電網黑啟動中的廠網配合體系研究

摘要：伴隨著電網規模越來越大，電網發生大規模停電后的危險系數也在逐漸增高，電網出現大面積停電以后，系統很難恢復，會造成比較大的經濟損失和社會影響，危及國家的安全。文章研究了電網黑啟動問題，分析了發電廠黑啟動時廠網的協調和配合，明確了各級調度機構和各變電站操作目標，可以有效、準確、快速地處理電網全黑事故。

關鍵詞：電網黑啟動；廠網配合體系；電網規模；電網全黑事故；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM711 文章編號：1009-2374（2016）24-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.007

電力系統是一個非常復雜的系統，常常會因單一事故和自然災害引發停電事故。黑啟動指的是因故障因素導致電力系統停電后，不需要其他網絡提供協助，借助系統本身的啟動能力將無法啟動的機組進行激活，使系統的修復范圍不斷增加，使得系統恢復。在系統運行過程中，對電網黑啟動過程中遇到的問題和廠網之前的協調配合辦法進行認真的研究，對電網安全運行方面具有重要意義。

1 黑啟動時易于出現的問題

1.1 電壓

在電網黑啟動的時候，首先要解決的問題就是電壓。在長線線路使用小容量發電機進行零起壓的時候，如果發電機定子回路中的聯接有電容存在，就會受到電樞反應的助磁所影響，會使電壓幅值和電流幅值不斷提升，從而發生自激磁的情況。在電網運行的最初時刻，線路得到輕載的恢復之后，充電電流就會有持續的過電壓情況存在；電網系統的中斷器處于空長線閉合的狀態時，就會有操作過電壓的情況發生；在某些情況下，系統中的電容元件和電壓互感器會受到很多振蕩回路的影響，會導致諧振過電壓出現。在電壓系統恢復以后，要想使電壓合格就要滿足以下條件，將電容器退出、電抗器積極的投入使用、對主變壓器的分接頭進行調節、對電壓的調節能力進行快速的恢復以及將接入電廠的進相能力進行較好的恢復。

1.2 頻率

在電網黑啟動的時候，還要及時處理的問題就是頻率問題。系統負荷和出力直接對頻率產生影響，要想對頻率進行較好的控制，就要將機組調速器響應和負荷恢復的速度進行較好的掌控。為了使負荷波動得到較好的應付，小網的備用容量一定要保持在比較充足的情況下，小電網的旋轉備用容量要比發電負荷的容量多出30%左右。對負荷恢復的節奏進行較好的控制，在恢復負荷的時候，使用的頻率要比上次降低的有效值低0.5Hz左右。在負荷恢復結束之后，頻率和電壓實現正常水平，才能進行下一次的負荷恢復。當小網和發電廠并列以后，最好把并網電廠的機組進行平均分配，特別是那些轉動慣量非常好的機組，從而促使小網的轉動慣量得到明顯的提升。

1.3 低頻震蕩

在創建系統的過程中，多電源系統是經常出現的系統，同時低頻振蕩問題也越來越明顯，究其原因是在遠距離送電的過程中，阻尼始終處于缺乏的狀態，從而導致阻尼的性能降低。電磁功率和發電機轉速的變化情況都可以通過發電機勵磁系統中的PSS體現出來，合適地調節激磁電流，從而使發電機端的電壓得到良好的改變，全面實現阻尼頻率振蕩，所以那些電源并入小電網以后要立即將其投入到PSS性能中。被啟動機組和啟動電源在小網中并列運行的時候，要對協調機組的調節性能進行較好的掌控。

2 電廠要進行積極的配合

2.1 挑選最佳的黑啟動電源

黑啟動的最根本任務就是對電廠進行恢復運行，對黑啟動進行承擔的電廠被稱之為黑啟動電源。黑啟動電源主要包括抽水蓄能電站、水輪發電機、燃氣機組以及柴油發電機等，比較理想的黑啟動電源就是水輪發電機，這主要是因為水輪發電機啟動速度飛快、廠用電量比較低、不需要使用繁雜的輔助系統以及結構比較清晰等。黑啟動電源不是所有的水電廠都可以充當的，比如在流量比較低的河流上建設的電廠，通常只能是燈泡式灌流機組。對于有些電廠來說，在低負荷區域里機組振動得比較明顯，轉速飛快、機組運行和停止的過程比較短，額定轉速比較小。這樣的電廠無法實現自身用電的需求，也無法滿足黑啟動初期的調壓調頻標準，自身機組在啟動的時候，需要依靠外界電源來進行實現。

