黑启动过程中的电压与频率校验.pdf

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1、第36卷第4期东北电力大学学报V01．36．N0．42016年8月JournalOfNortheastDianliUniversityAug．，2016文章编号：1005—2992(2016)04-0012-07黑启动过程中的电压与频率校验王星宇，张溪洋2，刘建国2(1．东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012；2．吉林省电力有限公司松原电业局，吉林松原138000)摘要：黑启动方案校验是研究黑启动的一个重要方向。首选通过接口程序读取河北电网的数据作为数据来源，通过结合后退欧拉计算法与隐式梯形积分法，构建电力系统黑启动模型，采用c++语言编写厂用负荷启动过程中的电压与频率校验

2、程序，完成了对一个已有黑启动方案的校验。关键词：黑启动；方案校验；电力系统黑启动模型；电压与频率校验中图分类号：TM83文献标识码：A黑启动过程实际上就是黑启动机组经长距离黑启动路径先后对被启动电源母线和起备变进行空充，然后分批次恢复被启动电厂的厂用负荷，再启动被启动机组，最后将被启动机组与黑启动机组并网的一个过程⋯。在黑启动机组对空载长线路充电后如果一切正常，没有发生自励磁、过电压等问题，则接下来可以启动被启动电厂的发电机辅机，以便尽快启动被启动电厂的主力机组，增加可用电源。常规的黑启动电源可以是容量较小的燃气轮机或者水轮机组，在我国，由于燃气轮机较少，所以一般选用水轮机作为黑启

3、动机组，这就导致了我国的黑启动方案多为水电厂远距离启动火电厂这一类型。火电厂的厂用负荷多为大型异步电动机，其启动时会对小系统的频率、电压造成较大冲击。而水轮机的调速器性能会增加这种冲击，系统的电压、频率可能因此跌落到系统难以承受的程度，进而可能引起电动机惰行、发电机跳闸，甚至导致系统再次崩溃。有鉴于此，我们在校验黑启动方案时，需要对厂用大容量电动机启动过程中系统频率和电压的稳定问题进行详细的建模仿真测试。本文所研究系统如图1所示，为了正确的分析厂用负I厂7II，荷启动过程中的电压与频率，需要考虑同步发电机、调速黑组lI黑启动路径I断路器厂荷器、励磁调节器、异步电动机的详细模型，编写

4、厂用启动⋯⋯⋯过程中电压与频率的校验程序并对此过程进行详细的仿图黑启动系统模型真研究。1系统各部分的模型1．1同步发电机模型由于黑启动电源多为水轮机组，而水轮机为凸极机，因此需要在转子的直轴和交轴上各考虑一个等值阻尼绕组(分别为D绕组和Q绕组)，这样，考虑了定子侧电磁暂态过程的凸极水轮发电机就是1个收稿日期：2016—02—12作者简介：王星宇(1989一)，男，江苏省盐城市人，东北电力大学电气工程学院助理实验师，硕士，主要研究方向：电力系统安全性分析与控制，微电网仿真与运行等领域的研究．第4期王星宇等：黑启动过程中的电压与频率校验l3七阶数学模型，它的详细模型如公式(1)所示，各

5、参数的物理意义见参考文献[6]。。(R．1d)警。(Uq一+Rflq)警=_[E]警州+州)=警=Pm一()一。(∞-1)=(_1)。1．2异步电动机模型我们可只选择最大的几台辅机按投入的先后顺序进行仿真，将需同时投入的多台电动机等效为一台大的电动机H。如此，采用混合磁链变量的d—q轴异步电动机就是1个五阶数学模型_8]，图2异步电动机简化等值模型其简化的等值模型如图2所示，其数学模型见公式(2)。砒+孥+咄+去+OJgOq~o十去0=++(，，(2)Iqs+X(Iq+，)(pqs=xhl+Xm0l如+l廿=X，+X(+，q)=Xf，，+X(+)2Hdfor=一其中，参数R、瓦、、

6、fr、R、m、Js分别代表电动机定子电阻、定子漏抗、转子电阻、转子漏抗、激磁电阻、激磁电抗、转差率。各参数下标的含义：d、g分别代表d、g轴变量的下标；r、s分别代表转子和定子的变量下标；f、m分别代表漏抗和磁化电感的变量下标、k分别代表励磁绕组和阻尼绕组的变量下标。1．3发电机励磁调节系统模型如图3所示，励磁调节系统通常由量测环节、放大环节、励磁机和反馈环节组成。这个模型给出了14东北电力大学学报第36卷发电机机端电压和励磁电压之间的传递函数关系。图3发电机励磁蒯币系统框图1．4发电机调速系统模型如前所述，通常选用水轮机充当黑启动电源，水轮机是以一定压力的水为工质的叶轮式发电机，

7、它的动态行为与其给水压力管道中的水流的动态特性密切相关。。通过建立离心飞摆方程、配压阀活塞方程、接力器活塞方程、反馈方程形成了如图4所示的水轮机调速器模型。它包括量测环节、配压阀、伺服机构、日反++馈一回一路以罾及一水锤效应、中间环节等，其中，叼为飞摆套筒的相对位移，or为配压阀活塞的位移，K为硬反馈增益，为软反馈增益，为接力器活塞的位移，为接力器时间常数，为水锤效应时间常数，参数含义详见参考文献[11]。’图4水轮机调速器框图2数值仿真通过以上分析，可以列出启动厂用