2000年10月13日,某大型水電廠（裝機(jī)6×550 MW。以下簡(jiǎn)稱(chēng)A電廠）因二次控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理方面存在嚴(yán)重的安全隱患，運(yùn)行中發(fā)生計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)死機(jī)，造成全廠所有運(yùn)行機(jī)組同時(shí)甩負(fù)荷。
【事故經(jīng)過(guò)】
2000年10月13日，500 kV A電廠—普提—洪溝一回線路檢修，電廠1—4號(hào)機(jī)組運(yùn)行，5、6號(hào)機(jī)組停運(yùn)。11時(shí)30分機(jī)組總出力1014 MW，突然計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作員站和返回屏無(wú)任何實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)死機(jī)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查1—4號(hào)機(jī)組出口開(kāi)關(guān)均在臺(tái)閘位置?？偝隽抵?20 MW，1—4號(hào)機(jī)組調(diào)速器均有小故障信號(hào)。A電廠瞬時(shí)甩負(fù)荷894 MW，系統(tǒng)頻率由50.05Hz急劇下降。11時(shí)31分系統(tǒng)主調(diào)頻廠B水電廠4×175 MW機(jī)組中的1、4號(hào)機(jī)解列，甩負(fù)荷390 MW，系統(tǒng)頻率深幅下降，最低頻率為48.928Hz。A電廠臨時(shí)安控系統(tǒng)的就地低頻減負(fù)荷裝置（定值為49.2Hz、0.3 s）切除負(fù)荷217 MW。低頻率減負(fù)荷裝置基本一輪（定值為49.0 Hz、0.3 s）和特一輪（定值為49.0Hz、20s）動(dòng)作切除負(fù)荷363.3 MW，緊急事故拉閘限電264 MW，川渝電網(wǎng)共損失負(fù)荷854.3MW。11時(shí)46分系統(tǒng)頻率恢復(fù)至49.80 Hz，低頻率運(yùn)行911s；l1時(shí)58分，停電負(fù)荷全部選出；13時(shí)15分，川渝電網(wǎng)恢復(fù)正常方式運(yùn)行。
事故發(fā)生前，川渝電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)負(fù)荷5850 MW。發(fā)電備用容量800 MW，事故狀態(tài)下系統(tǒng)頻率變化曲線如圖1所示，從頻率變化曲線看，A電廠甩負(fù)荷后，系統(tǒng)由50.05Hz降至49.069 Hz，A電廠臨時(shí)安控系統(tǒng)的就地低頻減負(fù)荷裝置動(dòng)作后，頻率開(kāi)始恢復(fù)，11時(shí)31分B水電廠l、4號(hào)機(jī)因調(diào)速系統(tǒng)原因解列，進(jìn)一步加劇了系統(tǒng)的有功缺額，最低頻率降至48.928 Hz。根據(jù)頻率變化曲線，可以估計(jì)川渝電網(wǎng)頻率變化特性為(80 MW—110 MW)/O.1Hz。

圖1 事故中系統(tǒng)頻率變化曲線
【原因分析】
1、A電廠甩負(fù)荷原因分析
A電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)供應(yīng)商為德國(guó)ABB公司。1999年，A電廠開(kāi)發(fā)了一套MIS系統(tǒng)，在沒(méi)有采取任何網(wǎng)絡(luò)安全措施的情況下，將MIS系統(tǒng)直接接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。MIS系統(tǒng)接入后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)曾出現(xiàn)過(guò)系統(tǒng)過(guò)載情況。“10.13”事故的表現(xiàn)現(xiàn)象是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)IPU過(guò)載死機(jī)。從系統(tǒng)報(bào)管清單中可以看出，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓前，報(bào)警信息繁多，網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點(diǎn)連接失去信號(hào)的報(bào)警信息超過(guò)40條之多，但是計(jì)算機(jī)未能保存和打印出事故發(fā)生時(shí)刻計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的原始數(shù)據(jù)資料，據(jù)此電廠認(rèn)為IPU死機(jī)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障所致。

