电网黑启动中的厂网配合体系研究

摘要：伴随着电网规模越来越大，电网发生大规模停电后的危险系数也在逐渐增高，电网出现大面积停电以后，系统很难恢复，会造成比较大的经济损失和社会影响，危及国家的安全。文章研究了电网黑启动问题，分析了发电厂黑启动时厂网的协调和配合，明确了各级调度机构和各变电站操作目标，可以有效、准确、快速地处理电网全黑事故。

关键词：电网黑启动；厂网配合体系；电网规模；电网全黑事故；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM711 文章编号：1009-2374（2016）24-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.007

电力系统是一个非常复杂的系统，常常会因单一事故和自然灾害引发停电事故。黑启动指的是因故障因素导致电力系统停电后，不需要其他网络提供协助，借助系统本身的启动能力将无法启动的机组进行激活，使系统的修复范围不断增加，使得系统恢复。在系统运行过程中，对电网黑启动过程中遇到的问题和厂网之前的协调配合办法进行认真的研究，对电网安全运行方面具有重要意义。

1 黑启动时易于出现的问题

1.1 电压

在电网黑启动的时候，首先要解决的问题就是电压。在长线线路使用小容量发电机进行零起压的时候，如果发电机定子回路中的联接有电容存在，就会受到电枢反应的助磁所影响，会使电压幅值和电流幅值不断提升，从而发生自激磁的情况。在电网运行的最初时刻，线路得到轻载的恢复之后，充电电流就会有持续的过电压情况存在；电网系统的中断器处于空长线闭合的状态时，就会有操作过电压的情况发生；在某些情况下，系统中的电容元件和电压互感器会受到很多振荡回路的影响，会导致谐振过电压出现。在电压系统恢复以后，要想使电压合格就要满足以下条件，将电容器退出、电抗器积极的投入使用、对主变压器的分接头进行调节、对电压的调节能力进行快速的恢复以及将接入电厂的进相能力进行较好的恢复。

1.2 频率

在电网黑启动的时候，还要及时处理的问题就是频率问题。系统负荷和出力直接对频率产生影响，要想对频率进行较好的控制，就要将机组调速器响应和负荷恢复的速度进行较好的掌控。为了使负荷波动得到较好的应付，小网的备用容量一定要保持在比较充足的情况下，小电网的旋转备用容量要比发电负荷的容量多出30%左右。对负荷恢复的节奏进行较好的控制，在恢复负荷的时候，使用的频率要比上次降低的有效值低0.5Hz左右。在负荷恢复结束之后，频率和电压实现正常水平，才能进行下一次的负荷恢复。当小网和发电厂并列以后，最好把并网电厂的机组进行平均分配，特别是那些转动惯量非常好的机组，从而促使小网的转动惯量得到明显的提升。

1.3 低频震荡

在创建系统的过程中，多电源系统是经常出现的系统，同时低频振荡问题也越来越明显，究其原因是在远距离送电的过程中，阻尼始终处于缺乏的状态，从而导致阻尼的性能降低。电磁功率和发电机转速的变化情况都可以通过发电机励磁系统中的PSS体现出来，合适地调节激磁电流，从而使发电机端的电压得到良好的改变，全面实现阻尼频率振荡，所以那些电源并入小电网以后要立即将其投入到PSS性能中。被启动机组和启动电源在小网中并列运行的时候，要对协调机组的调节性能进行较好的掌控。

2 电厂要进行积极的配合

2.1 挑选最佳的黑启动电源

黑启动的最根本任务就是对电厂进行恢复运行，对黑启动进行承担的电厂被称之为黑启动电源。黑启动电源主要包括抽水蓄能电站、水轮发电机、燃气机组以及柴油发电机等，比较理想的黑启动电源就是水轮发电机，这主要是因为水轮发电机启动速度飞快、厂用电量比较低、不需要使用繁杂的辅助系统以及结构比较清晰等。黑启动电源不是所有的水电厂都可以充当的，比如在流量比较低的河流上建设的电厂，通常只能是灯泡式灌流机组。对于有些电厂来说，在低负荷区域里机组振动得比较明显，转速飞快、机组运行和停止的过程比较短，额定转速比较小。这样的电厂无法实现自身用电的需求，也无法满足黑启动初期的调压调频标准，自身机组在启动的时候，需要依靠外界电源来进行实现。

