阿坝水电开发有限公司继电保护改造研究

张 皓 鹏， 曹 伦， 王 伟

(阿坝水电开发有限公司，四川 黑水 624000)

0 引 言

阿坝水电开发有限公司柳坪水电站和雅都水电站始建于2004年，于2009年全部建成投产，运行至今已超过12年。继电保护作为保障电力系统正常运行的重要组成部分[1]。柳坪水电站和雅都水电站继电保护装置因技术发展和装置老化等原因，造成了保护设备可靠性降低以及部分装置不满足最新技术要求等问题，急需通过升级改造提高继电保护的安全性及可靠性。

1 电站概况及保护配置情况

(1)雅都水电站始建于2005年2月，2009年全部建成投产发电，电力输出经220 kV都柳线和柳茂线接入500 kV茂县变电站。2013年500 kV色尔古变电站建成，雅都水电站电力输出改由220 kV雅色线接入500 kV色尔古变电站。雅都水电站为引水式电站，装机容量150 MW(3×50 MW)。发电机机端电压13.8 kV，1F机组与1B主变组成单元接线，1B主变为双绕组变压器，变比220 kV/13.8 kV，容量为63 MVA；2F机组、3F机组与2B主变组成扩大单元接线，2B主变为双绕组变压器，变比220 kV/13.8 kV，容量为120 MVA；220 kV开关站采用全封闭GIS组合电器单母线接线。

(2)柳坪水电站始建于2004年12月，1F机组2008年投产，2F和3F机组2009年投产，电力输出经220 kV柳茂线接入500 kV茂县变电站。2013年500 kV色尔古变电站建成，柳坪水电站电力输出改由220 kV都柳线和雅色线接入500 kV色尔古变电站。柳坪水电站为引水式电站，装机容量120 MW(3×40 MW)。发电机机端电压10.5 kV，1F机组与1B主变组成单元接线，1B主变为三绕组变压器，变比220 kV/35 kV/10.5 kV，容量为80 MVA，下游白溪水电站通过35 kV白柳线301开关接入1B主变中压侧；2F机组、3F机组与2B主变组成扩大单元接线，2B主变为双绕组变压器，变比220 kV/10.5 kV，容量为100 MVA；220 kV户外升压站为单母线接线。

(3)两站共6台发电机均采用许继WFB-811单套保护装置配置，220 kV主变保护采用WBH-801主变保护装置双重化配置，两站220 kV母线保护采用南瑞RCS-915和许继WMH-800双重化保护配置，220 kV都柳线采用南瑞RCS-902和许继WXH-803双重化保护配置，220 kV雅色线采用南自PSL-603U和深瑞PRS-723双重化保护配置，保护装置运行时间见表1。

表1 保护装置运行时间

2 继电保护存在的问题

2.1 装置运行时间长，装置缺陷多

(1)两站许继保护装置打印机部分存在打印异常，打印乱码。

(2)许继系列保护屏幕质量不稳定，更换成本高，备件采购困难，运维难度大，成本高；出现花屏后无法查看继电保护状态，一旦出现继保动作很难查看动作原因，存在一定的生产安全隐患。

(3)许继保护装置日期与GPS对时错误，需要运维人员每天进行时间校对，增加运维难度。

(4)家族性缺陷多，影响装置安全稳定运行。

2.2 装置型号老旧，部分不满足最新规范或管理要求

(1)根据《国网四川省电力公司关于开展二次设备在线监视与分析系统专项提升工作的通知》，涉网保护装置模拟量能正常上传保信子站、经保信子站最终上传省调保信主站。柳坪、雅都两站全部许继保护装置，220 kV线路2号保护(RCS-902A)、220 kV雅色线2号线路保护(PRS-753S深瑞)装置不具备上送装置参数和模拟量功能。

(2)根据《国网四川省电力公司关于开展并网电厂继电保护老旧设备、家族性缺陷及反措问题整治专项提升工作的通知》(2021年7月19日文件)要求如下：“要求运行超12年以上老旧设备应纳入技改计划，超15年运行的设备应立即进行整改”。公司柳坪、雅都两站除220 kV母线保护和220 kV雅色线1号保护屏外，其他保护装置运行已超12年。

