張冬生 楊浩 李旭明 文華宇 候華東 高志云

【摘要】安全穩(wěn)定控制裝置（簡(jiǎn)稱“安穩(wěn)裝置”）是根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行工況自動(dòng)選擇切機(jī)、切負(fù)荷，是防止電網(wǎng)發(fā)生失步瓦解和大面積停電事故的保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的安全自動(dòng)裝置。錦屏二級(jí)水電站安穩(wěn)裝置是錦蘇±800kV特高壓直流輸電工程送端電網(wǎng)安穩(wěn)系統(tǒng)的重要組成部分，投產(chǎn)一年多來滿足電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定與電壓穩(wěn)定控制的要求，已成為電網(wǎng)安全運(yùn)行的最重要的防線，有效提高了電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性水平。本文介紹了錦屏二級(jí)水電站安全穩(wěn)定控制裝置的配置情況、功能、控制策略及可靠性要求，總結(jié)了水電站安穩(wěn)裝置動(dòng)作切機(jī)處理流程，對(duì)其他水電站有借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】錦屏二級(jí)水電站;安全穩(wěn)定控制裝置;第二道防線

引言

錦屏水電站位于四川省涼山州鹽源、木里、冕寧三縣交界處，系雅礱江流域龍頭電站，是國(guó)家“西電東送”能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。錦屏水電站包括錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)水電站，總裝機(jī)8400MW。錦屏一級(jí)水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，壩高305m，為世界第一高壩;總庫容77.6億m?，調(diào)節(jié)庫容49.1億m?;裝機(jī)6臺(tái)600MW機(jī)組，多年平均發(fā)電量為166.2億kW·h。錦屏二級(jí)水電站（簡(jiǎn)稱“錦屏二級(jí)電站”）通過16.7km的引水隧洞引水發(fā)電，采用上游調(diào)壓方式，最大水頭達(dá)318.8m;總庫容1401萬m?，調(diào)節(jié)庫容為496萬m?;裝機(jī)8臺(tái)，總裝機(jī)容量4800MW，多年平均發(fā)電量為242.3億kW·h。錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置采用南瑞的SCS-500型穩(wěn)控裝置。安全穩(wěn)定控制裝置（簡(jiǎn)稱“安穩(wěn)裝置”），是保證電力系統(tǒng)在遇到大擾動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性而在電廠或變電站內(nèi)裝設(shè)的控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)切機(jī)、切負(fù)荷、快速減出力、直流功率緊急提升或回降等功能，是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行第二道防線的重要設(shè)施，它由兩個(gè)及以上廠站的安全穩(wěn)定控制裝置通過通信設(shè)備聯(lián)絡(luò)構(gòu)成的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域或更大范圍的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。安全穩(wěn)定控制裝置，針對(duì)預(yù)先考慮的故障形式和運(yùn)行方式，按預(yù)定的控制策略，采用安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)（裝置）實(shí)現(xiàn)切機(jī)、切負(fù)荷、局部解列等控制措施，確保電力系統(tǒng)在發(fā)生概率較低的嚴(yán)重故障時(shí)能繼續(xù)保持穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定，是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第二道防線。

圖1 錦屏—蘇州特高壓直流送端電網(wǎng)安穩(wěn)系統(tǒng)地理接線示意圖

1.錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置概述

錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置主要監(jiān)測(cè)東天II線、東天I線、東錦II線、 東錦I線、#1發(fā)變組高壓側(cè)至#8發(fā)變組高壓側(cè)以及500kV母線的運(yùn)行情況，識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行方式，進(jìn)行故障判別，并按策略執(zhí)行相應(yīng)的控制措施。裝置接收錦屏換流站的切機(jī)令，并將錦屏二級(jí)電站可切機(jī)組容量送至錦屏換流站，同時(shí)檢測(cè)、判斷東天II線、東天I線、東錦II線、東錦I線四回線路的故障類型（單永、相間短路、無故障跳閘），根據(jù)事故前的電網(wǎng)運(yùn)行方式及斷面潮流，事故時(shí)判斷出的故障類型，查找控制策略表的內(nèi)容，確定本站切機(jī)的總?cè)萘?。裝置同時(shí)檢測(cè)東錦雙回線、東天雙回線跳閘，查詢對(duì)應(yīng)方式下的策略表采取按臺(tái)數(shù)切機(jī)的控制措施;檢測(cè)東錦雙回線、東天雙回線過載，查詢過載策略表采取按臺(tái)數(shù)切機(jī)的控制措施;檢測(cè)500kV母線高周，查詢高周策略表采取按臺(tái)數(shù)切機(jī)的控制措施。

