关于电力系统黑启动方案的探讨

崔俊峰,郑 强

(朔州供电分公司,山西朔州 036002)

关于电力系统黑启动方案的探讨

崔俊峰,郑 强

(朔州供电分公司,山西朔州 036002)

电力系统的最后一条安全措施是发生系统全部停电或者大面积停电的重大事故后,如何能够快速重建系统和恢复对用户的供电。在现代电力系统中,都制订了适合本系统的系统恢复方案(黑启动方案),以便在发生事故时,能有秩序地、迅速地实现系统的重新连接和对用户恢复供电,探讨了制定黑启动方案的启动电源确定、无功平衡、有功平衡等共性技术问题,提出相应的注意事项。

电力系统;黑启动;方案

1 电力系统全停电后重建存在的困难

大电力系统全停电后的恢复,是一件十分复杂而又耗费时间的事情,运行经验表明,事前有无充分而合理的准备,一旦事故发生,其后果大不一样。虽然现代电力系统中通信和自动化水平很高,但由于以下可以预料的困难,电力系统的重建仍然是一个严重而复杂的问题。

a)调度人员总是缺少处理系统全停电事故的经验。系统全停电事故对每一个调度人员说来,都极少遇到;再加上事故当时气氛紧张,却又要求在短时间内作出正确判断,下达正确而可行的操作命令,如果事先没有一整套完整的、考虑周全的方案,就很难避免出现错误,甚至会造成新的重大事故[1]。

b)系统全停电时,突然有大量信息拥入调度中心,运行人员将淹没在各种信息的海洋中,而不能迅速研究和分析情况。

c)系统全停电时,电力系统大量的事故信号进入调度的计算机监控系统而无法消化,因而在事件发生后的一段时间内无法加以利用。

2 制定电力系统黑启动方案的注意事项

黑启动方案的步骤需要事先详尽地分析和安排,并根据系统的发展及时修订。有了事先准备好的详尽的恢复步骤,在专用自动装置的配合下,可以有效地避免临时 “抱佛脚”,使系统恢复过程迅速而顺利。根据一些调度的运行经验,制定黑启动方案需要注意以下几点。

a)使系统的重启动过程处于事先预定的可控状态下。只有如此,才有可能事先制订出详尽的恢复步骤,避免迫使运行人员在事故发生后临时研究和提出操作顺序,才能保证做到临危不乱,按步就班把系统恢复正常。

b)在恢复系统的最初阶段,安排现场值班人员按照启动方案独立操作,而不必通过调度中心统一协调,以便减轻调度中心的压力,同时减少事故处理过程中可能出现的信息系统失灵等问题,以加速系统的恢复。

c)根据系统的结构特点,将系统划分为两个或更多的子系统独立地进行恢复,然后通过调度中心实现并列,以加速全系统的恢复过程。

d)对系统恢复过程中可能遇到的影响设备安全和系统恢复的各种问题,必须事先进行全面的研究和分析,确保规定的操作顺序正确无误,避免遗漏和颠倒重要的操作步骤。

3 制定电力系统黑启动方案的几个技术问题

虽然不同的电力系统有不同的具体特点,但在恢复系统的过程中,都会遇到以下的几个技术问题。

3.1 起动电源

在分区恢复的各个区域内,都必须有起动电源。水电机组用作起动电源最为理想和方便。可能发生的问题是小机组通过长线路接入系统时,可能产生自励磁或末端电压过高,需事先安排接入一部分就地负荷。火电机组也可以作为起动电源,问题是机组要具备热态再起动的能力,并把握好某些允许的时间间隔,如某些热力机组 (带超临界直流炉的)再起动的最短时间间隔。如果用判别低频率、低电压等方式,在系统全停前使某些机组带部分负荷自动解列,可以有效地加速系统恢复的过程[2]。

