，稳定控制装置设了双套，分别装设于稳定控制装置A柜、稳定控制装置B柜内，两套系统硬件、软件、功能均完全一样，均主要由一台RCS-992主机及两台RCS-990从机组成。2 事件描述220kV鲁马Ⅱ线线路AB相短路接地故障(如图2)，主一保护RCS-931AMM装置中的电流差动保护动作出口跳开252开关，保护动作正确。2014年 08月 01日21时32分57秒，安稳A套装置按照稳控策略“鲁马2跳1过2级”启动“切#1、#2发电机动作”命令。但实际只切除#1机，#2机未切除。图2 故障跳闸前后有功潮流走向

3 综合分析3.1 从安稳装置A套和B套简报信息检查分析如表1，安稳装置动作正确。表1 稳控装置简报信息序号动作相对时间动作元件装置112105ms鲁马2跳1过载2级安稳A套控制装置（RCS-992、990）122105ms切#1发电机132105ms切#2发电机142110ms切#1发电机动作152110ms切#2发电机动作162105ms鲁马2跳1过载2级安稳B套控制装置（RCS-992、990）172105ms切#1发电机182105ms切#2发电机3.2出口回路电压测量如图3所示，测量安稳A套切#2发变组出口回路各个测点的电压电位值，结果正确。图3 安稳A套切#2发变组出口回路

3.3出口传动试验①通过短接发变组非电量保护装置出口接点，#2发变组非电量保护装置F311动作正常。②投入切#2机组出口压板，通过设定安稳A套装置试验定值，来传动出口,结果#2发变组非电量保护F311不动作。③投入切#3机组出口压板，通过设定安稳A套装置试验定值，来传动出口,结果#3发变组非电量保护F311动作。④投入切#4机组出口压板，通过设定安稳A套装置试验定值，来传动出口,结果#4发变组非电量保护F311不动作。3.4修改安稳A套装置出口脉冲时间后再次出口传动试验①测量安稳A套出口脉冲时限：现场通过手提式录波器，测量安稳A套4台机组出口脉冲时间都为100ms。如图4所示。图4 安稳A套出口脉冲时限

②将安稳A套装置出口脉冲时间设为150ms。试验传动结果为：#2、#3、#4发变组非电量保护均动作正常。3.5检查发变组保护单元①测量非电量保护F311的动作时间通过测试仪，分别对4台机组K35+F311回路的动作时间进行测量（k35继电器动作时间约为30ms），且每台机组分别测量两次时间记录。如表2：表2 四台机组K35+F311回路的动作时间机组测量次序动作时间备注#1机组第1次46 ms包括K35继电器时间第2次47 ms包括K35继电器时间#2发变组第1次139 ms包括K35继电器时间第2次133 ms包括K35继电器时间#3机组第1次44 ms包括K35继电器时间第2次46 ms包括K35继电器时间#4机组第1次137 ms包括K35继电器时间第2次136 ms包括K35继电器时间②调取非电量保护装置参数通过DIGSI发变组保护调试软件连接四台发变组非电量保护装置，参看保护设置参数，提取的参数如表3所示。表3 四台发变组非电量开入防抖时间机组装置名称及编号开入防抖时间（sofeware filter time）备注#1发变组A套非电量保护装置F31110 msB套非电量保护装置F31210 ms#2发变组A套非电量保护装置F311100 msB套非电量保护装置F312100ms#3发变组A套非电量保护装置F31110 msB套非电量保护装置F31210 ms#4发变组A套非电量保护装置F311100 msB套非电量保护装置F312100 ms#2机组非电量保护由于使用时间过长于2009年12月进行改造，改造过程中对于非电量保护F311与F312的开入、开出进行检查。具体检验方法是通过短接开入的方式模拟“远方跳闸”非电量开入，通过测量跳闸压板上端电位检测非电量保护输出。改造前示意图如下，由以下两部分组成（如图5）：1）安稳装置及其出口回路，包括安稳装置本体，安稳装置出口压板及安稳装置至执行单元的二次接线；2）保护执行单元，包括F97耦合模块，保护跳闸矩阵等，其中F97耦合模块中同时接入安稳动作信号、主变事故跳闸信号、母差保护切机信号、励磁系统事故跳闸信号，收到任何一路信号，该模块将出口跳闸命令至跳闸矩阵执行。图5 非电量保护改造前

#2机组非电量保护改造后（用两个非电量保护装置F311、F312替代原非冗余的F97耦合模块）示意图如下，由以下两部分组成（如图6）：1）安稳装置及其出口回路，包括安稳装置本体，安稳装置出口压板及安稳装置至执行单元的二次接线；2）保护的执行单元，包括F311非电量保护装置，保护跳闸矩阵等，其中F311中同时接入安稳动作信号、主变事故跳闸信号、母差保护切机信号、励磁系统事故跳闸信号，收到任何一路信号，该模块将出口跳闸命令至跳闸矩阵执行。图6 非电量保护改造后

3.6结论及原因分析3.6.1结论概述经过综合分析，本次事件中安稳装置判断故障正确，启动切机命令出口准确。从表3可知，#2和#4机设置为100ms，#1即和#3机设置为10ms。从简要示意图7可知，安稳装置出口脉冲时间约为100ms,机组K35继电器动作耗时约30ms,到达#2机组切机执行机构中的F311非电量保护装置的脉冲事件仅约70ms，不满足#2机组F311非电量保护装置防抖时间100ms设置，命令无效。综上，即由于#2机组切机执行机构中的F311非电量保护装置的防抖动参数设置为100ms过大，导致安稳装置发至#2发变组F311非电量保护装置的切机命令未能被执行，致使#2机切机不成功，简要示意图如图7：图7 安稳至机组保护动作流程

3.6.2造成本次事件的各方面主要因素（1）#2发变组非电量保护装置内部开关量输入防抖时间参数（softwarefilter time）设置不合理。（2）经调查发现在#2发变组非电气量保护装置升级安装调试过程中，调试人员未考虑到安稳出口跳闸脉冲与装置开关量输入防抖时间参数的匹配问题，未关注防抖时间参数的设置。（3）电厂未采用有效的稳控装置整组动作试验，未及时发现回路时间参数匹配存在的隐患。4 事件启示（1）从电厂运行的安全稳定性考虑，机组切机回路隐患未消除之前，退出安稳切机组的功能压板和出口压板，在投入压板之前不应留技术盲区。（2）从事件原因可以看出电厂必须设置合理准确的安稳及二次保护配置参数，并对回路进行实地检验确认。（3）电厂方面应该加强非定值类参数的管理以及研究，尽量找到本厂所属机组设备的非定值类参数最优值。5 结束语电力系统稳定性即电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力[2]。水电厂安稳装置对于大电网系统的安全运行有着极为重要意义。因此，如何完善水电厂安稳及二次保护配置同时合理的设置各项参数需要不断的研究改进。会议通知︱2015第二届轨道交通供电系统技术大会将于11月在京举办