内蒙古电力技术  2018, Vol. 36 Issue (06): 71-73   PDF    
引用本文
杨墨宇, 吴博, 李军. 水电站机组监控系统漏启事故停机流程原因分析及处理[J]. 内蒙古电力技术, 2018, 36(06): 71-73.[doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2018.06.020]  
YANG Moyu, WU Bo, LI Jun. Cause Analysis and Treatment for Monitoring System Failing to Start Shutdown Flow in Hydropower Station Unit[J]. Inner Mongolia Electric Power, 2018, 36(06): 71-73.[doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2018.06.020]  
水电站机组监控系统漏启事故停机流程原因分析及处理
杨墨宇1,2, 吴博2, 李军2     
1. 华北水利水电大学电力学院, 郑州 450000;
2. 黄河万家寨水利枢纽有限公司龙口水电站, 山西 河曲 036500
[收稿日期] 2018-05-09
[作者简介] 杨墨宇(1989), 男, 河北人, 学士, 工程师, 从事水电站电气设备检修工作。
摘要：黄河万家寨水利枢纽有限公司龙口水电站5号机组10 kV开关柜内励磁变压器高压电缆冷缩终端L2相绝缘击穿并对地放电，5号机组纵差保护正确动作解列，监控系统PLC启动电气事故停机流程停机。检查发现，机组纵差保护未启动监控系统电气事故停机流程。经过试验分析，发现原因为5号机组监控系统PLC中缺少相应SOE事件启动电气事故停机逻辑。在5号机组监控系统PLC中添加SOE事件启动电气事故停机逻辑后，大大提高了5号机组电气事故停机流程启动成功率，保证了机组电气事故停机保护正确可靠动作。
关键词：水电站     监控系统     PLC     纵差保护     事故停机流程     SOE事件     停机逻辑    
Cause Analysis and Treatment for Monitoring System Failing to Start Shutdown Flow in Hydropower Station Unit
YANG Moyu1,2, WU Bo2, LI Jun2     
1. North China Water Resources and Hydropower University, Zhengzhou 450000, China;
2. Y. R. Wanjiazhai Multiple-purpose Dam Project Co., Ltd., Longkou Hydropower Station, Hequ 036500, China
Abstract: In the No.5 unit of Longkou Hydropower Station of the Y.R.Wanjiazhai Multiple-purpose Dam Project Co., Ltd., in 10 kV switch cabinet, L2 phase of excitation transformer high-voltage cable cold-shrink terminal existed insulation breakdown and discharge to the ground. Inspection found that the unit longitudinal difference protection did not start the monitoring system electrical accident shutdown process. Leakage of differential protection act and monitoring the shutdown process has carried on the experimental analysis, found the reason for unit 5 in the PLC monitoring system lacks a SOE events start electrical shutdown ladder diagram logic, was added in the unit 5 monitoring and control system for PLC logic SOE events after launch electrical shutdown logic, greatly improving the success rate of 5 unit electrical shutdown, electric generating set was guaranteed.
Key words: hydropower station     monitoring system     PLC     longitudinal differential protection     shutdown flow     SOE event     shutdown logic    
0 引言

黄河万家寨水利枢纽有限公司龙口水电站监控系统LCU（现地控制单元）柜采用SJ-600型单元监控装置，模件为南瑞集团水利水电分公司的MB80系列智能模件，LCU控制流程置于监控系统PLC（可编程控制器）中，保证了上位机在网络故障时LCU仍能正常工作。PLC控制流程包括正常情况下的机组启/停机顺序控制和事故或故障情况下的事故停机、紧急停机控制等。当机组发生特定事故时，将事故信号送至监控系统，启动机组事故停机流程停机[1-2]。电气事故停机流程用于保护发电机组的电气部分[2]，首先是发电机、主变压器的电气保护动作，启动该流程，动作结果有解列、调速器停机、投机械制动，之后的流程为正常停机流程[3]，作用于现场各相关电气、机械设备元器件。常见的电气事故停机启动源有发电机纵差保护、横差保护动作，主变压器重瓦斯保护动作等[4-5]。

本文针对龙口水电站5号机组纵差保护动作后，监控系统未启动电气事故停机流程的情况进行分析，以补充完善机组监控系统事故停机逻辑，保证机组安全稳定运行。

1 事故的发生

2017-04-01，监控系统上位机报，09：56：07.106，5号机组纵差保护动作；09：56：07.152，5号机组出口断路器805（5GQF）分闸位置动作；09：56：07.161，5号机组励磁灭磁开关分闸位置动作；09：56：07.441，5号机组励磁变压器速断保护动作；09：56：07.827，5号机组纵差保护复归；09：56：08.660，5号机组紧急停机动作；09：56：09.113，5号机组有事故动作；09：56：09.323，励磁变压器电流速断保护动作，5号机组电气事故停机操作（流程自启动）。

事故发生后，对监控系统进行检查，反复试验发电机保护（电气事故源）动作，发现监控系统有漏启电气事故停机流程的现象。

2 事故初步检查 2.1 发电机保护柜检查

龙口水电站5号发电机保护装置采用国电南京自动化股份有限公司DGT801C系列数字式发电机保护装置。事故发生时，发电机保护装置纵差保护动作，对5号发电机保护装置保护动做报告及数据进行分析后，初步判定为发电机机端L2相发生电气故障，后结合励磁变压器高压侧三相电流波形分析，判断故障点在励磁变压器高压侧区域，发电机纵差保护正确动作。

