抽水蓄能电站非电气量保护防误动优化方案

抽水蓄能电站非电气量保护防误动优化方案

0自动化元件运行可靠性和稳定性问题在沙河污水处理厂安装了2台50mw的污水处理厂，年处理能力约1.8亿公里。沙河抽水蓄能电站主辅机设备大部分由法国ALSTOM公司提供,投产初期,由于部分自动化元件质量较差,非电气量保护误动作较多,严重影响了机组安全运行。投产5a来,沙河抽水蓄能电站对自动化元件进行不断技术改造和优化完善,使自动化元件运行可靠性和稳定性有了显著的改善。2007年开始,对电站的非电气量保护跳闸逻辑进行了优化设置,下面就优化情况作简单介绍。1改造前，非晶态保护1.1热重式快速停机测点的数量电站自动化改造前每台机组计算机监控系统设置状态量测点349点,其中紧急停机测点4点,快速停机测点72点。72点快速停机测点均为非电气量保护跳闸测点,主要由反应温度、压力、位置、流量、振动和摆度状态的跳闸测点组成,其数量分别为28、4、10、6、14个。电站计算机监控系统对这些测点均采用垂直型跳闸逻辑,即其中任一快速停机测点动作将直接动作于机组停机,跳闸逻辑中无任何防误动作判断条件。1.2跳闸信号误发(1)非电气量保护自动化装置功能简单,不具备信号品质判断功能,传感器或接线故障会因此误发跳闸信号。(2)某些非电气量保护跳闸保护设置较保守,保护测点设置过多,增大了保护误动性。(3)自动化跳闸逻辑过于简单,无任何防误动闭锁条件,这种跳闸逻辑设置对自动化元件运行可靠性要求高,传感器、接线或二次仪表故障都将导致快速停机测点误动作。1.3机组停机情况由于非电气量保护二次仪表和跳闸逻辑存在缺陷,非电气量保护误动停机每年都会发生几次。据统计,自2002年机组投产至2006年底,两台机组运行过程中共发生停机56次,其中非电气量保护动作停机32次,占总停机总数的57.14%。32次非电气量保护停机中保护正确动作次数仅为1次,其余31次均为自动化元件故障引起的误动作,误动率达96.9%。2跳跃保护的逻辑优化2.1自动化设备运行稳定性差近年来,沙河抽水蓄能电站对自动化设备进行不断的技术改造,使自动化设备运行稳定性得到大大的改善,但自动化元件损坏仍难以避免,跳闸测点误动仍有发生。在此状况下,电站通过对保护跳闸逻辑进行优化来减少保护误动跳机,降低非计划停运次数。2.2系统保护原理及方法(1)根据生产设备运行情况的变化,优化保护设定值、动作延时。(2)重新审查机组各类保护配置情况,将部分非电气量保护由跳闸改为二级报警。(3)跳闸逻辑中增加误动作闭锁条件,增加的误动作闭锁条件信号取自关联信号的报警测点,遵循高低定值原则。低定值动作报警,同时开放跳闸逻辑回路,高定值动作跳闸。2.3优化风险等级划分沙河抽水蓄能电站跳闸保护出口逻辑的优化,严格按照“分析、风险评估、优化、效果评价”4个步骤执行,尽可能在降低机组非计划停运的同时,把优化后保护拒动的风险降到最低。在保护优化前,电站制定了风险评估原则,优化风险等级划分为“高风险、有一定风险、低风险、无风险”4个等级。对于评定为高风险和有一定风险的优化方案一律不能通过,对于评定为低风险和无风险的优化方案,方案可以通过并予以执行。对跳闸保护出口逻辑优化方案全面的风险评估是机组可靠运行的必要保证。3跳闸保护优化方案2007年初,沙河抽水蓄能电站以降低机组非计划停运为目的,对所有涉及停机的非电气量保护信号进行分析研究,着重对保护配置情况、运行情况、动作情况等进行研究,寻找各相关非电气量保护信号间关联关系,通过关联信号动作情况来对跳闸保护进行误动作闭锁优化。