電網(wǎng)黑啟動中的廠網(wǎng)配合體系研究

摘要：伴隨著電網(wǎng)規(guī)模越來越大，電網(wǎng)發(fā)生大規(guī)模停電后的危險系數(shù)也在逐漸增高，電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電以后，系統(tǒng)很難恢復(fù)，會造成比較大的經(jīng)濟損失和社會影響，危及國家的安全。文章研究了電網(wǎng)黑啟動問題，分析了發(fā)電廠黑啟動時廠網(wǎng)的協(xié)調(diào)和配合，明確了各級調(diào)度機構(gòu)和各變電站操作目標(biāo)，可以有效、準(zhǔn)確、快速地處理電網(wǎng)全黑事故。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)黑啟動；廠網(wǎng)配合體系；電網(wǎng)規(guī)模；電網(wǎng)全黑事故；電力系統(tǒng) 文獻標(biāo)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(tǒng)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，常常會因單一事故和自然災(zāi)害引發(fā)停電事故。黑啟動指的是因故障因素導(dǎo)致電力系統(tǒng)停電后，不需要其他網(wǎng)絡(luò)提供協(xié)助，借助系統(tǒng)本身的啟動能力將無法啟動的機組進行激活，使系統(tǒng)的修復(fù)范圍不斷增加，使得系統(tǒng)恢復(fù)。在系統(tǒng)運行過程中，對電網(wǎng)黑啟動過程中遇到的問題和廠網(wǎng)之前的協(xié)調(diào)配合辦法進行認(rèn)真的研究，對電網(wǎng)安全運行方面具有重要意義。

1 黑啟動時易于出現(xiàn)的問題

1.1 電壓

在電網(wǎng)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(fā)電機進行零起壓的時候，如果發(fā)電機定子回路中的聯(lián)接有電容存在，就會受到電樞反應(yīng)的助磁所影響，會使電壓幅值和電流幅值不斷提升，從而發(fā)生自激磁的情況。在電網(wǎng)運行的最初時刻，線路得到輕載的恢復(fù)之后，充電電流就會有持續(xù)的過電壓情況存在；電網(wǎng)系統(tǒng)的中斷器處于空長線閉合的狀態(tài)時，就會有操作過電壓的情況發(fā)生；在某些情況下，系統(tǒng)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(dǎo)致諧振過電壓出現(xiàn)。在電壓系統(tǒng)恢復(fù)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(diào)節(jié)、對電壓的調(diào)節(jié)能力進行快速的恢復(fù)以及將接入電廠的進相能力進行較好的恢復(fù)。

1.2 頻率

在電網(wǎng)黑啟動的時候，還要及時處理的問題就是頻率問題。系統(tǒng)負(fù)荷和出力直接對頻率產(chǎn)生影響，要想對頻率進行較好的控制，就要將機組調(diào)速器響應(yīng)和負(fù)荷恢復(fù)的速度進行較好的掌控。為了使負(fù)荷波動得到較好的應(yīng)付，小網(wǎng)的備用容量一定要保持在比較充足的情況下，小電網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)備用容量要比發(fā)電負(fù)荷的容量多出30%左右。對負(fù)荷恢復(fù)的節(jié)奏進行較好的控制，在恢復(fù)負(fù)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(fù)荷恢復(fù)結(jié)束之后，頻率和電壓實現(xiàn)正常水平，才能進行下一次的負(fù)荷恢復(fù)。當(dāng)小網(wǎng)和發(fā)電廠并列以后，最好把并網(wǎng)電廠的機組進行平均分配，特別是那些轉(zhuǎn)動慣量非常好的機組，從而促使小網(wǎng)的轉(zhuǎn)動慣量得到明顯的提升。

1.3 低頻震蕩

在創(chuàng)建系統(tǒng)的過程中，多電源系統(tǒng)是經(jīng)常出現(xiàn)的系統(tǒng)，同時低頻振蕩問題也越來越明顯，究其原因是在遠(yuǎn)距離送電的過程中，阻尼始終處于缺乏的狀態(tài)，從而導(dǎo)致阻尼的性能降低。電磁功率和發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化情況都可以通過發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中的PSS體現(xiàn)出來，合適地調(diào)節(jié)激磁電流，從而使發(fā)電機端的電壓得到良好的改變，全面實現(xiàn)阻尼頻率振蕩，所以那些電源并入小電網(wǎng)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(wǎng)中并列運行的時候，要對協(xié)調(diào)機組的調(diào)節(jié)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(wù)就是對電廠進行恢復(fù)運行，對黑啟動進行承擔(dān)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(fā)電機、燃?xì)鈾C組以及柴油發(fā)電機等，比較理想的黑啟動電源就是水輪發(fā)電機，這主要是因為水輪發(fā)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(tǒng)以及結(jié)構(gòu)比較清晰等。黑啟動電源不是所有的水電廠都可以充當(dāng)?shù)模热缭诹髁勘容^低的河流上建設(shè)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(fù)荷區(qū)域里機組振動得比較明顯，轉(zhuǎn)速飛快、機組運行和停止的過程比較短，額定轉(zhuǎn)速比較小。這樣的電廠無法實現(xiàn)自身用電的需求，也無法滿足黑啟動初期的調(diào)壓調(diào)頻標(biāo)準(zhǔn)，自身機組在啟動的時候，需要依靠外界電源來進行實現(xiàn)。

2.2 水電廠的鼎力支持

在停電之后，水電廠可以使水輪發(fā)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(nèi)。當(dāng)確定電網(wǎng)全黑以后，水電廠一定要及時地對水輪機組導(dǎo)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(xì)的檢查，從而使大壩上游、下游的居民能夠?qū)崿F(xiàn)用電安全。有些不需要進行黑啟動的電廠，也要將柴油機發(fā)電機和備用電源準(zhǔn)備好。

