锦屏二级水电站安全稳定控制装置的应用

张冬生 杨浩 李旭明 文华宇 候华东 高志云

【摘要】安全稳定控制装置（简称“安稳装置”）是根据系统的运行工况自动选择切机、切负荷，是防止电网发生失步瓦解和大面积停电事故的保护电网系统安全、稳定运行的安全自动装置。锦屏二级水电站安稳装置是锦苏±800kV特高压直流输电工程送端电网安稳系统的重要组成部分，投产一年多来满足电网暂态稳定、频率稳定与电压稳定控制的要求，已成为电网安全运行的最重要的防线，有效提高了电网系统稳定性水平。本文介绍了锦屏二级水电站安全稳定控制装置的配置情况、功能、控制策略及可靠性要求，总结了水电站安稳装置动作切机处理流程，对其他水电站有借鉴作用。

【关键词】锦屏二级水电站;安全稳定控制装置;第二道防线

引言

锦屏水电站位于四川省凉山州盐源、木里、冕宁三县交界处，系雅砻江流域龙头电站，是国家“西电东送”能源发展战略的重要组成部分。锦屏水电站包括锦屏一级、锦屏二级水电站，总装机8400MW。锦屏一级水电站大坝为混凝土双曲拱坝，坝高305m，为世界第一高坝;总库容77.6亿m?，调节库容49.1亿m?;装机6台600MW机组，多年平均发电量为166.2亿kW·h。锦屏二级水电站（简称“锦屏二级电站”）通过16.7km的引水隧洞引水发电，采用上游调压方式，最大水头达318.8m;总库容1401万m?，调节库容为496万m?;装机8台，总装机容量4800MW，多年平均发电量为242.3亿kW·h。锦屏二级电站安稳装置采用南瑞的SCS-500型稳控装置。安全稳定控制装置（简称“安稳装置”），是保证电力系统在遇到大扰动时的稳定性而在电厂或变电站内装设的控制设备，实现切机、切负荷、快速减出力、直流功率紧急提升或回降等功能，是保证电力系统安全稳定运行第二道防线的重要设施，它由两个及以上厂站的安全稳定控制装置通过通信设备联络构成的系统，实现区域或更大范围的电力系统的稳定控制。安全稳定控制装置，针对预先考虑的故障形式和运行方式，按预定的控制策略，采用安全稳定控制系统（装置）实现切机、切负荷、局部解列等控制措施，确保电力系统在发生概率较低的严重故障时能继续保持稳定运行，防止系统失去稳定，是电力系统安全稳定运行的第二道防线。

图1 锦屏—苏州特高压直流送端电网安稳系统地理接线示意图

1.锦屏二级电站安稳装置概述

锦屏二级电站安稳装置主要监测东天II线、东天I线、东锦II线、 东锦I线、#1发变组高压侧至#8发变组高压侧以及500kV母线的运行情况，识别系统运行方式，进行故障判别，并按策略执行相应的控制措施。装置接收锦屏换流站的切机令，并将锦屏二级电站可切机组容量送至锦屏换流站，同时检测、判断东天II线、东天I线、东锦II线、东锦I线四回线路的故障类型（单永、相间短路、无故障跳闸），根据事故前的电网运行方式及断面潮流，事故时判断出的故障类型，查找控制策略表的内容，确定本站切机的总容量。装置同时检测东锦双回线、东天双回线跳闸，查询对应方式下的策略表采取按台数切机的控制措施;检测东锦双回线、东天双回线过载，查询过载策略表采取按台数切机的控制措施;检测500kV母线高周，查询高周策略表采取按台数切机的控制措施。

2.锦屏二级电站安稳装置功能

2.1 安稳装置的作用

锦屏-苏南±800kV特高压直流输电工程送端电网安控系统由锦屏换流站、月城变电站、木里变电站、普提变电站、二滩电站、锦屏一级级电站（锦西电厂）、官地电站、锦屏二级电站（锦屏二级电站）等8个厂站组成，各厂站均双重化配置。

锦屏二级电站安稳装置作为锦屏-苏南±800kV特高压直流输电工程送端电网安控系统的重要组成部分，可接收、执行锦屏换流站发来的切机令，可根据策略表切除锦屏二级电站机组，并具有高周切机、过载切机等功能。

2.2 安稳装置切机原则

（1）锦屏换流站安稳装置内部定值“切机优先级定值”由高到低依次为官地电厂、锦西电厂、锦屏二级电站;

（2）锦屏二级电站同一水力单元的两台机组，一台并网运行，一台停机备用，并网运行机组优先按照切机策略切机;

（3）锦屏二级电站同一水力单元两台机组均在并网运行情况下，安稳装置“切机优先级定值”由高到低依次为2F、4F、6F、8F、1F、3F、5F、7F;

（4）所有的策略均按台数切机。每台机组均设有一个优先级定值，其范围为0～8。优先级从高到低为1～8，优先级越高（数值越小）越容易被切。优先级设为0时，机组不可切;

