窦广恩（广东电网有限责任公司肇庆供电局 广东肇庆 526060）
摘要：本文从地方电网黑启动方案的基本原则和实施过程进行研究，包括子系统的黑启动和全网的重建。电网黑启动采用“多电源、多路径、分系统”同时启动的原则，在子系统和各区域恢复送电后，通过预先设定的子系统之间的并列点实现区域互联，从而逐步扩大电网恢复的规模并加强网络结构，直至全面恢复电网正常运行。根据子系统的恢复路径，预先确定各厂站在全站失压后的黑启动等待来电模式，有利于缩短系统恢复的时间。
关键词：黑启动；电源；子系统；等待
来电模式黑启动是指全部或局部电网因故障停运后，借助外部系统的帮助或通过本系统中具有自启动能力机组的启动，带动其它无自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终恢复整个系统的运行。
1、制定黑启动方案的要求制定黑启动方案应根据电网结构的特点、发电机组的自启动能力和自励磁条件、系统过电压水平校核等，合理选择黑启动电源，合理划分区域，合理安排机组，合理分配负荷，在超高压系统的恢复过程中，应特别注意无功功率的平衡问题，避免产生自励磁和过电压。
电力系统全停后的恢复，总的目标是在最短的时间内使系统恢复带负荷的能力，以便能快速有序地实现系统的重建和对用户恢复供电。其要求一是用较小的启动功率在短时间内尽可能多地启动机组，恢复发电机组运行；二是制定严格的操作步骤，实现操作步骤最少，恢复时间最短，并防止已恢复的部分系统崩溃。此外，黑启动过程中要求通信及电网信息传输畅通，充分发挥备用UPS 电源的作用，保证各厂站与调度机构之间的通信联系，使调度员能够全面掌握电网的实际情况，保证电网的恢复顺利进行。因此，这也要求在电网恢复过程中优先恢复对各调度机构的供电。
2、电网黑启动电源及全黑的判别2.1 黑启动电源的确定电力系统全停后的恢复，关键是选择黑启动电源，即具有自启动能力的发电机组。制定电网的黑启动和电网重建方案，核心问题是应正确选择电网内的黑启动电源，即具有自启动能力的发电机组、相邻电网和地方电网。根据广东电网的结构和现状及其在南方电网中的位置，广东电网黑启动电源考虑以下4 种：一是广东网内具有自启动能力的水电厂；二是与广东电网相联的电厂和湖南、江西、福建、广西电网；三是总调直调，地处广东网内的电厂；四是与广东电网并网运行的地方电网。
2.2 电网全黑的判别广东电网大面积停电或全黑时，在中调或各地调的远动信息将有如下显示：系统功率总加突降，最终为零；各发电厂出力相继降为零，断路器变位（跳闸）；线路潮流降为零；母线失压；系统频率异常下降，最终为零。当广东电网全黑时，广东中调调度管辖的厂站及各地调相继汇报出现跳机、跳闸、失压、解列、甩负荷、用户停电等异常情况。此外，调度室交流电源消失，事故照明灯亮。
3、电网系统恢复的基本原则电网全停后的恢复是一个非常复杂的过程，在启动过程中要注意有功、无功功率平衡，防止发生自励磁和电压失控及频率的大幅波动，必须考虑系统恢复过程中的稳定问题，合理投入继电保护和安全自动装置，防止因保护误动作而延误或中断系统的恢复。广东电网黑启动采用“多电源、多路径、分系统”的原则，为加快系统的恢复过程，根据广东电网黑启动电源的分布情况及电网结构，电网黑启动划分为各子系统，各子系统依靠各自的黑启动电源同时启动恢复，然后通过同期并列实现联网，最终恢复整个广东电网。
由于系统发生全停事故的几率极小，一般来说，大部分电网运行人员缺乏足够的电网全停事故处理经验，因此有必要确定系统恢复的基本原则，以使系统恢复有条不紊地进行。
3.1 在系统全停后，具有黑启动电源的电厂运行值班人员应自行断开所有的出线断路器；中调调度管辖范围内其他的厂站应断开220kV 母线的母联断路器，按事先确定好的等待模式自行操作到等待来电模式，黑启动前各设备的指定状态见表1。这样有助于简化网络结构和实现快速恢复。
表1 黑启动前各设备的指定状态
3.2 具有黑启动电源的电厂，在系统全停后应迅速自启动1 台机组并相继启动其他机组；各子系统的黑启动电源同时启动；若某个子系统内的黑启动电源因故无法启动，则应及时由相邻子系统供电进行启动恢复。
3.3 各子系统中具有自启动能力的机组启动后，为确保稳定运行和控制母线电压在规定范围内，中调应与地调协调配合，控制每次接入的负荷数量不大于额定发电出力的5 %，接入负荷的总数量不大于额定发电出力的60%，并且保证频率在50±0.5Hz 范围内。
3.4 具有自启动能力的机组恢复发电后，应创造条件尽快带动本子系统中其他电厂的机组启动，根据机组性能合理安排机组恢复顺序，尽快完成各机组之间的同期并列运行，加速全系统的恢复。
3.5 各子系统之间应在事先确定的同期并列点实现同期并列，相邻子系统启动后立即在并列点同期并列，逐步将所有子系统并列运行，最终实现联网运行。
3.6 在广东电网全停后，若周边电厂、湖南、江西、福建或广西电网运行正常，应优先考虑用周边电厂、湖南、江西、福建或广西电网作为黑启动电源，启动广东电网。
3.7 当电网内有2 个及以上电厂机组分别独立启动后，应采用同期方式并网，严防非同期并列。
3.8 在系统恢复过程中应优先恢复向调度中心和各地区调度所供电的220 kV 变电站。同时，在条件许可时，应尽快恢复南方电网总调、直调系统各厂站的外部电源，以尽快恢复南方电网联网运行。
3.9 在系统恢复过程中应优先恢复对重要用户的供电。
3.10 在系统恢复过程中，各地调应按照中调的指令逐步恢复对用户的供电，防止设备过负荷及发生电压崩溃。500kV 电压控制在500～550kV，220kV电压控制在209～242kV，110kV 电压控制在104.5～121kV。
3.11 系统全停后，各厂、站值班员应自行切除直流供电系统不必要的负荷，以保证直流供电系统保持较长时间运行，以利系统恢复。
3.12 在系统恢复过程中，对空载长线路充电前，必须充分考虑线路充电无功功率对系统及发电机组的影响，防止发生机组自励磁或系统过电压。
4、广东电网全黑时各厂站的等待来电模式当广东电网发生全黑时，全站失压的各厂、站应在直流电源尚未耗尽时，将本厂、站主要设备操作至“全黑后等待受电状态”（各厂、站失去全部电源，包括失去交流、直流电源后的受电方式准备状态）。
即在直流电源消失前，保留预先设定的受电电源线路断路器、刀闸在合闸位置，使之不须操作即可直接受电，其余断路器全部断开，此即为全黑后的等待方式，有利于缩短系统恢复时间。
各厂（站）等待模式受电电源确定的原则是：在该厂（站）所属的子系统启动成功后，能以最可行、最快捷的路径恢复该厂（站）站用电和部分负荷。
5、结语根据电网运行实践表明，电厂黑启动电源应考虑不同电压等级、不同路径的多种组合；电厂厂用电应从不同电压等级获得；重点城市各种电源应不断完善黑启动预案并定期进行相应的启动试验；重点城市各类电源均应编制单机带厂用电或带孤网运行的预案并定期试验。
论文作者:窦广恩
论文发表刊物:《电力设备》第01期供稿
论文发表时间:2015/9/22
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