2.3 火電廠的高效配合

火電廠的電網(wǎng)被全黑之后，需要積極地采取有效措施，比如使用柴油發(fā)電機來實現(xiàn)人工盤車，從而使主設(shè)備和主機的安全得到較好的保障?；痣姀S在啟動的時候，主要是依靠外界電源進行啟動的，子網(wǎng)要想實現(xiàn)安全、平穩(wěn)地運行，就需要電廠實現(xiàn)安全啟動?；痣姀S輔機系統(tǒng)非常的繁雜，主要包括開式水泵、閉式水泵、凝結(jié)水泵、一次風(fēng)機、循環(huán)水泵、送風(fēng)機、引風(fēng)機以及水泵等。通常情況下，300MW的汽輪發(fā)電機需要使用20MW以上的水輪發(fā)電機進行啟動?；痣姀S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(xiàn)良好的補償。

2.4 對電廠運行模式進行科學(xué)整合

對電廠運行模式進行整合以后，合位上的開關(guān)就會發(fā)揮作用，線路上的開關(guān)就會實現(xiàn)完全打開。電廠承擔(dān)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(dān)黑啟動電源的電廠來說，當(dāng)系統(tǒng)供電以后，對本廠的準(zhǔn)備并列和用電進行恢復(fù)。

3 調(diào)度機構(gòu)間的配合

3.1 劃分調(diào)度機構(gòu)

目前，調(diào)度模式架構(gòu)包括五個等級，即縣、地、省、網(wǎng)和國，主要的管理形式為分區(qū)分層。在對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等級進行劃分的時候，主要是依據(jù)電壓等級開展的；在對電網(wǎng)調(diào)度運行平衡區(qū)域進行劃分的時候，主要是依據(jù)行政經(jīng)濟區(qū)域開展的。對輸電網(wǎng)調(diào)度進行負(fù)責(zé)的是地、省調(diào)、網(wǎng)調(diào)和國調(diào)，對配電網(wǎng)調(diào)度進行負(fù)責(zé)的是縣調(diào)和地調(diào)。如果出現(xiàn)較大范圍的停電問題，在系統(tǒng)進行恢復(fù)的時候，需要由多級調(diào)度機構(gòu)來一起實現(xiàn)。在黑啟動操作的時候，采取統(tǒng)一協(xié)調(diào)的辦法，由上級對下級進行調(diào)度，在恢復(fù)調(diào)度的時候，主要使用分區(qū)協(xié)作和分區(qū)啟動的辦法。

3.2 轉(zhuǎn)移調(diào)度關(guān)系

為了使下一級調(diào)度可以對所屬范圍之內(nèi)的系統(tǒng)進行較好的恢復(fù)，采取集中恢復(fù)電網(wǎng)調(diào)度的辦法，在電網(wǎng)黑啟動操作初期，電廠的部分操作權(quán)要進行適度的轉(zhuǎn)移，下級調(diào)度結(jié)構(gòu)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(diào)度對部分接入的110KV以下的系統(tǒng)進行操控，在黑電網(wǎng)啟動初期，他們的調(diào)度權(quán)需要交于縣調(diào)或者是地調(diào)進行負(fù)責(zé)，使小水電站的作用得到充分的發(fā)揮，從而使電網(wǎng)恢復(fù)得更快。網(wǎng)調(diào)調(diào)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(diào)度來對其進行調(diào)度，這樣可以使其得到快速的恢復(fù)。

3.3 明確調(diào)度機構(gòu)任務(wù)

減小孤網(wǎng)的調(diào)壓調(diào)頻可以通過地調(diào)管轄的小電廠來進行實現(xiàn)，對孤網(wǎng)的運行情況進行先恢復(fù)，接著對其進行系統(tǒng)并列和視系統(tǒng)安排。地調(diào)的主要任務(wù)就是恢復(fù)負(fù)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(xiàn)。在對負(fù)荷進行恢復(fù)的時候，低頻減載方案可以當(dāng)作最為核心的技術(shù)。第一級為那些沒有包括在低頻減載方案中的負(fù)荷；第二級為在低頻減載方案施工過程中，處于第二位的負(fù)荷；第三級為在進行低頻減負(fù)荷輪次中劃分為特2輪的負(fù)荷，第四級為在進行低頻減負(fù)荷輪次中劃分為特1輪的負(fù)荷。在輪次劃分的時候，按照50MW標(biāo)準(zhǔn)來劃分每一級。在恢復(fù)負(fù)荷的時候，省調(diào)和地調(diào)一定要進行積極的合作，省調(diào)在給地調(diào)下發(fā)命令的時候，主要是依據(jù)潮流的分布情況和子網(wǎng)的備用情況來進行確定的?；謴?fù)負(fù)荷不單單是為了實現(xiàn)黑啟動，還是創(chuàng)建平穩(wěn)運行電網(wǎng)的主要形式。

4 結(jié)語

綜上所述，電網(wǎng)的穩(wěn)定運行離不開變電站、電廠和各級調(diào)度系統(tǒng)的有效支持。黑啟動主要是指上級調(diào)度和下級調(diào)度的有機融合，從而實現(xiàn)對分區(qū)協(xié)作和分區(qū)啟動的有效管理，也只有廠網(wǎng)之間可以協(xié)調(diào)配合才可以在最短的時間內(nèi)建立一個可以穩(wěn)定運行的電網(wǎng)，促進社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)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(wǎng)有限責(zé)任公司西雙版納供電局助理工程師，研究方向：電網(wǎng)調(diào)度。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）