圖2 調(diào)速系統(tǒng)的并網(wǎng)信號(hào)回路
圖2為A電廠機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)組并網(wǎng)信號(hào)回路。A電廠500 kV主接線為3/2接線，考慮機(jī)組零起升壓開(kāi)機(jī)方式，機(jī)組在500 kV GIS開(kāi)關(guān)側(cè)有16種并網(wǎng)方式，設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的IRJ采集500kV各GIS開(kāi)關(guān)位置信號(hào)，進(jìn)行邏輯判斷后，給出500kV GIS開(kāi)關(guān)狀態(tài)復(fù)合信號(hào)，也就是機(jī)組在500 kV GIS開(kāi)關(guān)側(cè)的并網(wǎng)信號(hào)，與發(fā)電機(jī)組出口開(kāi)關(guān)合閘位置信號(hào)組成與門(mén)，然后進(jìn)至機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，一旦計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的GIS開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)消失，調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)組并網(wǎng)信號(hào)也隨之消失，調(diào)速系統(tǒng)將返至空載工作狀態(tài)。10月13日11時(shí)30分，由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)失靈，所有機(jī)組調(diào)速器無(wú)法從計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)獲得GIS開(kāi)關(guān)的并網(wǎng)信號(hào)，調(diào)速系統(tǒng)瞬時(shí)返回至空載，自動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)葉，造成所有機(jī)組甩負(fù)荷。
2、B水電廠機(jī)組跳閘的原因分析
B水電廠I996年12月投運(yùn)，裝機(jī)4×175MW，是四川電網(wǎng)主調(diào)頻廠。機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)改造為省公司的重措項(xiàng)目，1999～2000年由某電機(jī)廠對(duì)1、4號(hào)機(jī)組的機(jī)械柜和電氣柜進(jìn)行改造，按無(wú)人值班電廠標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊，并把水頭信號(hào)引入調(diào)速系統(tǒng)，使導(dǎo)葉空載開(kāi)度和最大電氣開(kāi)度限制隨水頭變化而變化。在1、4號(hào)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)改造完畢投入運(yùn)行時(shí)，由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的改造正在實(shí)施，無(wú)法實(shí)現(xiàn)二者之間的通訊，調(diào)速系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)最大功率限制，水頭信號(hào)未能引入調(diào)速系統(tǒng)，導(dǎo)葉開(kāi)度限制也不能隨水頭變化而自動(dòng)變化。廠家根據(jù)理論計(jì)算將電氣開(kāi)限-水頭變化關(guān)系曲線編制在程序中，并將最大電氣開(kāi)度整定為80%～100%，且固定在存儲(chǔ)器中。該關(guān)系曲線與實(shí)際的電氣開(kāi)限-水頭變化關(guān)系曲線不一致。B電廠將具有嚴(yán)重功能缺陷的1、4號(hào)機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)投入運(yùn)行。
事故發(fā)生前，B水電廠調(diào)頻運(yùn)行，1號(hào)機(jī)組有功170 MW，4號(hào)機(jī)組有功173 MW，當(dāng)系統(tǒng)頻率大幅下降時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)增加負(fù)荷，機(jī)組調(diào)差系數(shù)為6%。11時(shí)31分07秒,1號(hào)機(jī)組有功191.1MW， 11時(shí)31分05秒，4號(hào)機(jī)組有功增至195.6 MW，由于調(diào)速系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)最大功率限制，機(jī)組有功功率嚴(yán)重上限，11時(shí)31分57秒，4號(hào)發(fā)電機(jī)定子反時(shí)限過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘。11時(shí)32分，I號(hào)發(fā)電機(jī)定子反時(shí)限過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘。

【防范措施】
1、A電廠甩負(fù)荷后系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定問(wèn)題嚴(yán)重威脅著系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須增設(shè)新的安全控制措施，加強(qiáng)第三道防線的建設(shè)，才能保證系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定；同時(shí)需盡快制定和落實(shí)系統(tǒng)的“黑啟動(dòng)”方案。
2、A電廠機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在明顯的不合理性，調(diào)速器的工作狀態(tài)完全依賴(lài)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，而計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與廠內(nèi)MIS系統(tǒng)直接連接，未采取任何隔離措施，存在嚴(yán)重的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。B電廠調(diào)速器在功能改造和運(yùn)行管理上也存在重大缺陷，調(diào)速器竟在無(wú)最大功率限制的情況下投入運(yùn)行，直接威脅到機(jī)組和電同的安全運(yùn)行。在“10.13”事故的系統(tǒng)頻率恢復(fù)過(guò)程中，一些主力水電廠的備用出力無(wú)法迅速啟動(dòng)，其原因均為機(jī)組的自動(dòng)發(fā)電控制人為地大大限制了機(jī)組功率加減幅度，制約了機(jī)組一次調(diào)頻能力的發(fā)揮。
3、電網(wǎng)運(yùn)行管理部門(mén)應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的頻率保護(hù)、勵(lì)磁系統(tǒng)(包括PSS)、調(diào)速系統(tǒng)、AGC等二次控制的設(shè)計(jì)和技術(shù)改造進(jìn)行技術(shù)監(jiān)督，并由發(fā)電廠并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議對(duì)其提出明確的要求。除此之外，還需要加強(qiáng)發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)監(jiān)督，目前機(jī)組運(yùn)行越來(lái)越依賴(lài)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)同樣具有安全問(wèn)題，重要的發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能完全依賴(lài)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)采用分層控制、集中管理方式。

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