控制系统无防护系统死机全厂解列

控制系统无防护 系统死机全厂解控制系统无防护 系统死机全厂解 列列 2000 年 10 月 13 日 某大型水电厂 装机 6550 mw 以下 简称 a 电厂 因二次控制系统在设计和运行管理方面存在严重 的安全隐患 运行中发生计算机监控系统死机 造成全厂所有 运行机组同时甩负荷 事故经过 2000 年 10 月 13 日 500 kv a 电厂普提洪沟一回线路检修 电厂 14 号机组运行 5 6 号机组停运 11 时 30 分机组总出力 1014 mw 突然计算机监控系统操作员站和返回屏无任何实时 数据显示 计算机监控系统死机 经现场检查 14 号机组出口开 关均在台闸位置 总出力降至 120 mw 14 号机组调速器均有 小故障信号 a 电厂瞬时甩负荷 894 mw 系统频率由 50 05hz 急剧下降 11 时 31 分系统主调频厂 b 水电厂 4175 mw 机组中 的 1 4 号机解列 甩负荷 390 mw 系统频率深幅下降 最低 频率为 48 928hz a 电厂临时安控系统的就地低频减负荷装置 定值为 49 2hz 0 3 s 切除负荷 217 mw 低频率减负荷装置 基本一轮 定值为 49 0 hz 0 3 s 和特一轮 定值为 49 0hz 20s 动作切除负荷 363 3 mw 紧急事故拉闸限电 264 mw 川渝电网共损失负荷 854 3mw 11 时 46 分系统频率恢 复至 49 80 hz 低频率运行 911s l1 时 58 分 停电负荷全部选 出 13 时 15 分 川渝电网恢复正常方式运行 事故发生前 川渝电网统调负荷 5850 mw 发电备用容量 800 mw 事故状态下系统频率变化曲线如图 1 所示 从频率变 化曲线看 a 电厂甩负荷后 系统由 50 05hz 降至 49 069 hz a 电厂临时安控系统的就地低频减负荷装置动作后 频率 开始恢复 11 时 31 分 b 水电厂 l 4 号机因调速系统原因解列 进一步加剧了系统的有功缺额 最低频率降至 48 928 hz 根据 频率变化曲线 可以估计川渝电网频率变化特性为 80 mw110 mw o 1hz 图 1 事故中系统频率变化曲线 原因分析 1 a 电厂甩负荷原因分析 a 电厂计算机监控系统供应商为德国 abb 公司 1999 年 a 电厂开发了一套 mis 系统 在没有采取任何网络安全措施的 情况下 将 mis 系统直接接入计算机监控系统 mis 系统接入 后 计算机监控系统曾出现过系统过载情况 10 13 事故的表现 现象是计算机监控系统 ipu 过载死机 从系统报管清单中可以 看出 在计算机监控系统瘫痪前 报警信息繁多 网络与节点 连接失去信号的报警信息超过 40 条之多 但是计算机未能保存 和打印出事故发生时刻计算机监控系统运行的原始数据资料 据此电厂认为 ipu 死机是计算机网络故障所致 图 2 调速系统的并网信号回路 图 2 为 a 电厂机组调速系统的机组并网信号回路 a 电厂 500 kv 主接线为 3 2 接线 考虑机组零起升压开机方式 机组 在 500 kv gis 开关侧有 16 种并网方式 设计由计算机监控系统 的 irj 采集 500kv 各 gis 开关位置信号 进行逻辑判断后 给出 500kv gis 开关状态复合信号 也就是机组在 500 kv gis 开关侧 的并网信号 与发电机组出口开关合闸位置信号组成与门 然 后进至机组调速系统 由此可见 一旦计算机监控系统的 gis 开关状态信号消失 调速系统的机组并网信号也随之消失 调 速系统将返至空载工作状态 10 月 13 日 11 时 30 分 由于计 算机监控系统失灵 所有机组调速器无法从计算机监控系统获 得 gis 开关的并网信号 调速系统瞬时返回至空载 自动关闭 导叶 造成所有机组甩负荷 2 b 水电厂机组跳闸的原因分析 b 水电厂 i996 年 12 月投运 装机 4175mw 是四川电网主 调频厂 机组调速系统改造为省公司的重措项目 1999 2000 年由某电机厂对 1 4 号机组的机械柜和电气柜进行改造 按无 人值班电厂标准进行设计 机组调速系统与计算机监控系统实 现通讯 并把水头信号引入调速系统 使导叶空载开度和最大 电气开度限制随水头变化而变化 在 1 4 号机组调速系统改造 完毕投入运行时 由于计算机监控系统的改造正在实施 无法 实现二者之间的通讯 调速系统无法实现最大功率限制 水头 信号未能引入调速系统 导叶开度限制也不能随水头变化而自 动变化 厂家根据理论计算将电气开限 水头变化关系曲线编制 在程序中 并将最大电气开度整定为 80 100 且固定在存 储器中 该关系曲线与实际的电气开限 水头变化关系曲线不一 致 b 电厂将具有严重功能缺陷的 1 4 号机组的调速系统投入 运行 事故发生前 b 水电厂调频运行 1 号机组有功 170 mw 4 号机组有功 173 mw 当系统频率大幅下降时 调速系 统自动增加负荷 机组调差系数为 6 11 时 31 分 07 秒 1 号 机组有功 191 1mw 11 时 31 分 05 秒 4 号机组有功增至 195 6 mw 由于调速系统无法实现最大功率限制 机组有功功 率严重上限 11 时 31 分 57 秒 4 号发电机定子反时限过流保 护动作跳闸 11 时 32 分 i 号发电机定子反时限过流保护动作 跳闸 防范措施 1 a 电厂甩负荷后系统的频率稳定问题严重威胁着系统的 安全运行 必须增设新的安全控制措施 加强第三道防线的建 设 才能保证系统的频率稳定 同时需尽快制定和落实系统的 黑启动方案 2 a 电厂机组调速系统的设计存在明显的不合理性 调速 器的工作状态完全依赖于计算机监控系统 而计算机监控系统 与厂内 mis 系统直接连接 未采取任何隔离措施 存在严重的 计算机网络安全问题 b 电厂调速器在功能改造和运行管理上 也存在重大缺陷 调速器竟在无最大功率限制的情况下投入运 行 直接威胁到机组和电同的安全运行 在 10 13 事故的系统 频率恢复过程中 一些主力水电厂的备用出力无法迅速启动 其原因均为机组的自动发电控制人为地大大限制了机组功率加 减幅度 制约了机组一次调频能力的发挥 3 电网运行管理部门应对发电机组的频率保护 励磁系统 包括 pss 调速系统 agc 等二次控制