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（簡稱“安穩(wěn)裝置”）是根據(jù)系統(tǒng)的運行工況自動選擇切機、切負荷，是防止電網(wǎng)發(fā)生失步瓦解和大面積停電事故的保護電網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的安全自動裝置。錦屏二級水電站安穩(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)裝置動作切機處理流程，對其他水電站有借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】錦屏二級水電站;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、錦屏二級水電站，總裝機8400MW。錦屏一級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6臺600MW機組，多年平均發(fā)電量為166.2億kW·h。錦屏二級水電站（簡稱“錦屏二級電站”）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318.8m;總庫容1401萬m?，調(diào)節(jié)庫容為496萬m?;裝機8臺，總裝機容量4800MW，多年平均發(fā)電量為242.3億kW·h。錦屏二級電站安穩(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（簡稱“安穩(wěn)裝置”），是保證電力系統(tǒng)在遇到大擾動時的穩(wěn)定性而在電廠或變電站內(nèi)裝設(shè)的控制設(shè)備，實現(xiàn)切機、切負荷、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)定運行第二道防線的重要設(shè)施，它由兩個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，針對預(yù)先考慮的故障形式和運行方式，按預(yù)定的控制策略，采用安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)（裝置）實現(xiàn)切機、切負荷、局部解列等控制措施，確保電力系統(tǒng)在發(fā)生概率較低的嚴重故障時能繼續(xù)保持穩(wěn)定運行，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定，是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的第二道防線。

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.錦屏二級電站安穩(wěn)裝置概述

錦屏二級電站安穩(wěn)裝置主要監(jiān)測東天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母線的運行情況，識別系統(tǒng)運行方式，進行故障判別，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令，并將錦屏二級電站可切機組容量送至錦屏換流站，同時檢測、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)運行方式及斷面潮流，事故時判斷出的故障類型，查找控制策略表的內(nèi)容，確定本站切機的總?cè)萘?。裝置同時檢測東錦雙回線、東天雙回線跳閘，查詢對應(yīng)方式下的策略表采取按臺數(shù)切機的控制措施;檢測東錦雙回線、東天雙回線過載，查詢過載策略表采取按臺數(shù)切機的控制措施;檢測500kV母線高周，查詢高周策略表采取按臺數(shù)切機的控制措施。

2.錦屏二級電站安穩(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、錦屏一級級電站（錦西電廠）、官地電站、錦屏二級電站（錦屏二級電站）等8個廠站組成，各廠站均雙重化配置。

錦屏二級電站安穩(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)來的切機令，可根據(jù)策略表切除錦屏二級電站機組，并具有高周切機、過載切機等功能。

2.2 安穩(wěn)裝置切機原則

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

（2）錦屏二級電站同一水力單元的兩臺機組，一臺并網(wǎng)運行，一臺停機備用，并網(wǎng)運行機組優(yōu)先按照切機策略切機;

（3）錦屏二級電站同一水力單元兩臺機組均在并網(wǎng)運行情況下，安穩(wěn)裝置“切機優(yōu)先級定值”由高到低依次為2F、4F、6F、8F、1F、3F、5F、7F;

（4）所有的策略均按臺數(shù)切機。每臺機組均設(shè)有一個優(yōu)先級定值，其范圍為0～8。優(yōu)先級從高到低為1～8，優(yōu)先級越高（數(shù)值越?。┰饺菀妆磺?。優(yōu)先級設(shè)為0時，機組不可切;

（5）停運的機組、已判出跳閘的機組、允切壓板未投入的機組、已被切除的機組均不可切，最多可切8臺機組。

2.3 安穩(wěn)裝置跳閘控制策略

裝置對電網(wǎng)運行方式的識別，優(yōu)先采用自動識別方式，輔助采用人工投退運行方式壓板的方式。

表1 系統(tǒng)運行方式表

Tab.1 System operation table

系統(tǒng)運行方式名稱 系統(tǒng)運行方式說明 方式識別方法

運行方式1 全接線方式 “運行方式1”壓板投入

運行方式2 東錦單線檢修方式 “運行方式2”壓板投入

運行方式3 東天單線檢修方式 “運行方式3”壓板投入

運行方式4 東錦雙線檢修方式 “運行方式4”壓板投入

運行方式5 東天雙線檢修方式 “運行方式5”壓板投入

運行方式6 東錦一回、東天一回檢修方式 “運行方式6”壓板投入

運行方式識別說明：

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

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

（3）在“方式1”下，當檢測到東錦、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，裝置將自動轉(zhuǎn)至與當前狀態(tài)相適應(yīng)的運行方式，但值班人員應(yīng)立即退出“運行方式1”壓板并投入與當前狀態(tài)相適應(yīng)的“運行方式”壓板。

2.4 高周切機功能

裝置同時具有高周切機功能，高周功能的判別元件為500kV #1M和#2M。若兩段母線均正常，則需兩段母線同時發(fā)生高周才認為系統(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輪相互獨立。

表2 高周策略表

高周各輪次啟動定值（Hz） 高周各輪次啟動定值延時（S） 切機臺數(shù)

高周啟動定值 55 高周啟動延時定值 0.9 0

高周第一輪定值 55 高周第一輪延時定值 0.9 0

高周第二輪定值 55 高周第二輪延時定值 0.9 0

高周第三輪定值 55 高周第三輪延時定值 0.9 0

3.錦屏二級電站安穩(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，錦屏二級電站安穩(wěn)裝置的通信通道具有以下特點：

（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)出的控制命令的時間小于20ms;

（4）兩套安控系統(tǒng)通道延時差小于10ms;

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

3.2 安穩(wěn)裝置動作出口

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

3.3 “線帶機” 規(guī)定

圖2 錦屏二級電站主接線圖

裝置同時考慮“線帶機”問題。當某運行機組對應(yīng)主變500kV側(cè)的邊開關(guān)檢修時，若同串線路跳閘，該機組會被連帶切除，此時的切機措施將包含被連帶切除的機組。邊開關(guān)檢修時，同串線路跳閘連帶切除機組的對應(yīng)關(guān)系如下。

5013檢修->東天II線->#1機組、#2機組;

5021檢修->東天I線->#3機組、#4機組;

5033檢修->東錦II線—>#5機組、#6機組;

5041檢修->東錦I線—>#7機組、#8機組。

3.4 錦屏二級電站安穩(wěn)裝置可靠性要求

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

圖3 安穩(wěn)裝置動作切機處理流程

4.水電站安穩(wěn)裝置動作切機處理流程

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

（2）對所切機組進行電氣、機械、保護等一、二次設(shè)備全面檢查，確保機組、GIS等設(shè)備無異常后，盡快將所切機組恢復(fù)并網(wǎng)。如因安穩(wěn)裝置故障造成誤切機組，則通知檢修人員處理，處理正常后恢復(fù)安穩(wěn)裝置正常運行。

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

（4）安生組繼電保護專責向調(diào)度繼電保護專責匯報，并進行安控動作評價及安控動作情況錄入。

（5）安生組繼電保護專責將打印報告進行歸檔。

5.結(jié)語

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

參考文獻

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