阿壩水電開(kāi)發(fā)有限公司繼電保護(hù)改造研究

張 皓 鵬， 曹 倫， 王 偉

(阿壩水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 黑水 624000)

0 引 言

阿壩水電開(kāi)發(fā)有限公司柳坪水電站和雅都水電站始建于2004年，于2009年全部建成投產(chǎn)，運(yùn)行至今已超過(guò)12年。繼電保護(hù)作為保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要組成部分[1]。柳坪水電站和雅都水電站繼電保護(hù)裝置因技術(shù)發(fā)展和裝置老化等原因，造成了保護(hù)設(shè)備可靠性降低以及部分裝置不滿足最新技術(shù)要求等問(wèn)題，急需通過(guò)升級(jí)改造提高繼電保護(hù)的安全性及可靠性。

1 電站概況及保護(hù)配置情況

(1)雅都水電站始建于2005年2月，2009年全部建成投產(chǎn)發(fā)電，電力輸出經(jīng)220 kV都柳線和柳茂線接入500 kV茂縣變電站。2013年500 kV色爾古變電站建成，雅都水電站電力輸出改由220 kV雅色線接入500 kV色爾古變電站。雅都水電站為引水式電站，裝機(jī)容量150 MW(3×50 MW)。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓13.8 kV，1F機(jī)組與1B主變組成單元接線，1B主變?yōu)殡p繞組變壓器，變比220 kV/13.8 kV，容量為63 MVA；2F機(jī)組、3F機(jī)組與2B主變組成擴(kuò)大單元接線，2B主變?yōu)殡p繞組變壓器，變比220 kV/13.8 kV，容量為120 MVA；220 kV開(kāi)關(guān)站采用全封閉GIS組合電器單母線接線。

(2)柳坪水電站始建于2004年12月，1F機(jī)組2008年投產(chǎn)，2F和3F機(jī)組2009年投產(chǎn)，電力輸出經(jīng)220 kV柳茂線接入500 kV茂縣變電站。2013年500 kV色爾古變電站建成，柳坪水電站電力輸出改由220 kV都柳線和雅色線接入500 kV色爾古變電站。柳坪水電站為引水式電站，裝機(jī)容量120 MW(3×40 MW)。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓10.5 kV，1F機(jī)組與1B主變組成單元接線，1B主變?yōu)槿@組變壓器，變比220 kV/35 kV/10.5 kV，容量為80 MVA，下游白溪水電站通過(guò)35 kV白柳線301開(kāi)關(guān)接入1B主變中壓側(cè)；2F機(jī)組、3F機(jī)組與2B主變組成擴(kuò)大單元接線，2B主變?yōu)殡p繞組變壓器，變比220 kV/10.5 kV，容量為100 MVA；220 kV戶外升壓站為單母線接線。

(3)兩站共6臺(tái)發(fā)電機(jī)均采用許繼WFB-811單套保護(hù)裝置配置，220 kV主變保護(hù)采用WBH-801主變保護(hù)裝置雙重化配置，兩站220 kV母線保護(hù)采用南瑞RCS-915和許繼WMH-800雙重化保護(hù)配置，220 kV都柳線采用南瑞RCS-902和許繼WXH-803雙重化保護(hù)配置，220 kV雅色線采用南自PSL-603U和深瑞PRS-723雙重化保護(hù)配置，保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)間

2 繼電保護(hù)存在的問(wèn)題

2.1 裝置運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，裝置缺陷多

(1)兩站許繼保護(hù)裝置打印機(jī)部分存在打印異常，打印亂碼。

(2)許繼系列保護(hù)屏幕質(zhì)量不穩(wěn)定，更換成本高，備件采購(gòu)困難，運(yùn)維難度大，成本高；出現(xiàn)花屏后無(wú)法查看繼電保護(hù)狀態(tài)，一旦出現(xiàn)繼保動(dòng)作很難查看動(dòng)作原因，存在一定的生產(chǎn)安全隱患。

