龔翔峰，劉云鵬

（江蘇沙河抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇 溧陽 213333）

1 電站基本概況

江蘇沙河抽水蓄能電站（以下簡稱沙河電站）是江蘇省首座抽水蓄能電站，位于江蘇省溧陽市境內(nèi)，距溧陽市區(qū)18 km，距常州103 km。電站以一回220 kV輸電線路接入江蘇省電網(wǎng)，承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、填谷任務(wù)，按日調(diào)節(jié)方式運行。沙河電站設(shè)計年發(fā)電量1.82億kW·h，年抽水電量2.44億kW·h。主體工程于1998年9月開工建設(shè)，于2002年7月投產(chǎn)并網(wǎng)發(fā)電。

沙河電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)期就開始了國產(chǎn)化嘗試，采用南瑞自控公司的SSJ-3000型監(jiān)控系統(tǒng)，為分層分布式結(jié)構(gòu)。主要功能為：自動采集水輪發(fā)電機組、水力機組輔助設(shè)備、主變壓器和開關(guān)站等的電氣、溫度、壓力、液位和流量等數(shù)據(jù)，并進行顯示、分析和儲存。完成各種生產(chǎn)流程，包括開停機、分合開關(guān)等順序控制，機組有功功率和無功功率調(diào)節(jié)，自動發(fā)電控制和自動電壓控制。同時還具有人機交互、故障報警、防誤操作、事故處理以及歷史數(shù)據(jù)庫管理等功能。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

沙河電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)分為主控級和現(xiàn)地單元級。主控級設(shè)有2臺主數(shù)據(jù)服務(wù)器、2臺操作員工作站、1臺工程師工作站、2臺遠動通信服務(wù)器、1臺廠內(nèi)通信服務(wù)器、1臺語音工作站和1臺安防通信服務(wù)器。主控級對現(xiàn)地單元采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進一步分析處理，從而實現(xiàn)安全運行監(jiān)視、設(shè)備運行事件報警，同時主控級也可實現(xiàn)對現(xiàn)地單元完全控制、調(diào)節(jié)。2臺遠動通信服務(wù)器主要實現(xiàn)與省調(diào)通信，傳輸電站運行基本運行狀況信息。1臺廠內(nèi)通信服務(wù)器用于廠內(nèi)公用設(shè)備與上位機通信。

圖1 沙河電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)地單元級共設(shè)有3個現(xiàn)地控制單元（LCU），即2套機組LCU和1套公用系統(tǒng)LCU，負(fù)責(zé)對1、2號機組、開關(guān)站和公用設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和處理，能夠獨立或按主控級的命令完成對機組及其附屬設(shè)備、變電站、公用設(shè)備等的監(jiān)視和控制。

3 沙河電站監(jiān)控系統(tǒng)常見故障分析

沙河電站監(jiān)控系統(tǒng)采用HP DL388 GEN10服務(wù)器，下位機采用GE公司的9030系列PLC。該監(jiān)控系統(tǒng)在電站投入運行后，運行穩(wěn)定，基本實現(xiàn)了設(shè)計方案要求的功能，但經(jīng)過多年的運行，也發(fā)現(xiàn)存在一些問題。

3.1 發(fā)電并網(wǎng)過程中同期故障

故障現(xiàn)象：

2019年6月15日16：00：22——上位機啟動，G1至發(fā)電操作；

2019年6月15日16：03：28——同期故障，G1至發(fā)電操作；

2019年6月15日16：03：28——內(nèi)部啟動，G1至停機操作；

2019年6月15日16：10：06——G1至停機操作成功；

2019年6月15日16：10：38——上位機啟動，G1至發(fā)電操作；

2019年6月15日16：12：39——同期故障，G1至發(fā)電操作；

2019年6月15日16：12：39——內(nèi)部啟動，G1至停機操作；

發(fā)生時間：2019年6月15日16：03：00

事故發(fā)生及處理經(jīng)過：

（1）運行人員發(fā)現(xiàn)異常后監(jiān)視1號機正常停機，現(xiàn)地檢查1號機同期裝置，復(fù)歸信號，再次開機，同期成功并網(wǎng)無異常，隨后通知檢修部；

