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關(guān)于電力系統(tǒng)黑啟動恢復(fù)過程要注意的事項(xiàng)

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 ?。壅撐年P(guān)鍵詞]系統(tǒng);黑啟動;注意事項(xiàng)
 ?。壅撐恼蓦娋W(wǎng)一旦發(fā)生大停電事故,應(yīng)快速穩(wěn)定地恢復(fù)系統(tǒng)供電。文章分析黑啟動恢復(fù)過程中需要注意的一些事項(xiàng),保證電網(wǎng)安全的運(yùn)行。
   電網(wǎng)“黑啟動”是指整個(gè)電網(wǎng)因故障崩潰停運(yùn)后,系統(tǒng)全部停電,處于全“黑”狀態(tài),此時(shí)通過系統(tǒng)中具有自啟動能力機(jī)組的啟動和外來電源,帶動無自啟動能力的機(jī)組,逐步擴(kuò)大系統(tǒng)的恢復(fù)范圍,最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)和正常供電。
  
  一、黑啟動原則
  
   (一)目標(biāo)要求
   電力系統(tǒng)黑啟動是指在系統(tǒng)全停的情況下,利用系統(tǒng)外電源或系統(tǒng)內(nèi)具有自啟動能力的機(jī)組逐步恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程。電力系統(tǒng)恢復(fù)的總目標(biāo)是在最短時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)帶負(fù)荷的能力,具體要求有兩個(gè):盡可能地用最小啟動功率啟動機(jī)組;制定嚴(yán)格的操作票制度,實(shí)現(xiàn)操作步驟最少。
   (二)恢復(fù)方法
   一般電網(wǎng)全停后主要靠兩種方法來恢復(fù):從周邊還有電源的系統(tǒng)取得電源,用來恢復(fù)本地區(qū)的電網(wǎng)網(wǎng)架和啟動本地區(qū)的主要電廠;利用本電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的、具有自啟動能力的電廠首先啟動,然后再逐步恢復(fù)系統(tǒng)。
   (三)方案的制定
   在制定黑啟動方案時(shí)需考慮下列原則:路徑中電壓轉(zhuǎn)換的次數(shù)盡量少;每個(gè)方案的路徑長度盡可能短;盡量先啟動離重要負(fù)荷近的機(jī)組;每個(gè)方案開關(guān)操作次數(shù)盡量少;每個(gè)方案在啟動容量允許的前提下,要選擇被啟動機(jī)組的容量盡量大;便于主網(wǎng)架的快速恢復(fù)。
   (四)子系統(tǒng)劃分
   針對黑啟動的具體情況,黑啟動時(shí)可以將電網(wǎng)劃分成為多個(gè)子系統(tǒng),各子系統(tǒng)內(nèi)部可以同時(shí)進(jìn)行黑啟動操作,以加速全系統(tǒng)的恢復(fù)。每一個(gè)子系統(tǒng)都應(yīng)有1個(gè)主網(wǎng)架,包括子系統(tǒng)內(nèi)的黑啟動電源、主要電廠、樞紐變電站和重要負(fù)荷。子系統(tǒng)劃分原則如下:根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和黑啟動電源所在的位置合理劃分子系統(tǒng);各子系統(tǒng)至少有1個(gè)黑啟動電源并具有較好的調(diào)頻調(diào)壓手段;各子系統(tǒng)應(yīng)具有明確可靠的同期并列點(diǎn),子系統(tǒng)之間具有的合環(huán)點(diǎn)需要明確。
   (五)電源電廠的選擇
   選擇黑啟動電源的電廠時(shí)應(yīng)遵循下列原則:盡量選擇調(diào)節(jié)性能好的、啟動速度快、具備進(jìn)相運(yùn)行能力的機(jī)組;優(yōu)先選用直調(diào)電廠作為啟動電源,其次選用用戶電源;盡量選擇接入較高電壓等級的電廠;有利于快速恢復(fù)其他電源的電廠;距離負(fù)荷中心近的電廠。
   (六)恢復(fù)過程
   黑啟動中可以把恢復(fù)過程分為三個(gè)階段:形成獨(dú)立的子系統(tǒng);各子系統(tǒng)的并列與合環(huán);負(fù)荷的恢復(fù),最終電網(wǎng)全面恢復(fù)正常運(yùn)行。
  
