基于发电车带载的黑启动方案可行性研究
电网黑启动方案研究
石河子电网黑启动方案研究新疆天富热电股份公司电力调度所邓志强[摘要] 为了快速，正确，有序地处理石河子电网停电事故，最大限度地减少石河子电网停电造成的影响和损失，维护石河子电网安全，稳定运行，在全网崩溃或局部地区电网瓦解事故时，可有效指导调度员快速恢复电网运行。
[关健词] 石河子电网黑启动启动路径一黑启动的必要性近几年，随着石河子电网建设进度的不断加快，整个电网结构有了很大的改善，电网的稳定运行水平也有了很大的提高。
但由于石河子经济快速发展导致负荷迅猛增长，系统短路容量超标日益严重，设备超稳定界面运行时常发生，特别是110kV母线由于设备超界面运行而分母运行，部分110线路过载导致频繁调整方式，部分110kV线路在事故下或检修情况下倒供负荷存在严重过载问题。
所有这些问题都有可能会造成局部电网停电，甚至可能诱发恶性连锁反应造成大面积停电。
因此，在石河子电网发生大面积停电的情况下，在无法利用事故应急预案恢复电网设备运行时，如果没有任何电网黑启动措施，将使停电时间大大延长，甚至在恢复系统时可能无从入手，由此给整个石河子电网及石河子的国民经济造成重大损失，研究系统大面积停电后的恢复问题，从而制定切实可行的黑启动方案就显得十分必要。
二石河子电网概况与黑启动电源概述截止2010年底，天富热电股份公司所属电厂31台机组，装机容量562.05MW.热电厂三座，其中南热电2台机组，装机容量259MW;西热电7台机组，装机容量148MW;东热电3台机组，装机容量49MW；红山电厂五座电站19台机组，装机容量115.05MW。
石河子电网夏季最大负荷550MW，冬季最小负荷108MW。
石河子电网的火电机组全停后不具备自启动能力，水电厂机组具备自启动能力且带负荷速度快，黑启动电源选择以下两个电源：启动电源一：新疆主电网，通过110KV玛东Ⅰ、Ⅱ线向石河子电网提供启动电源。
启动电源二：红山嘴水电厂，通过110KV三东线、一桃线、南鑫线、35KV五东线向电网提供启动电源。
电厂黑启动方案及其系统试验
0引言黑启动是指整个电网因故障停运后 , 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动 , 带动无自启动能力的机组 , 逐渐扩大系统恢复范围 , 最终实现整个系统的恢复 [1]。
随着各大区域电网的容量不断增大和系统互联的日趋普遍 , 电力系统运行、操作、维护的复杂性不断增大 , 发生大面积停电事故的潜在危险也在增大 , 并且不乏惨痛的教训 , 对国民经济和人民生活造成极大损害 [2-5]。
近年来 , 虽然贵州电网随着“ 西电东送”工程的深入 , 网架结构和安全稳定水平得到了很大提高 , 但是遇到严重故障时(例如严重自然灾害、多重复杂故障、受端失去大电源、主要联络线开关不正确动作或继电保护及安全稳定自动装置不正确动作等仍有可能引发系统的连锁反应 , 最终导致系统大面积停电。
因此 , 对网内黑启动电源点的研究尤为必要。
引子渡电厂黑启动电源试验是继乌江电厂、东风电厂黑启动试验成功后贵州电网第 3个黑启动电源点试验 , 同时也是贵州电网首次接带部分负荷的黑启动电源点试验 , 所以对引子渡电厂黑启动方案及其系统试验研究十分必要。
1引子渡电厂黑启动方案依据进行黑启动 , 首先保证有可靠的启动电源 , 水电机组作为启动电源最为方便 , 与火电机组相比较 , 水电机组的启动过程较快。
从机组启动速度、调节系统特性及可持续供电时间看 , 引子渡电厂是比较理想的黑启动电源点。
1.1黑启动范围引子渡电厂是贵州首批“ 西电东送”重点项目之一 , 于 2003年 7月建成投产 , 总装机 3×120MW 。
本次试验主要是检查引子渡电厂柴油机组自启动能力、引子渡电厂机组对引两Ⅰ回和两所屯变 1号变零起升压以及地区电网负荷的恢复。
模拟引子渡电厂在全停的情况下通过柴油机自启动来恢复厂用电 , 继而恢复部分地区负荷。
引子渡电厂黑启动带负荷试验地区网架图如图 1所示。
