电力系统黑启动试验方法研究

摘要：现代电力系统，由于电网规模较大，一旦出现故障，影响面也很大，容易由局部故障而影响全局，乃至发生恶性连锁反映，造成灾难性的严重后果，将给国民经济及电力系统本身都带来空前的损失，本文主要阐述通过黑启动方法达到恢复电力系统电源的方法研究。

关键词：电力系统；黑启动；试验；方法；研究

中图分类号：TM7 文献标识码：A

1概述

所谓黑启动（Black-start），是指整个电力系统因故障停运后，在无法依靠其它电网送电恢复的条件下，通过启动系统中具有自启动能力的机组，带动没有自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢复。现代电力系统，由于电网规模较大，一旦出现故障，影响面也很大，容易由局部故障而影响全局，乃至发生恶性连锁反映，造成灾难性的严重后果，这方面国内外都有过惨痛的教训，如2003年美加8.14大停电事故就是典型的事例。电网发生电网瓦解或大面积停电事故，将给国民经济及电力系统本身都带来了空前的损失。如果一个电网事前未进行全网的黑启动方案研究，无任何黑启动措施，一旦发生了大面积停电或电网全网停电后，电网的复杂性和庞大性也使电网的恢复过程变得空前的复杂，运行人员往往束手无策，恢复供电复杂而费时，电网恢复非常缓慢，用户停电时间延长，停电的损失和影响扩大，将给国民经济和人民生活带来极大的损失，甚至影响社会安定。若事先采取相应措施，制定适当的启动程序，可尽快恢复系统运行并大大减少停电时间。因此，镜泊湖发电厂作为黑龙江省东部电网的黑启动源头参加了黑龙江省东部电网黑启动试验。水电机组作为启动电源最为方便，启动过程较快，从机组启动速度、调节系统特性及可持续供电时间来看，是比较理想的黑启动电源。黑龙江省电力有限公司的这次黑启动试验是以镜泊湖发电厂老厂一台机组作为系统"全黑"情况的黑启动电源，进而通过新厂地下电站、温春变，启动牡丹江第二发电厂，然后逐步恢复电网供电。

2黑启动试验前的准备工作

2.1黑启动试验前提

按黑龙江省应急事故处理预案，黑龙江省网发生全停事故，按电网结构，将省电网分成四片同时进行黑启动，东部网为镜泊湖发电厂、牡丹江、鸡西电网。当系统全部停电，镜泊湖发电厂与系统解列，厂用电全停，事故照明投入时以镜泊湖发电厂老厂作为黑启动电源启动东部网。

2.2黑启动试验条件

在黑龙江省黑启动试验前，镜泊湖发电厂老厂并不具备成熟度的黑启动试验条件，原因及解决方案：

2.2.1镜泊湖发电厂老厂，没有柴油机组，也就说在系统"全黑"的情况下没有（除保温机组外）带厂用电的电源，在进行理论分析核实计算后，购入一台由英国威尔信工程有限公司生产的35kW P44E1 型柴油发电机组。

2.2.2黑启动试验也可由保温机组带厂用电，而本次黑启动试验，保温机组还肩负着带镜泊湖发电厂新厂厂用电的任务，而现在镜泊湖发电厂老厂保温机组励磁装置、调速器设备老化、运行特性差，根本不具备条件，经研究决定进行更换。将原励磁装置更换为北京吉思公司生产的GEC-S01/S02型全数字微机励磁装置，原调速器更换为天津电气传动研究所生产的TDBYWT步进电机型微机调速器。

在对镜泊湖发电厂老厂相应设备增设更换，并对运行人员进行新设备的培训讲解，使其能够熟练掌握后，使得镜泊湖发电厂老厂具备了相应的黑启动试验条件。

3黑启动技术措施

3.1要求直流系统运行可靠和蓄电池容量满足要求。

3.2确保事故照明自动切换装置工作正常，事故时可靠投入。

3.3确保通讯直流电源可靠工作，系统畅通。

3.4确保直流逆变电源可靠运行，以保证中控室综合屏、监控机电源等可靠运行。

3.5投入220kV线路电网安全自动装置，确保在恢复送电过程中的电能质量。

3.6做好保厂用电源和黑启动电源的安全隔离措施。

3.7老厂2台机组和保温机组调速器、励磁装置交直流电源开关可靠投入。

3.8柴油发电机工况良好，平时维护到位，具备随时启动条件。

3.9黑启动机组的交、直流工作电源及自动装置具备条件，在黑启动时进行相应的切换和投入。

3.10黑启动机组励磁装置性能优良抗干扰能力强、手自动切换无波动。

4黑启动试验启动运行方式

黑启动前镜泊湖发电厂正常运行方式：镜老厂2台18MW机组和2台1.25MW保温发电机组通过镜联线送至镜新厂开关站母线。镜新厂4台15MW发电机组通过镜新厂开关站母线经镜温线送至温春变接入系统，省际联络线镜平线投入运行。

以下以保温机组为例，简述镜泊湖发电厂黑启动过程：启动保温机组通过10.5kVⅡ段联络电缆、厂西10.5kV母线、45T带厂用400V母线厂用负荷或启动柴油发电机通过电缆和开关接至400V厂用电母线带老厂1台机组主要负荷。新厂厂用电通过新老厂专用线由老厂向新厂提供或通过1号机恢复新厂220kV系统后，由新厂220kV 2、3号主变获得。恢复老厂厂用电后，启动老厂1号机组作为系统恢复电源，老厂1号机组经1号主变零起升压通过镜联线向新厂220kVⅡ母线充电，经母联2800开关通过220kVⅠ母线，利用220kV镜温线送入系统。新老厂厂用电恢复后根据省调指令启动新老厂机组，启动牡二厂机组、恢复牡丹江、鸡西电网，进而恢复省东部网最终逐步恢复整个省网系统。

结语

通过本次黑启动试验，为我厂在系统"全黑"情况下的快速启动恢复系统供电积累了宝贵的经验，也为我厂完善黑启动于预案提供了宝贵的实践基础。作为镜泊湖发电厂老厂的运行管理操作人员，我们还应考虑到事故真正发生时可能遇到的紧急意外情况，如直流系统运行不可靠、事故照明异常、现场通讯中断等等不可预期的情况，只有我们平时做好充分的事故预想，才能在可能的黑启动过程中做到万无一失，确保电网安全快速的恢复，将国民经济和人民财产的损失降到最低。

参考文献

[1]王士政.电力系统控制与调度自动化[M].北京：中国电力出版社.2008.

[2]山西省电力公司.电网调度[M].北京：中国电力出版社.2009.