2.2 水電廠的鼎力支持

在停電之后，水電廠可以使水輪發電機組得到全新的開啟，對水輪機組起到控制作用的槽油壓和壓力油是不是依然保持在正常運行的范圍之內。當確定電網全黑以后，水電廠一定要及時地對水輪機組導葉開啟的槽油壓和壓力油能否達到啟動機組的需求進行檢查，對機組進行快速開出，同時對水工建筑進行仔細的檢查，從而使大壩上游、下游的居民能夠實現用電安全。有些不需要進行黑啟動的電廠，也要將柴油機發電機和備用電源準備好。

2.3 火電廠的高效配合

火電廠的電網被全黑之后，需要積極地采取有效措施，比如使用柴油發電機來實現人工盤車，從而使主設備和主機的安全得到較好的保障。火電廠在啟動的時候，主要是依靠外界電源進行啟動的，子網要想實現安全、平穩地運行，就需要電廠實現安全啟動。火電廠輔機系統非常的繁雜，主要包括開式水泵、閉式水泵、凝結水泵、一次風機、循環水泵、送風機、引風機以及水泵等。通常情況下，300MW的汽輪發電機需要使用20MW以上的水輪發電機進行啟動。火電廠在對電機進行啟動的時候，先要啟動大容量的電機，這樣才能使線路上的電流電容實現良好的補償。

2.4 對電廠運行模式進行科學整合

對電廠運行模式進行整合以后，合位上的開關就會發揮作用，線路上的開關就會實現完全打開。電廠承擔黑啟動以后，接收到上級命令后就會馬上實施零起升壓運行；對于不承擔黑啟動電源的電廠來說，當系統供電以后，對本廠的準備并列和用電進行恢復。

3 調度機構間的配合

3.1 劃分調度機構

目前，調度模式架構包括五個等級，即縣、地、省、網和國，主要的管理形式為分區分層。在對電網結構等級進行劃分的時候，主要是依據電壓等級開展的；在對電網調度運行平衡區域進行劃分的時候，主要是依據行政經濟區域開展的。對輸電網調度進行負責的是地、省調、網調和國調，對配電網調度進行負責的是縣調和地調。如果出現較大范圍的停電問題，在系統進行恢復的時候，需要由多級調度機構來一起實現。在黑啟動操作的時候，采取統一協調的辦法，由上級對下級進行調度，在恢復調度的時候，主要使用分區協作和分區啟動的辦法。

3.2 轉移調度關系

為了使下一級調度可以對所屬范圍之內的系統進行較好的恢復，采取集中恢復電網調度的辦法，在電網黑啟動操作初期，電廠的部分操作權要進行適度的轉移，下級調度結構需要對操作進行直接管理。比如水電資源十分豐富的云南、四川等地，省級調度對部分接入的110KV以下的系統進行操控，在黑電網啟動初期，他們的調度權需要交于縣調或者是地調進行負責，使小水電站的作用得到充分的發揮，從而使電網恢復得更快。網調調度的電廠接入500kV或220kV電壓等級的，在進行黑啟動的時候，需要由省級調度來對其進行調度，這樣可以使其得到快速的恢復。

3.3 明確調度機構任務

減小孤網的調壓調頻可以通過地調管轄的小電廠來進行實現，對孤網的運行情況進行先恢復，接著對其進行系統并列和視系統安排。地調的主要任務就是恢復負荷，在操作的過程中，需要遵循的原則為按照重要程度、輕重緩急分批次實現。在對負荷進行恢復的時候，低頻減載方案可以當作最為核心的技術。第一級為那些沒有包括在低頻減載方案中的負荷；第二級為在低頻減載方案施工過程中，處于第二位的負荷；第三級為在進行低頻減負荷輪次中劃分為特2輪的負荷，第四級為在進行低頻減負荷輪次中劃分為特1輪的負荷。在輪次劃分的時候，按照50MW標準來劃分每一級。在恢復負荷的時候，省調和地調一定要進行積極的合作，省調在給地調下發命令的時候，主要是依據潮流的分布情況和子網的備用情況來進行確定的。恢復負荷不單單是為了實現黑啟動，還是創建平穩運行電網的主要形式。

4 結語

綜上所述，電網的穩定運行離不開變電站、電廠和各級調度系統的有效支持。黑啟動主要是指上級調度和下級調度的有機融合，從而實現對分區協作和分區啟動的有效管理，也只有廠網之間可以協調配合才可以在最短的時間內建立一個可以穩定運行的電網，促進社會經濟的穩定發展。

參考文獻

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作者簡介：葉四海（1983-），男，浙江衢州人，云南電網有限責任公司西雙版納供電局助理工程師，研究方向：電網調度。

（責任編輯：黃銀芳）