2.2 水电厂的鼎力支持

在停电之后，水电厂可以使水轮发电机组得到全新的开启，对水轮机组起到控制作用的槽油压和压力油是不是依然保持在正常运行的范围之内。当确定电网全黑以后，水电厂一定要及时地对水轮机组导叶开启的槽油压和压力油能否达到启动机组的需求进行检查，对机组进行快速开出，同时对水工建筑进行仔细的检查，从而使大坝上游、下游的居民能够实现用电安全。有些不需要进行黑启动的电厂，也要将柴油机发电机和备用电源准备好。

2.3 火电厂的高效配合

火电厂的电网被全黑之后，需要积极地采取有效措施，比如使用柴油发电机来实现人工盘车，从而使主设备和主机的安全得到较好的保障。火电厂在启动的时候，主要是依靠外界电源进行启动的，子网要想实现安全、平稳地运行，就需要电厂实现安全启动。火电厂辅机系统非常的繁杂，主要包括开式水泵、闭式水泵、凝结水泵、一次风机、循环水泵、送风机、引风机以及水泵等。通常情况下，300MW的汽輪发电机需要使用20MW以上的水轮发电机进行启动。火电厂在对电机进行启动的时候，先要启动大容量的电机，这样才能使线路上的电流电容实现良好的补偿。

2.4 对电厂运行模式进行科学整合

对电厂运行模式进行整合以后，合位上的开关就会发挥作用，线路上的开关就会实现完全打开。电厂承担黑启动以后，接收到上级命令后就会马上实施零起升压运行；对于不承担黑启动电源的电厂来说，当系统供电以后，对本厂的准备并列和用电进行恢复。

3 调度机构间的配合

3.1 划分调度机构

目前，调度模式架构包括五个等级，即县、地、省、网和国，主要的管理形式为分区分层。在对电网结构等级进行划分的时候，主要是依据电压等级开展的；在对电网调度运行平衡区域进行划分的时候，主要是依据行政经济区域开展的。对输电网调度进行负责的是地、省调、网调和国调，对配电网调度进行负责的是县调和地调。如果出现较大范围的停电问题，在系统进行恢复的时候，需要由多级调度机构来一起实现。在黑启动操作的时候，采取统一协调的办法，由上级对下级进行调度，在恢复调度的时候，主要使用分区协作和分区启动的办法。

3.2 转移调度关系

为了使下一级调度可以对所属范围之内的系统进行较好的恢复，采取集中恢复电网调度的办法，在电网黑启动操作初期，电厂的部分操作权要进行适度的转移，下级调度结构需要对操作进行直接管理。比如水电资源十分丰富的云南、四川等地，省级调度对部分接入的110KV以下的系统进行操控，在黑电网启动初期，他们的调度权需要交于县调或者是地调进行负责，使小水电站的作用得到充分的发挥，从而使电网恢复得更快。网调调度的电厂接入500kV或220kV电压等级的，在进行黑启动的时候，需要由省级调度来对其进行调度，这样可以使其得到快速的恢复。

3.3 明确调度机构任务

减小孤网的调压调频可以通过地调管辖的小电厂来进行实现，对孤网的运行情况进行先恢复，接着对其进行系统并列和视系统安排。地调的主要任务就是恢复负荷，在操作的过程中，需要遵循的原则为按照重要程度、轻重缓急分批次实现。在对负荷进行恢复的时候，低频减载方案可以当作最为核心的技术。第一级为那些没有包括在低频减载方案中的负荷；第二级为在低频减载方案施工过程中，处于第二位的负荷；第三级为在进行低频减负荷轮次中划分为特2轮的负荷，第四级为在进行低频减负荷轮次中划分为特1轮的负荷。在轮次划分的时候，按照50MW标准来划分每一级。在恢复负荷的时候，省调和地调一定要进行积极的合作，省调在给地调下发命令的时候，主要是依据潮流的分布情况和子网的备用情况来进行确定的。恢复负荷不单单是为了实现黑启动，还是创建平稳运行电网的主要形式。

4 结语

综上所述，电网的稳定运行离不开变电站、电厂和各级调度系统的有效支持。黑启动主要是指上级调度和下级调度的有机融合，从而实现对分区协作和分区启动的有效管理，也只有厂网之间可以协调配合才可以在最短的时间内建立一个可以稳定运行的电网，促进社会经济的稳定发展。

参考文献

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[2] 楊春雨，李永锋.地区电网“黑启动”方案研究[J].云南电力技术，2008，（1）.

[3] 袁川，刘俊勇，张国松，等.东西关电厂作为南充遂宁电网黑启动电源点的可行性分析[J].四川电力技术，2012，（1）.

作者简介：叶四海（1983-），男，浙江衢州人，云南电网有限责任公司西双版纳供电局助理工程师，研究方向：电网调度。

（责任编辑：黄银芳）