(3)許繼保護(hù)裝置日期與GPS對(duì)時(shí)錯(cuò)誤，需要運(yùn)維人員每天進(jìn)行時(shí)間校對(duì)，增加運(yùn)維難度。

(4)家族性缺陷多，影響裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 裝置型號(hào)老舊，部分不滿足最新規(guī)范或管理要求

(1)根據(jù)《國(guó)網(wǎng)四川省電力公司關(guān)于開(kāi)展二次設(shè)備在線監(jiān)視與分析系統(tǒng)專項(xiàng)提升工作的通知》，涉網(wǎng)保護(hù)裝置模擬量能正常上傳保信子站、經(jīng)保信子站最終上傳省調(diào)保信主站。柳坪、雅都兩站全部許繼保護(hù)裝置，220 kV線路2號(hào)保護(hù)(RCS-902A)、220 kV雅色線2號(hào)線路保護(hù)(PRS-753S深瑞)裝置不具備上送裝置參數(shù)和模擬量功能。

(2)根據(jù)《國(guó)網(wǎng)四川省電力公司關(guān)于開(kāi)展并網(wǎng)電廠繼電保護(hù)老舊設(shè)備、家族性缺陷及反措問(wèn)題整治專項(xiàng)提升工作的通知》(2021年7月19日文件)要求如下：“要求運(yùn)行超12年以上老舊設(shè)備應(yīng)納入技改計(jì)劃，超15年運(yùn)行的設(shè)備應(yīng)立即進(jìn)行整改”。公司柳坪、雅都兩站除220 kV母線保護(hù)和220 kV雅色線1號(hào)保護(hù)屏外，其他保護(hù)裝置運(yùn)行已超12年。

(3)為防止裝置家族性缺陷可能導(dǎo)致的雙重化配置的兩套繼電保護(hù)裝置同時(shí)拒動(dòng)的問(wèn)題，雙重化配置的線路、變壓器、母線、高壓電抗器等保護(hù)裝置應(yīng)采用不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品。兩站220kV主變保護(hù)裝置雙重化配置均為同廠家(許繼)同型號(hào)配置[2]。

因此，需通過(guò)消除裝置現(xiàn)有缺陷，防止因裝置故障而影響生產(chǎn)。通過(guò)技改滿足最新規(guī)范及相關(guān)管理要求，提升裝置可靠性。

3 保護(hù)改造的目標(biāo)

通過(guò)該次改造滿足最新行業(yè)規(guī)范、反措要求，解決目前裝置存在的問(wèn)題，提升現(xiàn)場(chǎng)裝置運(yùn)行可靠性，減少運(yùn)維工作量，防止因裝置故障而影響生產(chǎn)。

3.1 滿足最新行業(yè)規(guī)范、反措要求

(1)功能配置統(tǒng)一[3]，解決保護(hù)配置及組屏方式的差異而造成保護(hù)的不統(tǒng)一。

(2)滿足保護(hù)裝置雙重化配置要求。

(3)滿足保護(hù)裝置信息化要求[4]。

3.2 消除現(xiàn)有缺陷，提升裝置可靠

(1)統(tǒng)一對(duì)時(shí)接口，解決現(xiàn)保護(hù)裝置存在的對(duì)時(shí)錯(cuò)誤問(wèn)題。

(2)解決打印和屏幕問(wèn)題，降低維護(hù)成本。

(3)解決保信子站信息上送不符合電網(wǎng)要求問(wèn)題、打印錯(cuò)誤問(wèn)題，并可在后臺(tái)進(jìn)行管理，降低運(yùn)維人員工作量。

3.3 按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)提升裝置運(yùn)行穩(wěn)定性，減少運(yùn)維工作量，降低運(yùn)維難度

(1)優(yōu)先通過(guò)保護(hù)裝置自身實(shí)現(xiàn)相關(guān)保護(hù)功能，減少外部輸入量，降低對(duì)相關(guān)回路和設(shè)備的依賴。