（2）檢修部立即組織人員到達現(xiàn)場，監(jiān)視觀察1號機運行情況，等待1號機停機；

（3）約20：00：00，1號機正常停機；

（4）過程中查閱相關(guān)并網(wǎng)過程曲線，1號機并網(wǎng)失敗前系統(tǒng)電壓為10.23 kV，機組電壓約為10.38 kV，系統(tǒng)電壓較額定電壓偏低；

（5）20：40：00在檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常后，經(jīng)當(dāng)值同意，拔掉1號機出口同期合閘繼電器，進行1號機發(fā)電同期假并網(wǎng)試驗，1號機正常啟動，同期裝置在同期過程中采樣和調(diào)節(jié)正常，并根據(jù)同期條件正確發(fā)出同期合閘令；

（6）檢修人員記錄同期假并網(wǎng)過程，同期裝置采樣值和勵磁裝置采樣值，發(fā)現(xiàn)同期并網(wǎng)過程中機端電壓較低；

（7）試驗結(jié)束后，檢修人員恢復(fù)同期出口同期合閘繼電器；

（8）根據(jù)檢修人員建議，當(dāng)值將1號主變分接頭由原來的6檔調(diào)節(jié)為8檔，主變低壓側(cè)電壓由原來的10.25 kV提升到10.5 kV左右；

（9）調(diào)整后機組恢復(fù)正常運行。

原因分析：

（1）1號機同期裝置采樣故障或其他原因故障；

（2）1號機同期裝置未能在同期時間內(nèi)捕捉到同期點；

（3）系統(tǒng)側(cè)電壓偏低，導(dǎo)致同期捕捉失敗概率升高。

建議或措施：

（1）密切關(guān)注系統(tǒng)電壓，如系統(tǒng)電壓偏低或偏高，及時調(diào)整主變分接頭檔位，使得系統(tǒng)電壓運行在較理想的工作范圍內(nèi)；

（2）對監(jiān)控系統(tǒng)的同期裝置進行改造，使得其在更加苛刻的運行條件下穩(wěn)定性更高，成功率更高。

3.2 背靠背流程中，機組配合故障

沙河電站的監(jiān)控系統(tǒng)對3臺技術(shù)供水泵啟停和主備進行控制。采用現(xiàn)地控制單元柜LCU，采用PLC是GE公司的Versamax，監(jiān)控的開出信號作為技術(shù)供水輔機柜的開入信號，來對水泵進行控制。沙河電站技術(shù)供水系統(tǒng)控制圖如圖2：

圖2 技術(shù)供水系統(tǒng)控制圖

故障現(xiàn)象：

背靠背（BTB）啟動方式，拖動側(cè)機組（以1號機做拖動機為例）將被拖動側(cè)機組（2號機）拖動到同步轉(zhuǎn)速并網(wǎng)抽水后，拖動側(cè)機組（1號機）會正常轉(zhuǎn)停機。正常流程應(yīng)該是：1號機僅停掉自己的技術(shù)供水泵（1號泵）。但實際卻將正常運行的2號機的主泵也停掉，導(dǎo)致本應(yīng)正常并網(wǎng)抽水的被拖動機組（2號機）因冷卻水流量低而停機。

原因分析：

任何1臺機組的發(fā)電流程，或SFC抽水啟動流程中，技術(shù)供水泵啟停均正常，這說明監(jiān)控系統(tǒng)LCU對水泵的啟?？刂苹芈肥钦５?；但是BTB流程中卻不正常，試驗中發(fā)現(xiàn)在進行BTB流程時候，2臺機組的投入技術(shù)供水的開出時間離得比較近，幾乎為同時。因此分析可能是因為開出時間相隔相近，PLC無法分辨或程序處理的不夠完善，導(dǎo)致只開了1臺主泵。