1.2过电压及自励磁问题发电机带空载线路 , 其容性参数与发电机感抗满足系统参数谐振条件时 (即线路容抗小于或等于发电机、变压器感抗就可能引起参数共振 , 此时发电机励磁电流很小 , 甚至为零 , 在发电机剩磁和电容电流助磁作用下 , 发电机机端电压和电流幅值会急剧上升。
电厂孤网系统黑启动技术研究
电厂孤网系统黑启动技术研究摘要：黑启动是指整个电网因故障崩溃后，系统全部停电，处于全“黑”状态，此时通过系统中具有自启动能力机组的启动和外来电源，带动无自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢复和供电。
文章根据实际运行经验，具体阐述了黑启动的释义及作用，分析了黑启动过程中的改进方法，提出了孤网运行中的黑启动实施方案。
关键词：孤网；黑启动；实施方案前言黑启动是故障停机后，系统全部停电（不排除孤立小电网仍维持运行），处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。
电厂黑启动作为区域电网主要的提高系统互连能力的措施应用已经越来越普遍。
一、黑启动的定义黑启动是指在整个电网因外部或内部故障停运进入全黑状态后，不依靠大电网或其他电网的帮助，仅通过启动电网内部具有黑启动能力的微源，进而带动电网内无黑启动能力的微源，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个电网的重新启动.电网的黑启动能力既可以保证关键负荷供电和电网的连续稳定运行，在一定条件下还可以为大电网的恢复提供黑启动电源，可有效地减小传统电力系统在黑启动过程中因选择距离负荷中心较远的水电机组作为黑启动电源所引起的发电机自励磁和过电压的影响，实现系统由点及而的恢复，缩短了整个系统的恢复时间，减少了停电造成的损失。
二、黑启动的方案选择1、黑启动设备选择黑启动的关键是电源点的启动，目前较多采用作为黑启动电源点的是水轮发电机组、燃机发电机组、燃煤发电机组，其中水轮发电机组和燃机发电机组具有辅助设备简单、厂用电少，启动速度快等优点，是黑启动电源的首选。
在一些特定条件下，部分燃煤电站也作为黑启动电源点，由于燃煤电站启动工艺流程复杂，辅助设备功率较大，需要的厂用电源较大，对具有自启动能力的发电机组要求非常高，因此，燃机电站和燃煤电站的黑启动电源常采用柴油发电机组作为自启动电源。
黑启动可行性研究报告
黑启动可行性研究报告一、项目背景随着信息技术的飞速发展，黑启动（black start）作为一种在主电源损坏后能够重新启动电力系统的关键能力，越来越受到关注。
黑启动是指在电网发生完全崩溃时，通过使用备用独立系统或者非电力系统恢复电力系统运行的能力。
在电网遭受重大灾害或者恶劣天气等不可抗因素影响时，黑启动能够快速恢复供电，有效保障社会生产和人民生活正常运转。
我国的电力系统受传统能源依赖程度高、新能源接入快速增长等因素影响，黑启动能力面临挑战。
因此，开展黑启动可行性研究对于提高电网抗灾能力，保障能源供应安全，具有重要意义。
二、可行性研究内容1. 黑启动需求分析：了解我国电网黑启动需求情况，分析当前电力系统的黑启动能力状况，总结主要问题和挑战。
2. 黑启动技术研究：研究国内外黑启动技术的发展状况，探讨各种黑启动技术的优缺点，寻找适合我国电网的黑启动技术路径。
3. 黑启动方案设计：根据电力系统特点和黑启动需求，制定符合我国实际情况的黑启动方案，并进行方案可行性评估。
4. 黑启动系统建设：确定黑启动系统建设的目标和范围，制定项目实施计划，以确保系统建设顺利推进。
5. 成本效益分析：对黑启动系统建设的成本进行估算，评估黑启动系统建设对电网抗灾能力提升和经济效益的贡献。
6. 风险评估：对黑启动系统建设可能面临的风险进行评估，提出风险应对措施，确保项目安全稳健进行。
三、可行性研究方法1. 文献调研：通过查阅国内外相关文献、报告和统计数据，了解电力系统黑启动的发展状况和需求情况。
2. 专家访谈：邀请电力系统专家进行访谈，获取专业意见和建议，补充研究数据，提高研究可信度。
3. 数据分析：对电力系统黑启动相关数据进行分析，评估当前能力和未来需求之间的差距，确定研究重点和方向。
