电网黑启动过程控制技术研究

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1、2009年第3期华中电力第22卷电网黑启动过程控制技术研究何金定。贺星棋(1．云南电力调度中心，云南昆明650011；2．四川大学电气信息学院，四川成都610065)摘要：电力系统大面积停电事故后的黑启动恢复控制研究，是保证电力系统安全运行的重要课题。电网黑启动过程中。经常会遇到启动大功率异步电动机的情况，从而威胁黑启动初始阶段小系统的稳定运行。针对黑启动初始阶段，在小系统空载运行的情况下的过电压及带负荷能力问题，利用RTDS实时仿真系统并结合试验数据进行了仿真研究。分析了可能导致电网事故的相关因素，认为冲击无功及有功变化趋势是黑启动中影响小系统稳定的关键因素

2、。关键词：黑启动；空载；过电压；自励磁；稳定中图分类号：TM711文献标识码：B文章编号：10066519(2009)03．0060—04ResearchonControlTechnologyinBlack-startHEJin—ding，HEXing·qiz(3)黑启动机组带负荷能力问题。0引言1仿真工具及模型黑启动是指整个系统因故障停运后，不依靠外部网络帮助，通过系统中具有自启动能力机组的启本文以实时数字仿真系统(RTDS)为工具，研动，带动无自启动能力的机组，逐渐扩大系统恢复究西南地区某一子网在黑启动过程中可能遇到的范围，最终实现整个系统的恢复『l1。作

3、为大停电事故技术问题。220kVA线及B线线路为LGJ一400型后重要且有效的恢复措施。电网的黑启动恢复控制导线，长度分别为124km及20km。仿真系统模型研究有着深刻的理论和实践意义嘲删。电网黑启动如图1所示。恢复过程中整个系统的结构十分薄弱，频率、电压都处于极不稳定的快速变化过程中，系统的稳定存在很大的复杂性和不确定性。随着各类极端灾害的频现，电网的黑启动问题得到了电力研究、运行部门的高度重视，目前国内外很多电网都开展了黑启动的实验及仿真研究【5_．为进一步的深入探讨积B线累了丰富的经验数据。本文根据西南某电网黑启动图1仿真系统模型试验过程中所涉及的主要

4、问题。通过理论仿真计算2水电机组带空载长线路问题分别进行了专题研究。在黑启动的初始阶段。作为黑启动电源的水电根据当前电网实际结构．作为黑启动电源的水机组往往需要通过长线路向大型火电厂厂用辅机电机组一般位于远离负荷中心的偏远地区，单机容供电，在建立这个小系统的过程中就必须考虑水电量较小且需经较长输电线路才能将电力送到位于机组带空载长线路的能力问题．其中包括水电机组负荷中心附近的大型火电厂启动火电机组。为保证的自励磁问题及空载线路容升两个子问题。黑启动过程中的机组和通道安全，除考虑机组的可自励磁实质上是一种参数谐振，在发电机带空持续出力、通信及备用电源条件外还需对

5、下述问题载长线路进行黑启动的情况下，由于长线路的电容进行分析研究：效应，在某种情况参数搭配下，就有可能产生参数(1)水电机组带空载长线路问题；谐振现象，引起发电机机端电压及电容电流自发地(2)操作过电压问题；收稿日期：2009～03—07作者简介：何金定(1978一)，男，硕士，工程师，主要从事电网调度运行、电力市场及电能质量、计算机应用等方面的科研、工程工作一60—净／力一一一钉05_。O50∞5O第22卷电网黑启动过程控制技术研究2009年第3期不断增大，如此循环下去，使机端电压自发增大，越式(2)表示运行于定励磁电流方式、空载电势为来越高，从而导致发电机

6、的过电压及过电流．给设E砷的发电机带空载长线时，由于线路容性电流对备以至整个系统带来不安全因素，甚至导致事故发发电机气隙磁场的增磁作用，导致发电机机端电压生。但是，在实际工程中若只考虑机组的自励磁问升高．并导致充电线路首端电压升高至充电前发电题而忽略线路空载容升所导致的工频过电压问题机空载电势的倍。利用不同线路长度的K值，可也可能导致严重后果。以事先调节系统机端电压，使充电后系统电压维持《电力系统设计手册》用式(1)描述发电机的自在可接受范围内。仿真结果与按照式(21计算结果的励磁边界条件：对比见表1’表1数字仿真结果与公式计算结果的对比)。)+=0(1)根据

7、式(1)并结合试验水电厂的单机参数得知水电机组单机带124km空载长线时，不会发生自励磁．单机带375km长线路时水轮发电机开始发生自励磁现象，仿真波形如图2所示。虽然此线路长度不会发生自励磁现象。但直接对线路充电所导致的电压升高是否在可接受范围内还必须经过空载线路容升计算的校核．值得研究。由表1可见，式(2)的计算结果具有足够的精度，能够满足励磁调节器处于定电流控制方式下因“发电机空载容升现象”引起的合空线电压升高现象的工程计算要求。为仿真水电单机带124km空线时的发电机空载容升效应，将发电机励磁调节器置为定电流控制1'一方式，改变励磁电流，得到带线路与不

8、带线路两种情况下电厂220kV母线电压