乌东德水电站监控系统流程分析

陈颖润，曹 琳

(中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004)

1 引言

乌东德右岸水电站单机发电机额定电压22 kV，额定电流24787A。机组各系统分为调速器、励磁、监控、发变组保护、机组辅助系统、主变、发电机出口断路器，电气制动系统、机组技术供水、主变技术供水系统、机组在线监测、机组安稳、PMU相量测量等系统。500kVGIS进线6回，出线4回，其中1回为高压电抗器回路，采用5串3/2断路器接线方式，每串3个间隔。监控系统采集各系统信号，需要进行综合判断，采取最合理优化的方式设计流程[3]。

2 开停机流程分析

2.1 开机流程设置各种工况，可分工况进行

(1) 停机→水系统运行；

(2) 水系统运行→辅助设备运行；

(3) 辅助设备运行→空转；

(4) 空转→空载；

(5) 空载→假同期并网；

(6) 空载→发电；

(7) 停机→空转；

(8) 停机→空载；

(9) 停机→发电。

这样便于机组的控制和现场的调试。

2.2 停机流程设置各种工况，适用于机组转移到不同工况

(1) 发电→空载;

(2) 空载→空转;

(3) 空转→水系统运行;

(4) 水系统运行→停机;

(5) 发电→停机;

(6) 空载→停机;

(7) 空转→停机。

流程分析：开停机流程工况明确，每个工况设定了必须的条件。设置了水系统运行工况和辅助设备运行工况，便于机组可以停在更多的工况，有利于设备检查。短时间停机时，可以让机组停在水系统运行方式，可以减少机组下次启动时间。设置分步启动，可以逐步检查机组开停过程中出现的问题，也在无水调试过程便于逐系统分析检查[2]。总之，设置灵活多变的工况，针对乌东德机组运行和检修有很大的便利。

3 紧急停机流程分析

紧急停机流程主要包括:发电机保护A套停机总信号(SOE)&发电机保护A套停机总信号(DI)触发电气事故停机;发电机保护B套停机总信号(SOE)&发电机保护B套停机总信号(DI)触发电气事故停机;主变保护A套停机总信号(SOE)&主变保护A套停机总信号(DI)触发电气事故停机;主变保护B套停机总信号(SOE)&主变保护B套停机总信号(DI)触发电气事故停机。

流程分析：紧急停机流程都是由发变组保护电气事故触发，达到快速解列甩负荷保护电气部分设备的目的，尽量减少事故扩大化。在乌东德机组紧停流程中，为防止信号点误动，增加停机信号SOE点及DI点同时具备触发事故停机条件，这样确保信号是真实可靠的，同时监控系统与发变组保护系统除了硬接线信号，还有通讯量，保证各种信号能准确无误的送到监控系统[4]，保证流程的正确触发。

4 快速停机流程分析

快速停机流程主要包括:

(1)剪断销剪断&电气一级过速(>115%)触发一类机械事故停机;

(2)机械过速动作(>150%)或电气二级过速动作(>148%)触发一类机械事故停机;

(3)进水口闸门开度<90%&进水口闸门下滑至事故位置触发一类机械事故停机;

(4)进水口快速闭门动作&闸门开度<80%触发一类机械事故停机;

(5)水机PLC一类机械事故动作触发一类机械事故停机;

(6)隔离阀非全关位置&压油罐事故低油压&主供油管路油压<5.2 MPa触发二类机械事故停机;

(7)主供油管路AI通道故障&压油罐事故低油压触发二类机械事故停机;

(8)压油罐事故低油压&压油罐油位<650 mm触发二类机械事故停机;

(9)机械过速动作&事故配压阀动作触发二类机械事故停机;

(10)水导瓦温、下导瓦温、上导瓦温、推力瓦温计数大于1触发二类机械事故停机；

(11)定子绕组温度计数大于1触发二类机械事故停机，延时90 s;

(12)定子铁芯温度计数大于1触发二类机械事故停机，延时90 s;

(13)模拟屏、水机、调速器紧急停机按钮按下触发二类机械事故停机；

(14)水机PLC二类机械事故动作触发二类机械事故停机；

(15)调速器导叶非机手动方式&调速器A、B套严重故障触发二类机械事故停机；

(16)机组非并网状态&调速器A、B套严重故障触发二类机械事故停机；

(17)主配不在关位&电气一级过速(>115%)@导叶非空载位置一下&导叶非全关位置触发二类机械事故停机；

(18)电气一级过速冗余(>146%)触发二类机械事故停机；

(19)非电量保护停机出口(SOE)@非电量保护停机出口(DI)触发二类机械事故停机；

(20)水淹厂房信号动作触发二类机械事故停机；

(21)紧急停机流程启动或快速停机流程启动&主配不在关位&电气一级过速(>115%)&导叶非空载位置以下&导叶非全关位置&事故配压阀没动作触发事故配压阀动作流程；