2.2 监控系统停机流程检查

事故发生时，5号机组监控系统运行正常，检查监控系统PLC中逻辑和事故停机流程正常无断点，纵差保护信号启动电气事故停机流程逻辑见图 1。

图 1 纵差保护信号启动电气事故停机流程逻辑图
3 原因分析 3.1 纵差保护信号至监控系统启动事故停机时间测试

纵差保护动作信号送至监控系统，启动电气事故停机流程，这一过程需要一定时间，但是，由于监控系统PLC有一定的扫描周期，有可能在纵差保护动作信号保持的短时间内，监控系统PLC未识别到该信号[6]。本次监控系统收到保护信号持续721 ms，监控侧未启动电气事故停机流程。用继电保护仪模拟纵差保护事故信号，动作开出定时接点接入监控系统，进行电气事故停机试验。同时，为全面掌握监控系统的响应时间状况，对动作时限也进行了分段测试，测试结果见表 1。

表 1 保护动作信号启动停机流程响应表

通过表 1数据可以看出：

（1）每次模拟监控系统简报均报出纵差保护动作信号，但不是每次都能启动电气事故停机流程；

（2）随着信号保持时间的缩短，启动电气事故停机流程的概率减小。

监控系统的扫描周期受MB80模件和PLC两方面影响，一是硬件模件的扫描周期，二是软件程序缓存的扫描周期。目前5号机程序里的电气事故启动源仅采用Ⅱ_BUFF二级缓存测点，PLC读取这种形式的测点时扫描周期较长，通常需要300~500 ms[5]，加之Ⅱ_BUFF测点也需在寄存器队列写入、读取，所以容易受信号积累的影响导致在事故启动源中难以捕捉保持时间较短的信号。

通过监控系统简报可以看到，保持时间较短的动作信号可以报出简报，而对应逻辑图中的事故开关量Ⅱ_BUFF启动源并未接通，说明PLC确未捕捉到该点动作。简报之所以能够报出，是因为简报的上送信息不经PLC缓存而由SOE事件记录直接上送，且SOE事件具有记忆，再短暂的信号也可报出，这就出现了简报报出信号，PLC却无流程下发的情况。

3.2 1—4号机组与5号机组纵差保护启动电气事故停机流程检查对比

对比1—4号机组监控系统PLC电气事故停机触发逻辑，发现5号机组监控系统PLC缺少SOE事件启动电气事故停机流程逻辑，见图 2、图 3。

图 2 1—4号机组监控系统PLC

图 3 5号机组监控系统PLC

为了对比，临时修改5号机组监控系统PLC程序，增加了5号机组纵差保护动作SOE事件启动电气事故停机流程逻辑。再次模拟纵差保护动作启动电气事故停机流程，测试结果见表 2。

表 2 修改逻辑后保护动作信号启动停机流程响应表

从表 2可以看出，增加纵差保护动作SOE事件启动电气事故停机流程逻辑后，启动电气事故停机动作成功率增加，且需要的保护信号保持时间缩短。在保护信号保持时间较短（200 ms以下）时，启动电气事故停机动作概率较低。

4 反事故措施

（1）检查5号机组发电机保护柜运行情况，并对纵差保护信号进行传动，确保纵差保护正确出口且保护信号送至监控系统准确无误；

（2）经过纵差保护信号至监控系统启动事故停机时间测试和1—4号机组与5号机组纵差保护启动电气事故停机流程检查对比，参照1—4号机组纵差保护启动电气事故停机逻辑，在5号机组监控系统PLC中，添加纵差保护动作SOE事件启动电气事故停机流程逻辑，并检查其他电气事故源启动停机流程逻辑是否正确。修改后的纵差保护启动电气事故停机流程逻辑见图 4所示。

图 4 修改后的纵差保护启动电气事故停机流程逻辑图

添加纵差保护动作SOE事件启动电气事故停机流程逻辑后再次试验，在保护信号保持时间300 ms及以上时，启动电气事故停机流程成功率为100%。

5 结语

通过进行龙口水电站5号机纵差保护动作未启动事故停机流程缺陷分析试验，查找出原因并制订事故反措，保障了5号机组的安全稳定性。经验供其他电站分析处理相似问题时参考。

参考文献
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刘小标. 洪家渡水电站机组事故停机流程分析与设计[J]. 水电与新能源, 2017(9): 59-62.
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陈正新, 邱建平. 三峡左岸电站VGS机组自动开、停机流程介绍[J]. 水电站机电技术, 2004(4): 69-70.
[4]
李文金. 水电厂机组事故停机流程设计[J]. 云南电力技术, 2015, 43(增刊): 135-136.
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谢荣团, 朱阳阳. 20 MW水轮发电机纵差保护动作原因分析及处理[J]. 内蒙古电力技术, 2018, 36(2): 39-42.
[6]
南京南瑞集团公司水利水电技术分公司.计算机监控系统上位机维护手册[Z].南京: 南瑞集团公司水利水电技术分公司, 2016.