亓祥飛，馬依文

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái)317200）

1 引言

華東桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣境內(nèi)，電站接入華東電網(wǎng)。電站裝設(shè)4臺(tái)300 MW的可逆式水泵水輪機(jī)，總裝機(jī)容量為1 200 MW，年平均發(fā)電量21億kW·h，年抽水電量28億kW·h。機(jī)組主要有發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水、抽水調(diào)相等4種運(yùn)行工況，在華東電網(wǎng)區(qū)域擔(dān)任調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用等任務(wù)。

桐柏電站機(jī)組在正常情況下，是由機(jī)組開?？刂瞥绦蛐盘?hào)通過控制主壓水閥的啟閉，抽水調(diào)相工況（SCP）啟動(dòng)過程中，機(jī)組轉(zhuǎn)速＞10%Nr時(shí)，主壓水閥打開15 s壓水，若此時(shí)尾水水位還未達(dá)到停止壓水高程，間隔1 s后主壓水閥再次打開壓水，直到壓水至尾水管水位低于停止壓水高程后自動(dòng)關(guān)閉。因此主壓水閥位置反饋準(zhǔn)確是抽水調(diào)相過程中的重要環(huán)節(jié)，是壓水成功的關(guān)鍵。

2 事件現(xiàn)象

桐蒼5419線運(yùn)行，500 kV分段5012開關(guān)運(yùn)行，桐巖5420線運(yùn)行；1～4號(hào)主變運(yùn)行；1、3號(hào)機(jī)停機(jī)備用，2號(hào)機(jī)抽水運(yùn)行，4號(hào)機(jī)抽水調(diào)相開機(jī)；1號(hào)廠變供10 kVⅠ段，2號(hào)廠變供10 kVⅡ段，10 kVⅢ段由坎頂變10 kVⅠ段供。

01：03：38 4號(hào)機(jī)在壓水過程中由于充氣壓水閥全關(guān)位置信號(hào)抖動(dòng)，導(dǎo)致4號(hào)機(jī)壓水失敗，同時(shí)4號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)停機(jī)流程；01：07：05 4號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)為停機(jī)工況。

監(jiān)控報(bào)警記錄：

01：02：19 4號(hào)機(jī)抽水調(diào)相開機(jī)。

01：03：37 4 號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)速 ＜10% 否。

01：03：38 4號(hào)機(jī)充氣壓水閥位置 打開。

01：03：50 4 號(hào)機(jī)尾水水位太高 否。

01：03：54.352 4號(hào)機(jī)充氣壓水閥位置 關(guān)閉。

01：03：54.455 4 號(hào)機(jī)尾水水位低 是。

01：03：54 4 號(hào)機(jī)尾水水位高 否。

01：03：54 4 號(hào)機(jī)尾水水位太低 是。

01：03：55 4號(hào)機(jī)蝸殼泄壓閥位置 中間狀態(tài)。

01：03：55.830 4 號(hào)機(jī)充氣壓水閥位置 中間狀態(tài)。

01：03：56 4 號(hào)機(jī)壓水失敗 報(bào)警。

01：03：55 4號(hào)機(jī)蝸殼泄壓閥位置 打開。

01：03：56 4號(hào)機(jī)步序 S4S-4執(zhí)行超時(shí) 是。

01：03：56 4 號(hào)機(jī)流程報(bào)警 報(bào)警。

01：03：56 4號(hào)機(jī)停機(jī)轉(zhuǎn)換命令正在執(zhí)行 是。

01：07：05 4 號(hào)機(jī)停機(jī)工況 是。

3 原因分析及處理

3.1 事件處理

值守人員在判斷4號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)停機(jī)流程后，換開機(jī)組并同時(shí)通知維護(hù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查、及時(shí)處理，事件處理后上位機(jī)將4號(hào)機(jī)抽水調(diào)相開機(jī)試驗(yàn)一次，試驗(yàn)過程中，4號(hào)機(jī)充氣壓水閥動(dòng)作正常，全關(guān)位置信號(hào)未發(fā)生抖動(dòng)且壓水成功，4號(hào)機(jī)順利并網(wǎng)抽水。