3.2 无功功率平衡

在超高压电网的恢复过程中,无功功率平衡是一个严重问题。一般说来,有两种恢复电网的做法:一种做法是避开线路充电和电压问题,按与电力系统发展过程相同的顺序恢复系统,将超高压电网置于最后恢复。这种做法的明显缺点是恢复时间比较长。另一种做法是先恢复超高压电网,优点是加速系统的恢复,但必须对操作顺序进行细致安排。例如在超高压线路充电前,先安排接入一定容量 (最好是低功率因数)的负荷,将并联电抗器先接入线路,断开补偿电容器,将发电机端电压置于厂用电允许的最低电压值,将自动电压调节器投入运行等等。但实施这些措施后,能否保证安全,不发生过电压问题,需要事先认真计算、分析和研究[2]。

3.3 有功功率平衡

为了使起动电源能在最低负荷水平下稳定运行且保持正常的电压水平,机组启动后需要及时适当地接入一定容量的负荷,但又只能少量增加负荷,以保持运行频率和电压在允许范围内。因此,一般首先恢复较小的直配负荷,而后逐步带起较大的直配负荷与电网负荷。带负荷的多少,在恢复时间长短和保持机组稳定运行两方面相互矛盾,需要统筹兼顾。一般经验认为,允许同时接入的最大负荷量,不应使系统频率比接入前下跃0.5 H z。

3.4 接入负荷时的过渡过程

一般说来,除了电阻负荷以外,在系统中接入其他负荷,都会产生过渡过程。但大多暂态过程不过1～2 s,对机组的频率及电压影响不大。问题是压缩空气机负荷在断电再投入时,过渡过程时间可长达5 s。但当电力全停后黑启动时,断电时间至少要15 min以上,因此它只相当于初次起动的功率,不会出现大问题[1]。

3.5 其他方面的技术问题

a)对自动装置的考虑。例如:必须在可以控制电压和频率的地点并列,并详细制定操作步骤[3]。

b)许多断路器在冬季要求加热,如果加热器停电超过一定时间,断路器内气体由于气压下降而凝固,断路器就不能操作。

c)如果充油电缆没有配置独立的油泵备用电源,当停电时间过长,系统电压恢复进行充电时,可能因绝缘水平下降引起电缆故障。

d)许多遥测、遥控等系统的直流电源供电能力不过1～2 h。停电时间过长,势必影响这些系统的正常运行。

4 结束语

电力系统的黑启动是一项非常复杂的系统工程,需要事先对电网进行详细的分析研究,不仅要考虑技术方面的问题,还要考虑组织管理的问题。同一个电力系统,同一次全停电事故,必须有一个完善的、经过认真分析研究的黑启动方案,才能快速重建系统,恢复用户供电。

[1] 王梅义,吴竟昌,蒙定中.大电网系统技术 [M].北京:中国电力出版社,2000:58-67.

[2] 韩祯祥.电力系统稳定[M].北京:中国电力出版社,1995:123-145.

[3] 朱声石.高压电网继电保护原理与技术 [M].北京:中国电力出版社,1995:231-235.

Discuss on Black Start Scheme in Electric Power System

CUIJun-feng,ZHENG Qiang
(Shuozhou Power Supp ly Branch,Shuozhou,Shanxi 036002,China)

Theutmost safety p rovision for elec tric power system is how to rebuild system and resume power supp ly rapid ly in case the who le system or almost the system is shut dow n.In themodern electric power system,schemes to rebuild system aremade(black start schemes)in order to reconnect the system and ensure the power supp ly in emergency.It is discussed of the confirmation o f the black start power supp ly,reactive balance and active balance.Cautions are p roposed according ly.

electric power system;black start;scheme

TM 711

A

1671-0320(2010)01-0039-02

2009-05-05,

2009-12-12

崔俊峰 (1971-),男,山西朔州人,1992年毕业于太原理工大学生产工程自动化专业,工程师,从事电网调度工作;

郑 强 (1971-),男,山西大同人,1993年毕业于太原高等电力专科学校电力系统及其自动化专业,高级工程师,从事电网调度工作。