(3)为防止装置家族性缺陷可能导致的双重化配置的两套继电保护装置同时拒动的问题，双重化配置的线路、变压器、母线、高压电抗器等保护装置应采用不同生产厂家的产品。两站220kV主变保护装置双重化配置均为同厂家(许继)同型号配置[2]。

因此，需通过消除装置现有缺陷，防止因装置故障而影响生产。通过技改满足最新规范及相关管理要求，提升装置可靠性。

3 保护改造的目标

通过该次改造满足最新行业规范、反措要求，解决目前装置存在的问题，提升现场装置运行可靠性，减少运维工作量，防止因装置故障而影响生产。

3.1 满足最新行业规范、反措要求

(1)功能配置统一[3]，解决保护配置及组屏方式的差异而造成保护的不统一。

(2)满足保护装置双重化配置要求。

(3)满足保护装置信息化要求[4]。

3.2 消除现有缺陷，提升装置可靠

(1)统一对时接口，解决现保护装置存在的对时错误问题。

(2)解决打印和屏幕问题，降低维护成本。

(3)解决保信子站信息上送不符合电网要求问题、打印错误问题，并可在后台进行管理，降低运维人员工作量。

3.3 按照统一标准提升装置运行稳定性，减少运维工作量，降低运维难度

(1)优先通过保护装置自身实现相关保护功能，减少外部输入量，降低对相关回路和设备的依赖。

(2)优化回路设计，在确保可靠实现继电保护功能的前提下，尽可能减少装置间的连线。

(3)简化二次回路接线，按照标准化回路设计，避免出现不同时期，不同厂家装置开入开出接口杂乱无序的问题。

(4)定值整定计算标准化和简单化，要求保护设备商按照统一格式进行保护定值的整定、简化定值整定工作。

(5)事故报告格式统一的原则，为调度和现场处理事故节省时间，也为现场运维创造有利条件。

(6)统一继保型号及品牌，有效降低备件成本。

(7)统一接线图册，降低运维难度，提高运维效率。

4 升级改造方案论证及建议

4.1 改造方案

根据柳坪电站、雅都电站两站实际情况，结合最新行业规范、省调最新要求，为系统解决现存基础缺陷，满足最新规范要求和前瞻未来技术发展趋势，避免后期反复改造，通过市场调研，提出整屏更换和掏屏改造两种改造方案。

(1)整屏更换是整体更换保护装置屏柜，设计单位根据外部线缆情况进行端子排设计，尽量避免因装置更换引起的线缆长度不够、外部线缆增加，整机出厂、整机安装。通过设计优化，消除建站时存在的设计缺陷，排除因老化而有安全隐患的部分端子及线路，满足国家、行业最新规范和设计要求。

(2)掏屏改造是保留原有屏柜，对屏柜内继电保护装置进行更换，对原屏柜内不符合要求的端子排、压板和面板等进行改造。设计单位根据现场实际进行量身设计，达到满足国家、行业最新规范和设计要求。两种主要方案优缺点分析见表2。

表2 两种主要方案优缺点分析

4.2 方案比选综述

全屏改造和掏屏改造各有优缺点，主要受限因素为国家、行业强制规范要求和现场二次回路实际，因此需与设计院、设备厂家、国网省调度中心充分沟通、细化后，以继电保护“四性”(可靠性、速动性、选择性、灵敏性)为基本原则[5]，在满足现有规范的情况下选择性价比最高的方案。

5 结 语

两站继电保护装置问题主要体现在设备本身以及设备备品备件上，不满足相关规范、反措等运行要求。结合阿坝水电开发有限公司柳坪水电站、雅都电站两站保护装置现状，两站继电保护装置应尽早按照相关规范和反措等运行要求，依据继电保护的配置、设计原则制定保护改造方案，逐步开展保护改造设计并实施。