4. 案例研究：通过分析国内外黑启动系统建设案例，总结成功经验和教训，为研究提供借鉴和参考。
四、可行性研究成果1. 详细的黑启动需求分析报告，梳理我国电网黑启动现状和未来发展趋势。
发电机组黑启动试验方案
伟星水电倮马河电站#1发电机组黑启动试验方案批准：审核：周非唐多生编写：文睿倮马河电站2011年5月#1发电机组黑启动试验方案1 试验目的本次试验模拟倮马河水电站#1机组在站用交流电源消失，启动#1发电机组带#1主变零起升压，检验该机组的启动及启动后恢复厂用电的能力。
2 试验项目2.1 #1调速器压力油罐压力情况及油位下降速度测试试验；2.2 #1机组启动带1#主变零起升压试验；2.3 #1发电机组带#1厂变试验。
3 试验准备3.1 主系统方式：#1发电机停机备用、#1主变转冷备用（仅断开201及2011刀闸），其它元件按正常方式运行。
3.2 厂用电方式：#2厂变带400V I、II段母线运行（022、402、403断路器在合闸位置）；#1厂变热备用（011断路器分闸位置、401断路器试验位置）。
（注：将#2机组技术供水泵由#2泵运行）。
4 试验步骤（要求）4.1压力油罐压力及油位下降速度测试试验4.1.1 试验条件：#1机组处于停机状态。
4.1.2 试验步骤：（1）将#1机组#1、2调速器压油泵控制方式置“切除”；（2）将#1机组事故低油压压板X02“退出”；（3）记录压力油罐压力机组由自动启动值（5.7MPa）降到事故低油压值（5.0MPa或零升成功）所用时间；操作机组折向器全开、关动作两个行程记录压力油罐压力由自动启动值（5.7MPa）降到操作完毕后压力下降值；（4）调整压力油罐压力至5.7MPa；( 5 ) 退出励磁风机交流电源；退出励磁调节器交流电源（拉开交流空开Q1、Q2）。
（6）复归事故低油压动作信号，将#1机组事故低油压压板X02“投入”。
4.2 #1机组启动带#1主变零起升压试验4.2.1 试验条件（1）#1机组处于停机状态，#1调速柜直流电源工作正常；（2）#1机组一次调频功能退出；（3）#1机组小网运行功能开关投入；（4）201、011、012、401断路器、2011隔离开关在断开位置；（5）#1发电机励磁调节器附加功能中软起励初始值已由25%改为15%、软起励终值已由98%改为25%；（6）201断路器失灵保护已退出；（7）#1机组具备自动开机条件。
小浪底水力发电厂10号机组黑启动方案可行性分析
小浪底水力发 电厂 １ Ｏ号机组黑 启动方案可行性 分析
陈 岭 ・ 岳 绍华 ： 陈 峰ｚ
（． 利部 小浪底 水利枢纽建设管理局 ， １ 水 河南 郑州 ４ ０ ０ ； ． 勘测 规划设计有限公 司， ５００２ 黄河 河南 郑州 ４ ０ ０ ） ５０ ３ 摘
东河清 １０ｋ 电站 １ Ｖ变
审
串 ２ ３线 ５
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荷 ； 后 ， 浪底 水 力 发 电 厂机 组 启动 通 过牡 黄线 、 荆 线 带起 牡 最 小 黄 丹 变和 荆 华变 ， 电网逐 步恢 复送 电。
基础。
要： 详细阐述了小浪底水力发 电， １ 号机组黑启动方 案的基本原理， Ｏ 并从实用 的角度分析 了该方案的必要性 。 同时对影 响黑 启动过 程
的各种因素进行 了分析 ， 介绍 了小浪底 水力发电厂 ｌ Ｏ号机组黑启动取得的 良好效 果。该项方案 的成功为下一 步全 厂黑启动试验 的实施 奠定了
经西 霞 院反 调节 电站 送至 吉利 变 。 如 果 省 网 瓦解 ， 小浪 底水 力发 电厂 机 组 需 要 黑 启动 电源 ，Ｏ ｌ
西霞 院反 调节 电站 厂 坝用 电 结构如 图 １ 所示 。
Ｉ 自２０ Ｖ母线 引 自２０ Ｖ母线 Ｉ 引 ２ｋ ２ｋ
、 ，
号机 组 启动 后 Ｇ Ｓ带 电通 过黄 霞线 给 小 浪底 ２０ｋ 开 关 站母 线 Ｉ ２ Ｖ 建 压 ；然后 ，通 过小 浪底 水 力发 电厂 高备 变 带起 小浪底 厂 用 电 负
XX发电厂黑启动方案