3.2 原因分析

根據(jù)事件列表可知此次4號(hào)機(jī)組抽水調(diào)相開機(jī)失敗，是由于步序S4S-4執(zhí)行超時(shí)，導(dǎo)致機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)停機(jī)。查看機(jī)組順控邏輯，分析得到可能導(dǎo)致步序S4S-4執(zhí)行超時(shí)報(bào)警的原因有以下2個(gè)：①步序S4S-4執(zhí)行時(shí)間超過40 s；②步序S4S-4轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生壓水失敗報(bào)警信號(hào)。

結(jié)合事件列表分析可知，此次步序S4S-4執(zhí)行超時(shí)報(bào)警是由于壓水失敗信號(hào)（CTRL；b.DEWAT.FAIL）觸發(fā)。

圖1 步序S4S-4順控流程圖

查看機(jī)組壓水流程子程序，壓水流程子程序共分為5步，其中任意一步發(fā)生超時(shí)報(bào)警或者預(yù)條件丟失都將觸發(fā)壓水失敗報(bào)警信號(hào)。

圖2 壓水失敗報(bào)警邏輯圖

根據(jù)事件列表分析，在發(fā)出壓水失敗報(bào)警前，4號(hào)機(jī)蝸殼泄壓閥位置已經(jīng)在中間狀態(tài)，因此當(dāng)時(shí)邏輯已經(jīng)執(zhí)行至壓水流程第5步，并發(fā)令開4號(hào)機(jī)蝸殼泄壓閥。因此可以判斷為壓水流程第5步的步序超時(shí)（CTRL；b.DEWAT.5.OT）或者預(yù)條件（CTRL；b.DEWAT.5.PC）丟失從而導(dǎo)致壓水失敗報(bào)警。壓水流程5步序時(shí)間為40 s，查看事件列表可知機(jī)組壓水流程啟動(dòng)時(shí)間為01：03：38，而壓水失敗報(bào)警時(shí)間為01：03：56，尚未達(dá)到40 s時(shí)間。因此可以確定為壓水步序5預(yù)條件（CTRL；b.DEWAT.5.PC）不滿足從而導(dǎo)致壓水失敗報(bào)警。

由圖3可知壓水步序5的預(yù)條件為壓水步序4執(zhí)行完成（CTRL；b.DEWAT.4.OK.）。查看壓水步序4邏輯可知，該步序反饋信號(hào)為充氣壓水閥關(guān)閉位置（PI；b.AIV.CL.）。查看事件列表可知在 01：03：55時(shí)出現(xiàn)了4號(hào)機(jī)充氣壓水閥位置中間狀態(tài)的信號(hào)，說明此時(shí)4號(hào)機(jī)充氣壓水閥關(guān)閉位置丟失，而當(dāng)時(shí)正處于執(zhí)行壓水步序5的過程中。

圖4 壓水步序4邏輯圖

綜上述分析可知，導(dǎo)致4號(hào)機(jī)抽水調(diào)相開機(jī)失敗的直接原因?yàn)?號(hào)機(jī)充氣壓水閥關(guān)閉位置丟失。而導(dǎo)致該信號(hào)丟失的可能原因如下：

（1）充氣壓水閥位置反饋元器件故障。

（2）充氣壓水閥關(guān)閉位置信號(hào)輸送回路接線松動(dòng)。

（3）充氣壓水閥實(shí)際位置發(fā)生抖動(dòng)。

通過對(duì)3個(gè)原因的逐一排查，現(xiàn)場(chǎng)檢查元器件反饋正常，硬布線回路情況正常，最終確定原因是由于邏輯中反饋時(shí)間不合理造成。

表1 壓水流程步序執(zhí)行命令及反饋信號(hào)列表

機(jī)組壓水流程在大部分運(yùn)行期間只需充氣壓水閥打開一次便可將尾水管水位壓至水位太低，即機(jī)組壓水流程執(zhí)行完步序2時(shí)，壓水步序3和步序4的反饋均已滿足，不再執(zhí)行步序3和4的命令。只有當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室漏氣量較大，充氣壓水閥開啟15 s無法將尾水管水位壓至正常位置時(shí)，邏輯才會(huì)執(zhí)行步序3和4，即再次開啟充氣壓水閥。