  二、負(fù)荷恢復(fù)中的注意事項(xiàng)
  
   第一,黑啟動過程中,應(yīng)當(dāng)按照負(fù)荷的重要等級,并考慮電網(wǎng)的穩(wěn)定及恢復(fù)速度有序恢復(fù),在負(fù)荷恢復(fù)的過程中,系統(tǒng)頻率應(yīng)控制在49. 5~50. 5 Hz 之間。在調(diào)度操作方案中應(yīng)列出負(fù)荷恢復(fù)的優(yōu)先次序和數(shù)量,優(yōu)先保證各級電力調(diào)度機(jī)構(gòu)、電廠、通訊部門、黨政機(jī)關(guān)、重點(diǎn)廠礦企業(yè)的保安負(fù)荷等重要負(fù)荷的供電。
   第二,負(fù)荷恢復(fù)過程中,電壓應(yīng)控制在0. 9~1.1p . u. 之間。每一步操作都需要監(jiān)測重要節(jié)點(diǎn)的電壓水平,否則極易導(dǎo)致黑啟動失敗。
   第三,負(fù)荷恢復(fù)過程中,系統(tǒng)應(yīng)留有一定的旋轉(zhuǎn)備用容量,旋轉(zhuǎn)備用容量一般不低于系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷的30 %。
   第四,采用外網(wǎng)黑啟動時(shí),其容量較大、安全穩(wěn)定余度較高,故黑啟動的同時(shí)即可恢復(fù)部分負(fù)荷;采用內(nèi)部自啟動電源進(jìn)行黑啟動時(shí),其容量較小、啟動及恢復(fù)速度較慢、安全穩(wěn)定余度較低,故黑啟動的同時(shí)可恢復(fù)的負(fù)荷要根據(jù)機(jī)組的容量及運(yùn)行要求,密切配合調(diào)度人員和電廠運(yùn)行人員逐步恢復(fù),不能操之過急。
   第五,為了保證電網(wǎng)的電壓水平,要求電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償設(shè)備能根據(jù)電壓情況進(jìn)行必要投切,避免遠(yuǎn)距離輸送無功功率。 [ ]
  三、系統(tǒng)要求
  
   (一)初始狀態(tài)
   黑啟動調(diào)度操作方案中應(yīng)根據(jù)其路徑方案明確各黑啟動機(jī)組、被啟動機(jī)組的初始狀態(tài),以及各廠站上的初始狀態(tài)。對各廠站的黑啟動初始狀態(tài)安排中,要有防止非同期合閘的操作及措施。黑啟動機(jī)組、被啟動機(jī)組的初始狀態(tài)應(yīng)保證直流及安全控制回路正常、機(jī)組的各參數(shù)正常、具備黑啟動條件。黑啟動路徑中各變電站應(yīng)按照預(yù)定方案倒為黑啟動初始運(yùn)行方式,可以直接由外部受電,并可作為下一級廠站的電源。
   (二)二次系統(tǒng)
   1.直流系統(tǒng)
   電網(wǎng)黑啟動過程中,各調(diào)度機(jī)構(gòu)及廠站應(yīng)加強(qiáng)對直流系統(tǒng)的監(jiān)視和維護(hù),采取減少直流負(fù)荷的措施,延長直流電源的供電時(shí)間,一般情況下應(yīng)大于4小時(shí)。若變電站停電時(shí)間過長,直流電源已耗盡,將會造成斷路器和隔離開關(guān)等設(shè)備無法進(jìn)行自動操作,從而導(dǎo)致黑啟動時(shí)間延長、延緩整個(gè)電網(wǎng)的恢復(fù)過程。
   2.
   電網(wǎng)黑啟動過程中,各級調(diào)度機(jī)構(gòu)及廠站應(yīng)保持通信暢通,若不能直接聯(lián)系,可以通過第三方聯(lián)系。但系統(tǒng)全停時(shí),通信系統(tǒng)應(yīng)立即按照應(yīng)急機(jī)制啟動通信應(yīng)急預(yù)案,保證調(diào)度電話和繼電保護(hù)通道的暢通。
   3.繼電保護(hù)
   電網(wǎng)黑啟動過程中,各保護(hù)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)電源問題,以保證在黑啟動過程中快速切除故障。對繼電保護(hù)的要求為:重合閘應(yīng)退出運(yùn)行;過電壓保護(hù)必須投入;低電壓和低周保護(hù)(低周保護(hù)是當(dāng)電源頻率低于設(shè)定值時(shí),保護(hù)電路就動作,并發(fā)出報(bào)警信號) 停用。
   4.安全自動裝置
   系統(tǒng)全停后,原則上退出區(qū)域穩(wěn)控裝置中的切除機(jī)組、切除負(fù)荷出口壓板,就地穩(wěn)控裝置的運(yùn)行狀態(tài)不變。
   5.調(diào)度自動化
   電網(wǎng)黑啟動過程中,調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)立即按照應(yīng)急機(jī)制啟動自動化應(yīng)急預(yù)案,保證自動化信息的準(zhǔn)確、可靠。
  