2.錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置功能

2.1 安穩(wěn)裝置的作用

錦屏-蘇南±800kV特高壓直流輸電工程送端電網(wǎng)安控系統(tǒng)由錦屏換流站、月城變電站、木里變電站、普提變電站、二灘電站、錦屏一級(jí)級(jí)電站（錦西電廠）、官地電站、錦屏二級(jí)電站（錦屏二級(jí)電站）等8個(gè)廠站組成，各廠站均雙重化配置。

錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置作為錦屏-蘇南±800kV特高壓直流輸電工程送端電網(wǎng)安控系統(tǒng)的重要組成部分，可接收、執(zhí)行錦屏換流站發(fā)來的切機(jī)令，可根據(jù)策略表切除錦屏二級(jí)電站機(jī)組，并具有高周切機(jī)、過載切機(jī)等功能。

2.2 安穩(wěn)裝置切機(jī)原則

（1）錦屏換流站安穩(wěn)裝置內(nèi)部定值“切機(jī)優(yōu)先級(jí)定值”由高到低依次為官地電廠、錦西電廠、錦屏二級(jí)電站;

（2）錦屏二級(jí)電站同一水力單元的兩臺(tái)機(jī)組，一臺(tái)并網(wǎng)運(yùn)行，一臺(tái)停機(jī)備用，并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組優(yōu)先按照切機(jī)策略切機(jī);

（3）錦屏二級(jí)電站同一水力單元兩臺(tái)機(jī)組均在并網(wǎng)運(yùn)行情況下，安穩(wěn)裝置“切機(jī)優(yōu)先級(jí)定值”由高到低依次為2F、4F、6F、8F、1F、3F、5F、7F;

（4）所有的策略均按臺(tái)數(shù)切機(jī)。每臺(tái)機(jī)組均設(shè)有一個(gè)優(yōu)先級(jí)定值，其范圍為0～8。優(yōu)先級(jí)從高到低為1～8，優(yōu)先級(jí)越高（數(shù)值越小）越容易被切。優(yōu)先級(jí)設(shè)為0時(shí)，機(jī)組不可切;

（5）停運(yùn)的機(jī)組、已判出跳閘的機(jī)組、允切壓板未投入的機(jī)組、已被切除的機(jī)組均不可切，最多可切8臺(tái)機(jī)組。

2.3 安穩(wěn)裝置跳閘控制策略

裝置對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式的識(shí)別，優(yōu)先采用自動(dòng)識(shí)別方式，輔助采用人工投退運(yùn)行方式壓板的方式。

表1 系統(tǒng)運(yùn)行方式表

Tab.1 System operation table

系統(tǒng)運(yùn)行方式名稱 系統(tǒng)運(yùn)行方式說明 方式識(shí)別方法

運(yùn)行方式1 全接線方式 “運(yùn)行方式1”壓板投入

運(yùn)行方式2 東錦單線檢修方式 “運(yùn)行方式2”壓板投入

運(yùn)行方式3 東天單線檢修方式 “運(yùn)行方式3”壓板投入

運(yùn)行方式4 東錦雙線檢修方式 “運(yùn)行方式4”壓板投入

運(yùn)行方式5 東天雙線檢修方式 “運(yùn)行方式5”壓板投入

運(yùn)行方式6 東錦一回、東天一回檢修方式 “運(yùn)行方式6”壓板投入

運(yùn)行方式識(shí)別說明：

（1）正常運(yùn)行時(shí)，裝置只投入一個(gè)方式壓板，如果投入一個(gè)以上或未投入方式壓板，裝置將無法識(shí)別運(yùn)行方式且被閉鎖。

（2）只有在“方式1”下，裝置才能完成自動(dòng)轉(zhuǎn)至與當(dāng)前狀態(tài)相適應(yīng)的運(yùn)行方式，其他方式下裝置不能自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

（3）在“方式1”下，當(dāng)檢測(cè)到東錦、東天任意一回線路跳閘或東錦、東天雙回線路跳閘或東錦一回、東天一回跳閘，裝置將自動(dòng)轉(zhuǎn)至與當(dāng)前狀態(tài)相適應(yīng)的運(yùn)行方式，但值班人員應(yīng)立即退出“運(yùn)行方式1”壓板并投入與當(dāng)前狀態(tài)相適應(yīng)的“運(yùn)行方式”壓板。

2.4 高周切機(jī)功能

裝置同時(shí)具有高周切機(jī)功能，高周功能的判別元件為500kV #1M和#2M。若兩段母線均正常，則需兩段母線同時(shí)發(fā)生高周才認(rèn)為系統(tǒng)發(fā)生高周;若其中一段母線異常（電壓消失或頻率異常），則取正常的一段母線進(jìn)行高周判斷;若兩段母線均異常（電壓消失或頻率異常），則閉鎖高周功能，高周3輪相互獨(dú)立。

表2 高周策略表

高周各輪次啟動(dòng)定值（Hz） 高周各輪次啟動(dòng)定值延時(shí)（S） 切機(jī)臺(tái)數(shù)