試驗情況：

通過對泵進行手動開出試驗找到原因，LCU對2臺機幾乎同時到達的起主泵命令沒有做出正確的處理，只起了1臺主泵；也就是BTB流程拖動側(cè)起了主泵，但是被拖動側(cè)沒有起主泵。分析原因是由于，拖動側(cè)的冷卻水量低的信號更靈敏，所以就先起了備用泵，等到停機時，就停掉了所有的泵；導(dǎo)致被拖動側(cè)無冷卻水跳機，有時被拖動側(cè)的冷卻水量低的信號來的快，它就先起了備用泵，等到拖動側(cè)停機時，被拖動側(cè)就仍然還有1臺備用泵在運行。因此可以看出問題所在，由于起泵開出到水泵到達運行狀態(tài)（軟起全壓）需要一段時間，比如1號水泵為主泵時起1號水泵，同時由于1號水泵運行（軟起全壓）建立需要時間，所以2號機會認(rèn)為1號泵滿足啟動條件，同樣會起1號水泵，這樣就導(dǎo)致只開了1臺水泵（2號、3號為主泵時情況一樣）。

解決方案：

修改技術(shù)供水程序，對起泵程序處新加了一個閉鎖條件，也就是1號、2號機相互閉鎖，雖然該主泵未運行，但已經(jīng)有其他機組開了這臺泵，則本機組就不開這臺泵，轉(zhuǎn)而開另外1臺主泵。重新試驗，問題得到解決，水泵在機組所有流程中都啟停正常。

3.3 GCB控制箱回路故障故障

故障現(xiàn)象：機組出口開關(guān)合閘和分閘瞬間偶爾報“1號機組保護控制箱回路斷線”，1 s后恢復(fù)。

原因分析：

出口開關(guān)GCB設(shè)置跳合閘監(jiān)視回路，通過TWJ監(jiān)視合閘回路，HWJ監(jiān)視跳閘回路，通過TWJ和HWJ常閉輔助觸點串聯(lián)輸出控制箱回路斷線信號。當(dāng)在GCB分閘時，TWJ繼電器動作，TWJ常閉輔助觸點打開，斷線信號無輸出；在開關(guān)合閘時，HWJ常閉輔助觸點打開，說明GCB開關(guān)跳閘回路正常，斷線信號也不輸出。但是GCB合閘過程中，分閘常閉接點先復(fù)歸，合閘常開接點再閉合，時間約20 ms，分閘常閉接點復(fù)歸后TWJ繼電器失磁，10 ms左右TWJ常閉接點由打開到閉合，之間有20 ms左右的時間TWJ和HWJ組成的回路處于導(dǎo)通狀態(tài)，如果此時監(jiān)控系統(tǒng)PLC掃描到（PLC一個掃描周期約40～50 ms），將對監(jiān)控系統(tǒng)輸出報警信號，動作時序見圖3。

圖3 開關(guān)合分閘過程時序圖

解決方案：

控制箱回路斷線信號在合分閘過程中頻繁報出容易干擾運行人員判斷。通過監(jiān)控系統(tǒng)軟件優(yōu)化信號報警，控制箱斷線信號增加機組出口開關(guān)GCB合位和分位閉鎖條件。實施后，有效解決信號頻繁動作問題，又能在真實斷線時準(zhǔn)確發(fā)信報警。

4 結(jié)語

隨著計算機技術(shù)在水電工程中的廣泛應(yīng)用，電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)以及與之相適應(yīng)的全廠綜合自動化技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，為實現(xiàn)水電廠“無人班、少人職守”運行模式提供了可靠的保證。我們通過上述典型的故障分析，并對故障處理方法進行歸納總結(jié)，提高了設(shè)備運行的穩(wěn)定性。