（5）停运的机组、已判出跳闸的机组、允切压板未投入的机组、已被切除的机组均不可切，最多可切8台机组。

2.3 安稳装置跳闸控制策略

装置对电网运行方式的识别，优先采用自动识别方式，辅助采用人工投退运行方式压板的方式。

表1 系统运行方式表

Tab.1 System operation table

系统运行方式名称 系统运行方式说明 方式识别方法

运行方式1 全接线方式 “运行方式1”压板投入

运行方式2 东锦单线检修方式 “运行方式2”压板投入

运行方式3 东天单线检修方式 “运行方式3”压板投入

运行方式4 东锦双线检修方式 “运行方式4”压板投入

运行方式5 东天双线检修方式 “运行方式5”压板投入

运行方式6 东锦一回、东天一回检修方式 “运行方式6”压板投入

运行方式识别说明：

（1）正常运行时，装置只投入一个方式压板，如果投入一个以上或未投入方式压板，装置将无法识别运行方式且被闭锁。

（2）只有在“方式1”下，装置才能完成自动转至与当前状态相适应的运行方式，其他方式下装置不能自动转换。

（3）在“方式1”下，当检测到东锦、东天任意一回线路跳闸或东锦、东天双回线路跳闸或东锦一回、东天一回跳闸，装置将自动转至与当前状态相适应的运行方式，但值班人员应立即退出“运行方式1”压板并投入与当前状态相适应的“运行方式”压板。

2.4 高周切机功能

装置同时具有高周切机功能，高周功能的判别元件为500kV #1M和#2M。若两段母线均正常，则需两段母线同时发生高周才认为系统发生高周;若其中一段母线异常（电压消失或频率异常），则取正常的一段母线进行高周判断;若两段母线均异常（电压消失或频率异常），则闭锁高周功能，高周3轮相互独立。

表2 高周策略表

高周各轮次启动定值（Hz） 高周各轮次启动定值延时（S） 切机台数

高周启动定值 55 高周启动延时定值 0.9 0

高周第一轮定值 55 高周第一轮延时定值 0.9 0

高周第二轮定值 55 高周第二轮延时定值 0.9 0

高周第三轮定值 55 高周第三轮延时定值 0.9 0

3.锦屏二级电站安稳装置通道及可靠性要求

3.1 安稳装置通信通道

（1）通信通道是安控系统的重要组成部分，为了满足控制站之间通信的快速性与可靠性要求，锦屏二级电站安稳装置的通信通道具有以下特点：

（2）两套安稳装置的通信通道及通道接口设备、接口设备电源相互独立，并采用了不同的通道路由;

（3）两套安稳装置的通信通道采用2M光纤通道;控制主站发出的控制命令的时间小于20ms;

（4）两套安控系统通道延时差小于10ms;

（5）为了确保通信设备及远方安稳装置可靠接受，远方切机、切负荷等控制命令信息持续发送时间大于100ms。

3.2 安稳装置动作出口

锦屏二级电站第一套安稳装置动作跳相应允切机组发电机出口断路器跳闸线圈I，第二套安稳装置动作跳相应允切机组发电机出口断路器跳闸线圈II。

3.3 “线带机” 规定

图2 锦屏二级电站主接线图

装置同时考虑“线带机”问题。当某运行机组对应主变500kV侧的边开关检修时，若同串线路跳闸，该机组会被连带切除，此时的切机措施将包含被连带切除的机组。边开关检修时，同串线路跳闸连带切除机组的对应关系如下。

5013检修->东天II线->#1机组、#2机组;

5021检修->东天I线->#3机组、#4机组;

5033检修->东锦II线—>#5机组、#6机组;

5041检修->东锦I线—>#7机组、#8机组。

3.4 锦屏二级电站安稳装置可靠性要求

装置能够正确监测和判断电力系统发生策略表中的故障，满足动作条件时将可靠动作，不会出现误动或拒动的情况;装置本身出现异常、输入回路异常、通信回路异常时，装置将及时报警;当装置异常状态危急动作正确性时，装置将可靠闭锁;装置的任一回路或任一元件异常时，均不会出口跳闸或发出命令报文。

图3 安稳装置动作切机处理流程

4.水电站安稳装置动作切机处理流程

（1）安稳装置动作后，值班人员立即抄录有关报警事件信息、安稳装置动作情况并汇报值班调度员及其他相关领导。

（2）对所切机组进行电气、机械、保护等一、二次设备全面检查，确保机组、GIS等设备无异常后，尽快将所切机组恢复并网。如因安稳装置故障造成误切机组，则通知检修人员处理，处理正常后恢复安稳装置正常运行。

（3）检修组专业人员打印安稳装置动作报告及故障录波报告移交安生组继电保护专责。

（4）安生组继电保护专责向调度继电保护专责汇报，并进行安控动作评价及安控动作情况录入。

（5）安生组继电保护专责将打印报告进行归档。

5.结语

安稳装置作为电网安全稳定运行的重要防线，尤其当电力系统发生严重故障时通过采取切机、切负荷、局部解列等控制措施，确保电力系统能继续保持稳定运行，防止系统失去稳定。锦屏二级电站安稳装置投产一年多来，运行情况良好，为区域电网安全稳定运行发挥了重要的作用。

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