小浪底水电厂区域稳定装置异常报警原因分析及整改措施

王丹阳 刘婉 陈健 张赞

摘 要：小浪底电站区域稳定装置的作用是在小浪底水电厂、油城电厂大开机方式下出现线路跳闸时能及时切除电厂并网机组，防止电网电源侧频率过高而破坏电力系统的可靠稳定运行。现对小浪底电站一起区域稳定装置异常报警事件进行分析，通过现场试验的方式找到故障点并加以整改，以消除区域稳定装置缺陷，提高电网运行安全水平。

关键词：区域稳定装置;监控系统;切机动作;继电器

0    引言

小浪底水电厂设置双套220 kV区域稳控切机装置，双套系统由2台QWD型号安全稳定控制装置及其他辅助通信设备组成，小浪底区域稳定装置与220 kV安仁变双套装置进行通信。2020年8月6日，小浪底区域稳定装置正常投入运行，4号机组在停机备用状态且无检修工作时监控系统报：小浪底4号机组区域稳定装置A套切机动作。在排除人员误动的因素后，经过工作人员现场试验分析，得出区域稳定装置报警原因，并实施整改措施，以消除装置缺陷。

1    区域稳定装置概况及原理

220 kV安仁变为区域稳定控制系统主站，接收各子站上送的相关信息。根据小浪底侧出线故障信息，检测Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ牡黄线、黄成线、吉安线和吉成线的过载信息。线路过载设置三轮，每轮各切1台机组。根据过载线路分别向小浪底水电厂、油城电厂发切机令。小浪底水电厂设置为稳控子站，配置双套稳控装置，具备判断、采集和切机功能。小浪底稳控子站接入本站四段母线电压，接入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ牡黄线、黄成线及6台机组三相电流;将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ牡黄线、黄成线线路运行、跳闸信息上送安仁主站;接收安仁主站发送的切机命令。油城电厂设置为稳控切机执行站，配置双套稳控装置。装置采集本电厂两台机组及两回线路运行工况，将两台机组开机、允切等信息上送至安仁主站，接收并执行安仁主站下发的切机命令。

2    区域稳定装置报警后现场检查

在区域稳定装置A套切机动作发生误动作后，工作人员第一时间到达现场对装置动作情况进行检查，发现切机稳定装置1号、2号盘远方收讯灯均未亮（保持），说明两套切机装置并未收到安仁主站发过来的切机令;装置监控启动灯未亮，动作灯未亮（保持），出口灯未亮（保持），装置无告警，无异常，并查看装置报告列表没有发现当天的启动动作出口报告。

通过查看小浪底水电厂监控系统上位机报警列表（图1），发现4号机组区域稳定装置A套切机于当日09：30：38.945出现报警信号，95 ms后机组出现事故报警信号，并开始执行事故停机流程，1.197 s后区域稳定装置A套切机报警复归（表1）。在工作人员没有对报警信号进行复归的情况下报警信号自动复归，明显不符合逻辑，需进一步对区域稳定装置及监控系统进行相关的模拟试验，查找故障原因。

3    区域稳定装置异常分析

结合区域稳定装置出口至监控系统回路图（图2），分析得出A、B、C、D点是可能引起区域稳定装置误动作造成4号机组事故停机的危险点。鉴于此，通过现场模拟试验，对上述4个疑似危险点逐条进行分析和试验。

A：表示区域稳定装置继电器板卡出口节点抖动，引起监控系统切机动作。

B：区域稳定装置出口至4号现地控制单元的电缆短路，将引起监控系统切机动作。

C：机组监控系统LCU现地控制单元中间继电器K0001常开端子抖动，造成监控系统上位机出现4号机组区域稳定装置A套切机报警信号，监控系统启动4号机组事故停机流程。

D：表示4号机监控系统开入节点抖动、内部逻辑，将引起监控系统切机动作。

4    区域稳定装置异常试验过程

4.1    A疑似点试验过程

對4号机组区域稳定装置进行两种模拟试验：

（1）区域稳定装置启动（表示装置收到安仁主站切机令）：

区域稳定装置动作，动作灯亮，装置出口，出口4号灯亮，机组监控系统LCU现地控制单元中间继电器K0001吸合（继电器指示灯亮），监控系统上位机报两个信号：1）区域稳定装置A屏动作信号;2）4号机组区域稳定装置A套切机。停装置电源1 min后重新投入，出口4号灯依旧保持，手动复归，出口灯熄灭，区域稳定装置各信号指示及程序验证正常。

（2）区域稳定装置未启动（表示装置未收到安仁主站切机令）：

区域稳定装置未动作，动作灯未亮，强制启动区域稳定装置出口，出口4号灯未亮，机组监控系统LCU现地控制单元中间继电器K0001不吸合，监控系统未收到动作信号和4号机组切机信号，区域稳定装置各信号指示及程序验证正常。

从现场模拟试验结果来分析判断，正常区域稳定装置切机动作时，监控系统应收到A屏动作信号和区域稳定装置A套切机两个信号（图3），装置出口切机后信号必须要在区域稳定装置本体上手动复归，而本次装置动作信号是自动复归，现场试验A点的动作切机可能较小。

4.2    B疑似点试验过程

对区域稳定装置A套、B套装置4号机切机出口至厂房4号机现地控制单元1号柜电缆进行绝缘测试，使用KYORITSU电摇表500 V档持续测试1 min，电缆相间阻值均大于500 MΩ，对地阻值均大于500 MΩ（表2），绝缘程度良好，排除B点故障。

4.3    C疑似点试验过程

机组监控系统LCU现地控制单元中间继电器K00011为魏德米勒DRM570220型直流220 V电磁式继电器，标称动作电压为165 V，经测量其线圈直阻约为41.3 kΩ，经校验该继电器实际动作电压为151 V，动作电压为额定电压的68.6%。继电器接点动作正常，返回正常。怀疑中间继电器功率小、动作电压低，造成继电器误动作，导致切机装置动作切机。

4.4    D疑似点试验过程

经对监控系统稳控装置切机开入回路进行检查，未发现异常，多次模拟试验，内部程序逻辑工作正常。排除D点故障。

5    整改措施

对以上4个疑似点进行分析排查后，最终怀疑A与C故障点的风险较高，采取以下措施进行整改：

（1）更换6台机组监控系统LCU现地控制单元1号盘K0001和K0002中间继电器（C疑似点），将小功率继电器更换为5 W的大功率继电器，避免继电器误动作造成装置误动切机。

（2）联系稳控装置厂家更换出口继电器板卡（A疑似点），更换板卡后对程序逻辑进行验证试验，未发现异常的动作切机。

6    结语

本文通过分析小浪底水电厂区域稳控切机装置误动作原因，经现场模拟试验分析查找稳控装置误动作原因并一一进行整改。装置再次申请投运后，经过近半年的实践检验，小浪底水电厂区域稳控切机装置未再出现异常报警信息，取得了良好的效果，保证了区域电网的安全稳定运行。

[参考文献]

[1] 黄河水利水电开发集团有限公司水力发电厂运行规程[Z].

[2] QWD型号安全稳定控制装置使用说明书[Z].

收稿日期：2021-02-26

作者简介：王丹阳（1993—），男，河南驻马店人，助理工程师，从事水电厂水力发电机组运行管理工作。