圖5 壓水步序2邏輯圖

查看事件列表，01：03：54時(shí)收到4號(hào)機(jī)充氣壓水閥在關(guān)閉位置，結(jié)合壓水步序2分析，在收到該信號(hào)延時(shí)1 s后步序2執(zhí)行完成，即在01：03：55時(shí)將執(zhí)行步序3的命令：開啟充氣壓水閥命令。

監(jiān)控系統(tǒng)在01：03：54.455收到“4號(hào)機(jī)尾水水位低”信號(hào)，但因設(shè)置了1 s的延時(shí)，所以步序3反饋滿足的時(shí)間為01：03：55.455，即在這個(gè)時(shí)刻步序4開始執(zhí)行。因此當(dāng)執(zhí)行至步序4時(shí)，充水壓水閥打開命令才過0.103 s，而此時(shí)充氣壓水閥實(shí)際還處于關(guān)閉位置狀態(tài)，步序4反饋條件滿足，導(dǎo)致未能發(fā)關(guān)閉充氣壓水閥命令，直接執(zhí)行步序5。但由于步序3中：開啟充氣壓水閥命令已經(jīng)發(fā)出，因此在01：03：55時(shí)收到4號(hào)機(jī)充氣壓水閥位置中間狀態(tài)（即充氣壓水閥關(guān)閉位置復(fù)歸），導(dǎo)致步序4反饋信號(hào)不滿足，步序4完成信號(hào)（CTRL；b.DEWAT.4.OK）復(fù)歸，而此時(shí)步序5正在執(zhí)行中，使得步序5的預(yù)條件不滿足，最終導(dǎo)致了壓水失敗報(bào)警。

圖6 壓水步序3邏輯圖

3.3 處理措施

結(jié)合壓水步序邏輯的分析，當(dāng)充氣壓水閥邏輯步序3發(fā)出打開壓水閥的命令，如恰好在此后0～0.6 s內(nèi)尾水水位壓至正常位置，步序3反饋滿足進(jìn)而執(zhí)行步序4、步序5，將會(huì)出現(xiàn)上述壓水前提條件丟失的情況，而至于具體何時(shí)出現(xiàn)尾水水位壓至正常位置的反饋信號(hào)視當(dāng)日水位及漏氣情況本身存在1～2 s的誤差，由此導(dǎo)致邏輯執(zhí)行中存在一些時(shí)間配合上的巧合。綜上所述，我們判斷此次事件的故障點(diǎn)為：壓水邏輯設(shè)置不合理，有待進(jìn)一步優(yōu)化、完善。

在經(jīng)過多次試驗(yàn)后，將機(jī)組壓水步序5邏輯進(jìn)行優(yōu)化，在步序5預(yù)條件處增加2 s下降延時(shí)，避免因壓水閥位置信號(hào)抖動(dòng)或由邏輯造成的短暫開啟引起的前提條件不滿足的問題。

4 結(jié)論

綜上所述，機(jī)組在抽水調(diào)相開機(jī)執(zhí)行壓水邏輯過程中，由于壓水步序3的發(fā)令時(shí)間與反饋收到時(shí)間過短，導(dǎo)致充氣壓水閥實(shí)際位置未動(dòng)作開到位的情況下將流程執(zhí)行至壓水步序4，此時(shí)壓水步序4的反饋條件仍滿足。當(dāng)執(zhí)行到壓水步序5的過程中，充氣壓水閥實(shí)際位置動(dòng)作至中間態(tài)，導(dǎo)致步序4反饋不滿足，即步序5的預(yù)條件丟失，從而產(chǎn)生壓水失敗報(bào)警信號(hào)。

抽水蓄能電站機(jī)組在啟停過程中位置反饋的信號(hào)十分重要，對(duì)反饋時(shí)間要求有著嚴(yán)格的規(guī)定，因此確保機(jī)組邏輯的正確，并進(jìn)行逐步完善，保證信號(hào)的正確反饋，從而降低機(jī)組啟停過程中易產(chǎn)生的位置反饋不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)，是機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。