高周啟動(dòng)定值 55 高周啟動(dòng)延時(shí)定值 0.9 0

高周第一輪定值 55 高周第一輪延時(shí)定值 0.9 0

高周第二輪定值 55 高周第二輪延時(shí)定值 0.9 0

高周第三輪定值 55 高周第三輪延時(shí)定值 0.9 0

3.錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置通道及可靠性要求

3.1 安穩(wěn)裝置通信通道

（1）通信通道是安控系統(tǒng)的重要組成部分，為了滿足控制站之間通信的快速性與可靠性要求，錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置的通信通道具有以下特點(diǎn)：

（2）兩套安穩(wěn)裝置的通信通道及通道接口設(shè)備、接口設(shè)備電源相互獨(dú)立，并采用了不同的通道路由;

（3）兩套安穩(wěn)裝置的通信通道采用2M光纖通道;控制主站發(fā)出的控制命令的時(shí)間小于20ms;

（4）兩套安控系統(tǒng)通道延時(shí)差小于10ms;

（5）為了確保通信設(shè)備及遠(yuǎn)方安穩(wěn)裝置可靠接受，遠(yuǎn)方切機(jī)、切負(fù)荷等控制命令信息持續(xù)發(fā)送時(shí)間大于100ms。

3.2 安穩(wěn)裝置動(dòng)作出口

錦屏二級(jí)電站第一套安穩(wěn)裝置動(dòng)作跳相應(yīng)允切機(jī)組發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘線圈I，第二套安穩(wěn)裝置動(dòng)作跳相應(yīng)允切機(jī)組發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘線圈II。

3.3 “線帶機(jī)” 規(guī)定

圖2 錦屏二級(jí)電站主接線圖

裝置同時(shí)考慮“線帶機(jī)”問題。當(dāng)某運(yùn)行機(jī)組對(duì)應(yīng)主變500kV側(cè)的邊開關(guān)檢修時(shí)，若同串線路跳閘，該機(jī)組會(huì)被連帶切除，此時(shí)的切機(jī)措施將包含被連帶切除的機(jī)組。邊開關(guān)檢修時(shí)，同串線路跳閘連帶切除機(jī)組的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。

5013檢修->東天II線->#1機(jī)組、#2機(jī)組;

5021檢修->東天I線->#3機(jī)組、#4機(jī)組;

5033檢修->東錦II線—>#5機(jī)組、#6機(jī)組;

5041檢修->東錦I線—>#7機(jī)組、#8機(jī)組。

3.4 錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置可靠性要求

裝置能夠正確監(jiān)測(cè)和判斷電力系統(tǒng)發(fā)生策略表中的故障，滿足動(dòng)作條件時(shí)將可靠動(dòng)作，不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況;裝置本身出現(xiàn)異常、輸入回路異常、通信回路異常時(shí)，裝置將及時(shí)報(bào)警;當(dāng)裝置異常狀態(tài)危急動(dòng)作正確性時(shí)，裝置將可靠閉鎖;裝置的任一回路或任一元件異常時(shí)，均不會(huì)出口跳閘或發(fā)出命令報(bào)文。

圖3 安穩(wěn)裝置動(dòng)作切機(jī)處理流程

4.水電站安穩(wěn)裝置動(dòng)作切機(jī)處理流程

（1）安穩(wěn)裝置動(dòng)作后，值班人員立即抄錄有關(guān)報(bào)警事件信息、安穩(wěn)裝置動(dòng)作情況并匯報(bào)值班調(diào)度員及其他相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。

（2）對(duì)所切機(jī)組進(jìn)行電氣、機(jī)械、保護(hù)等一、二次設(shè)備全面檢查，確保機(jī)組、GIS等設(shè)備無異常后，盡快將所切機(jī)組恢復(fù)并網(wǎng)。如因安穩(wěn)裝置故障造成誤切機(jī)組，則通知檢修人員處理，處理正常后恢復(fù)安穩(wěn)裝置正常運(yùn)行。

（3）檢修組專業(yè)人員打印安穩(wěn)裝置動(dòng)作報(bào)告及故障錄波報(bào)告移交安生組繼電保護(hù)專責(zé)。

（4）安生組繼電保護(hù)專責(zé)向調(diào)度繼電保護(hù)專責(zé)匯報(bào)，并進(jìn)行安控動(dòng)作評(píng)價(jià)及安控動(dòng)作情況錄入。

（5）安生組繼電保護(hù)專責(zé)將打印報(bào)告進(jìn)行歸檔。

5.結(jié)語

安穩(wěn)裝置作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要防線，尤其當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)通過采取切機(jī)、切負(fù)荷、局部解列等控制措施，確保電力系統(tǒng)能繼續(xù)保持穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定。錦屏二級(jí)電站安穩(wěn)裝置投產(chǎn)一年多來，運(yùn)行情況良好，為區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要的作用。

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