  四、黑啟動決策支持系統(tǒng)
  
   (一)人工制定黑啟動方案的弊端
   目前黑啟動方案總體制定一般是根據(jù)系統(tǒng)的具體情況,人工選擇一條或幾條黑啟動路徑,然后借助各種電力系統(tǒng)分析軟件對黑啟動過程中所涉及的不同問題分別進(jìn)行分析校驗(yàn),確定可行的方案。但是人工制定方案有很大弊端:首先,黑啟動方案的制定需要進(jìn)行大量的系算分析,靠人工對初選方案進(jìn)行分析比較,確定可行方案過程復(fù)雜,而且所能研究的方案數(shù)量有限,很難得到最優(yōu)的方案;其次,由于系統(tǒng)運(yùn)行情況的多變性,已制定的黑啟動方案難以及時(shí)更新,不能適應(yīng)新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式,影響黑啟動方案的可用性。
   (二)黑啟動決策支持系統(tǒng)的優(yōu)勢
   為了克服人工制定黑啟動方案的不足,根據(jù)黑啟動的特點(diǎn),借助人工智能搜索技術(shù),并結(jié)合傳統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算方法和優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)設(shè)計(jì)的一種黑啟動決策支持系統(tǒng),可為調(diào)度人員提供一個(gè)科學(xué)、直觀的決策依據(jù)。決策支持系統(tǒng)的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是:方案制定者可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài),及時(shí)快速地修正黑啟動方案庫。
   (三)黑啟動決策支持系統(tǒng)特性及發(fā)展方向
   通常設(shè)計(jì)的黑啟動決策支持系統(tǒng)需要具有較強(qiáng)的抗干擾能力、自學(xué)習(xí)能力、良好的可維護(hù)性和靈活處理恢復(fù)中遇到的各類實(shí)際問題的能力。隨著電網(wǎng)規(guī)模越來越大,建立自適應(yīng)的黑啟動策略將成為一個(gè)趨勢。
  
  五、結(jié)語
  
   伴隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,電網(wǎng)事故的幾率也在增大,造成電網(wǎng)大面積停電的原因變得越來越復(fù)雜。若電網(wǎng)發(fā)生大面積停電甚至全部停電事故,其恢復(fù)的難度遠(yuǎn)大于因設(shè)備故障而造成的個(gè)別地區(qū)部分停電。因此,除了加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和安全,還要做到防患于未然,對電力系統(tǒng)黑啟動進(jìn)行深入的研究,一旦發(fā)生電網(wǎng)全?;蛘叽竺娣e停電事故,電網(wǎng)黑啟動預(yù)案將發(fā)揮極其重要的作用。
  
 ?。蹍⒖嘉墨I(xiàn)]
 ?。?]蔡述濤,張堯,荊朝霞. 地區(qū)電網(wǎng)黑啟動方案的制定[J].電力系統(tǒng)自動化,2005,29(12).
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