抽水蓄能电站励磁黑启动逻辑分析

姚向波

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

抽水蓄能电站励磁黑启动逻辑分析

姚向波

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

通过对某抽水蓄能电站励磁黑启动逻辑分析和实际黑启动试验，介绍了黑启动时励磁系统的启动过程，以及相关变量的复归情况。

抽蓄电站；励磁；黑启动逻辑

1　概述

近年来，随着我国电网规模越来越大、结构越来越复杂，发生大范围停电事故的机率也逐渐增大。当发生电网大面积停电或电网全停事故后，需要有一种方法能够迅速、可靠地恢复电力系统的正常运行。黑启动也就应运而生。

所谓黑启动，是指整个系统因故障停运后（不排除孤立系统仍维持运行），不依赖于其他网路的帮助，而通过系统中具有自启动能力机组的启动，带动无自启动能力机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统恢复。因此，系统只有拥有黑启动的能力，才能在最恶劣情况下及时恢复供电，将损失降到最低。

抽水蓄能电站机组属于水轮发电机组，与火电、核电机组相比，具有辅助设备少、厂用电简单、启动速度快等优点，因此也成为黑启动电源的首选。

下面以某抽蓄电站机组励磁系统的黑启动逻辑为例，来进行分析。

2　黑启动逻辑分析

黑启动开始，电站监控系统向黑启动机组励磁系统发送两个命令：黑启动模式命令（I634）和励磁启动命令（I257）。同时，监控系统也会发令将发电机开关GCB合上。其中，励磁系统收到黑启动模式命令（I634）比收到励磁启动命令（I257）要早2.5 s。

2.1励磁黑启动模式的投入

图1所示为该抽水蓄能电站机组励磁黑启动模式投入逻辑图。

励磁收到黑启动命令后，RS触发器的置位端变为高电平。此时，发电机并未建立起电压。于是励磁系统将调节器的调节方式设为手动电流调节，并同时将励磁电流设为启动值。

2.2励磁系统的启动

励磁系统收到来自监控系统的励磁启动命令（I257）后，将励磁变低压侧交流开关（ECB）和灭磁开关（FCB）合上，并将功率柜投入。

正常运行时，励磁风机靠励磁变提供交流电源。但黑启动时，励磁变不带电。因此，在收到黑启动模式命令（I561）后，励磁调节器会将励磁风机的电源切至厂用电系统（由电站保安电源柴油机启动后提供）。

同样，由于黑启动时励磁变不带电，功率柜没有交流电源，不能正常工作。于是，励磁系统在未检测到可控硅阳极电压的情况下，会投入直流启励回路（启励电源来自电站的直流系统）。

至此，励磁系统开始建压，先将励磁电流升到励磁电流的启动值。然后将励磁控制方式由“远方”切至“现地”，通过手动缓慢增磁，直到机端电压达到额定值。

图2为实际的录波图。

图2中，V500为励磁电流，V501为机端电压。从图2可以看到，励磁黑启动模式启动后，先将励磁电流建立到0.152 8 pu左右（这与设定的0.17fN稍有偏差），之后就稳定住，然后通过手动增磁，机端电压缓慢上升到额定值。

2.3励磁黑启动模式的结束

当通过手动增磁将机端电压上升到额定值后，“机端电压＞98%N”（I256）变为高电平，即图1中RS触发器的复位端输入为高电平，于是将置位端复位，相关的黑启动命令消失。

3　励磁黑启动逻辑中相关变量的复归

3.1黑启动手动电流调节模式（I630）

从图1中可知，当机端电压大于90%额定值时，I629变为低电平，经过与门，可使黑启动手动电流调节模式（I630）复归。

从图4可看出，当机端电压上升到0.900 4 pu时，I630复归，符合励磁逻辑。

3.2励磁电流设为启动值（I579）

从图1中可知，当机端电压大于60%额定值时，I140变为低电平，经过与门，可使励磁电流设为启动值（I579）复归。

从图5可看出，当机端电压上升到0.597 2 pu时，I579复归，符合励磁逻辑。

4　结语

该抽水蓄能电站机组实际黑启动试验已获成功，印证了机组励磁黑启动逻辑的正确性，使得该电站具备了在电网发生大面积停电或全停事故后，迅速开启机组，帮助电网恢复供电的能力。同时，该电站机组励磁黑启动逻辑，对于其他需要设置具备黑启动能力机组的抽水蓄能电站或常规水电站来说，也有一定的借鉴意义。

姚向波（1975-），男，工程师，从事计划和项目管理工作。

TV743

B

1672-5387（2015）11-0025-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.009

2015-07-31