(22)紧急停机流程第二步动作时间(>26 s)&电气一级过速(>115%)&导叶非空载位置以下&导叶非全关位置触发事故配压阀动作流程；

(23)快速停机流程第二步动作时间(>26 s)&导叶非空载位置以下&导叶非全关位置触发事故配压阀动作流程。

流程分析：乌东德机组快速停机流程设计是先紧停关闭导叶或启动事故配压阀再相应减负荷停机，主要是由于机械事故及保护非电量事故触发停机。其中，考虑一类机械事故停机流程需要落快速门，当机组机械过速、电气过速、剪断销剪断等重大问题时需要落下快速门，保证机组安全；当机组机械事故调速器正常关闭导叶出现问题时，需要启动事故配压阀流程，防止导叶失控，事故扩大。快速停机流程考虑事故因数比较全面，能较全面地保护机组，对机组过速、调速器系统、进水口闸门、轴承瓦温、定子温度等事故都做了判据。考虑温度量有可能出现跳变或个别异常，增加了时间判据及记数大于1的判据，能有效地判断温度量变化引起的故障。总之，乌东德机组为85万kW大容量机组，机组转动惯量也大，为能及时做出机械事故判据，需要一个全面系统的紧停流程。

5 水机保护动作流程分析

水机保护动作流程包括：

(1)上导瓦温过高连片投入&上导瓦温计数>1触发水机保护动作流程;

(2)推导瓦温过高连片投入&推导瓦温计数>1触发水机保护动作流程;

(3)下导瓦温过高连片投入&下导瓦温计数>1触发水机保护动作流程;

(4)水导瓦温过高连片投入&水导瓦温计数>1触发水机保护动作流程;

(5)主配不在关位&电气一级过速(>115%)&导叶空载位置以上&主配不在关位连片触发水机保护动作流程;

(6)剪断销剪断&电气一级过速(>115%)&事故停机剪断销连片触发水机保护动作流程;

(7)调速器管道事故低油压&调速器压力油罐事故低油压&机组转速>5%油压系统异常连片触发水机保护动作流程;

(8)模拟屏紧急停机按钮按下触发水机保护动作流程;

(9)调速器紧急停机按钮按下触发水机保护动作流程;

(10)水机保护屏紧急停机按钮按下触发水机保护动作流程;

(11)电气二级过速(>148%)&电气过速连片触发水机保护动作流程

(12)机械过速(>150%)&机械过速连片触发水机保护动作流程

(13)主配不在关位&电气一级过速(>115%)&导叶空载位置以上&主配不在关位连片动作事故配压阀;

(14)电气二级过速(>148%)&电气过速连片动作事故配压阀;

(15)机械过速(>150%)&机械过速连片动作事故配压阀;

(16)剪断销剪断&电气一级过速(>115%)&事故停机剪断销连片触发快速落门;

(17)电气二级过速(>148%)&电气过速连片触发快速落门;

(18)机械过速(>150%)&机械过速连片触发快速落门;

(19)模拟屏快速落门按钮按下触发快速落门;

(20)水机保护快速落门按钮按下触发快速落门。

流程分析：水机保护流程是一套单独独立的系统，也是相当有必要的一套保护系统。当机组发生以上重大事故时，如机械过速、电气二次过速、事故低油压、轴承过热等，水机保护动作流程会立马启动，有效及时地减小机组的事故扩大，同时也保证了当监控PLC正常流程出现故障不能运行时，水机保护流程可单独使事故机组稳定停下来[5]。它也可根据不同的事故工况，选择停机落门或动作事故配压阀。

6 结语

不同机组的监控流程不可同日而语，要针对不同的机组设置必要的监控流程，主要是能保证机组的开停机的敏捷度，以及机组发生故障时能快速反应。乌东德850MW水轮发电机组容量大、机组停止惯性大，结构要求都非常高[1]。乌东德机组监控系统流程，流程设计涵盖范围广，保护功能齐全，水机保护设置灵活，细节处理较完善，反映迅速能有效地保护机组[6]。通过对流程的描述和分析，希望能对同类型的机组提供借鉴和研究。