跳闸保护优化方案分两阶段实施,第一阶段对误动作较多的跳闸保护进行优化试验,并收到较好的效果,也为优化继续推广奠定了实践基础。第二阶段,保护优化在全部跳闸保护中实施。保护优化情况汇总为:停机保护总数76个;保持不变的20个;逻辑优化48个;跳闸改报警6个;优化运行方式1个;定值修改1个;增加测点5个。下面对几类典型保护优化方案作简单介绍。3.1合理优化油压定值上导循环油油压保护是循环油断油保护,属油泵故障的后备保护。运行几年来,装置运行情况稳定,信号动作正确率100%,运行中未发生误动作跳闸。但是随着循环油使用时间的延长,循环油油压运行值在逐年发生变化,运行最大值在不断升高,运行最小值在不断降低,2003~2007年各年最小值依次为0.27、0.25、0.25、0.25、0.24MPa,最大值依次为0.36、0.36、0.37、0.4、0.41MPa。在目前不换油的情况下,低油压原定值0.23MPa已经很难满足循环油正常运行要求,需要对油压定值进行调整。通过比较近年来油压、油温、瓦温运行情况,发现油压下降对瓦温冷却效果影响微乎其微,故在不换油的情况下将低油压定值优化为0.2MPa,加大油压运行值余度,能够减少跳机风险。由于上导循环油系统设置的保护比较全面,在油压保护前侧有油泵保护,后侧有油流和油位保护,这些保护能够监控循环油的安全运行状态,故适当的降低低油压保护定值不会提高循环油系统运行风险。3.2测点自动化保护配置沙河抽水蓄能电站自动化设备由法国ALSTOM公司配套提供,跳闸保护测点的设置侧重于保护主机设备,故跳闸测点设置相对国产机组过于复杂,这种配置方式增加了非电气量保护跳闸的误动率。对一些不必要的跳闸测点,我们参照《水力发电厂自动化设计技术规范》中自动化保护配置要求,将测点的动作性质由跳闸改为报警。这些测点包括:上导油槽油位高,下导油槽油位高、水导油槽油位高、顶盖积水位高、主轴密封冷却水压差过低,回油箱油温高。3.3跳跃出口的逻辑优化3.3.1流量和压力保护的逻辑优化对同一水源管道上冷却水流量、压力保护,跳闸出口逻辑采用压力和流量的复合判断,即压力和流量同时异常时,保护出口跳闸。3.3.2瓦温保护出口跳闸保护装置沙河抽水蓄能电站在水轮发电机组的每块导瓦上都装有温度传感器,其中一半信号送入温度二次仪表,用于给出瓦温报警和跳闸信号,另一半信号送入监控系统用于温度监视。由于温度二次仪表功能简单,不具备品质判断等功能,所以无法避免断线、传感器损坏等引起的误发跳闸信号故障。基于此,瓦温保护出口跳闸逻辑中增加了临近瓦温报警信号测点作为保护开放条件,当瓦温高和瓦温过高测点同时动作时,瓦温保护出口跳闸停机。跳闸逻辑优化情况参见图1。3.3.3同步变化的规律振动、摆度共设置16个跳闸测点,通过分析研究振动摆度运行数据,其运行数据具备同步变化的规律。据此规律,我们设置出口跳闸逻辑中加入同一安装位置的其他振动摆度保护的报警测点作为其保护开放的条件,避免单一自动化元件损坏导致的保护误动。4元件误动作锁功能优化方案执行后,72个非电气量保护有52个保护跳闸逻辑具备一定的自动化元件误动作闭锁功能,保护优化率达72.2%。半年多机组运行情况证明,防误动优化取得了一定的效果,2007年上半年就成功的避免了一次机组运行中自动化元件损坏停机事件,相比2006年同期,机组运行中停机次数有了明显下降。5如何进一步提高