(2)優(yōu)化回路設(shè)計(jì)，在確?？煽繉?shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能的前提下，盡可能減少裝置間的連線。

(3)簡(jiǎn)化二次回路接線，按照標(biāo)準(zhǔn)化回路設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)不同時(shí)期，不同廠家裝置開(kāi)入開(kāi)出接口雜亂無(wú)序的問(wèn)題。

(4)定值整定計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化和簡(jiǎn)單化，要求保護(hù)設(shè)備商按照統(tǒng)一格式進(jìn)行保護(hù)定值的整定、簡(jiǎn)化定值整定工作。

(5)事故報(bào)告格式統(tǒng)一的原則，為調(diào)度和現(xiàn)場(chǎng)處理事故節(jié)省時(shí)間，也為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維創(chuàng)造有利條件。

(6)統(tǒng)一繼保型號(hào)及品牌，有效降低備件成本。

(7)統(tǒng)一接線圖冊(cè)，降低運(yùn)維難度，提高運(yùn)維效率。

4 升級(jí)改造方案論證及建議

4.1 改造方案

根據(jù)柳坪電站、雅都電站兩站實(shí)際情況，結(jié)合最新行業(yè)規(guī)范、省調(diào)最新要求，為系統(tǒng)解決現(xiàn)存基礎(chǔ)缺陷，滿足最新規(guī)范要求和前瞻未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，避免后期反復(fù)改造，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，提出整屏更換和掏屏改造兩種改造方案。

(1)整屏更換是整體更換保護(hù)裝置屏柜，設(shè)計(jì)單位根據(jù)外部線纜情況進(jìn)行端子排設(shè)計(jì)，盡量避免因裝置更換引起的線纜長(zhǎng)度不夠、外部線纜增加，整機(jī)出廠、整機(jī)安裝。通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化，消除建站時(shí)存在的設(shè)計(jì)缺陷，排除因老化而有安全隱患的部分端子及線路，滿足國(guó)家、行業(yè)最新規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

(2)掏屏改造是保留原有屏柜，對(duì)屏柜內(nèi)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行更換，對(duì)原屏柜內(nèi)不符合要求的端子排、壓板和面板等進(jìn)行改造。設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行量身設(shè)計(jì)，達(dá)到滿足國(guó)家、行業(yè)最新規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。兩種主要方案優(yōu)缺點(diǎn)分析見(jiàn)表2。

表2 兩種主要方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.2 方案比選綜述

全屏改造和掏屏改造各有優(yōu)缺點(diǎn)，主要受限因素為國(guó)家、行業(yè)強(qiáng)制規(guī)范要求和現(xiàn)場(chǎng)二次回路實(shí)際，因此需與設(shè)計(jì)院、設(shè)備廠家、國(guó)網(wǎng)省調(diào)度中心充分溝通、細(xì)化后，以繼電保護(hù)“四性”(可靠性、速動(dòng)性、選擇性、靈敏性)為基本原則[5]，在滿足現(xiàn)有規(guī)范的情況下選擇性價(jià)比最高的方案。

5 結(jié) 語(yǔ)

兩站繼電保護(hù)裝置問(wèn)題主要體現(xiàn)在設(shè)備本身以及設(shè)備備品備件上，不滿足相關(guān)規(guī)范、反措等運(yùn)行要求。結(jié)合阿壩水電開(kāi)發(fā)有限公司柳坪水電站、雅都電站兩站保護(hù)裝置現(xiàn)狀，兩站繼電保護(hù)裝置應(yīng)盡早按照相關(guān)規(guī)范和反措等運(yùn)行要求，依據(jù)繼電保護(hù)的配置、設(shè)計(jì)原則制定保護(hù)改造方案，逐步開(kāi)展保護(hù)改造設(shè)計(jì)并實(shí)施。