XXXX发电厂黑启动方案编制：方案修编小组审核：批准：XXXX发电厂2005年6月30日目录1 编制黑启动方案的目的---------------------------------------------------------032 黑启动组织------------------------------------------------------------------------033 黑启动方案------------------------------------------------------------------------04 3.1 总体原则--------------------------------------------------------------------------04 3.2 电网局部瓦解，我厂所在部分电网与主网解列成独立小电网时的处理步骤-------------------------------------------------------------------------053.2.1 我厂所在部分电网与主网解列，本厂两台机组带部分地区负荷运行时的处理步骤-------------------------------------------------------053.2.2 我厂所在部分电网与主网解列，本厂只剩一台机组运行时的处理步骤-------------------------------------------------------------------07 3.3 电网全部瓦解时，全厂由事故状态到进入全冷黑状态的安全处理步骤------------------------------------------------------------------------083.3.1 电网全部瓦解，所有机组跳闸，厂用电（包括保安电源）全部消失时的安全处理步骤------------------------------------------083.3.2电网全部瓦解，所有机组跳闸，厂用电（包括保安电源）全部消失，而且较长时间不能恢复时的应急处理步骤---------09 3.4 由全冷黑状态到最低可启动状态的处理步骤及时限-------------------103.4.1保安电源送电及水源地启动步骤-------------------------------------113.4.2 220KV升压站母线倒送电及厂用电系统的恢复步骤------------123.4.3本阶段所需时间----------------------------------------------------------13 3.5由最低可启动状态到黑启动成功状态的处理步骤及时限-------------133.5.1机组启动状态的划分及选择------------------------------------------1313.5.2辅助系统及机组的启动步骤----------------------------------------133.5.3本阶段所需时间-------------------------------------------------------14 3.6由黑启动成功状态到黑启动结束状态的处理步骤及时限-----------143.6.1机组并网及升负荷步骤----------------------------------------------143.6.2本阶段所需时间-------------------------------------------------------15 3.7 第二台机组的启动步骤及时限-------------------------------------------16附件：---------------------------------------------------------------------------------171 全厂概况介绍---------------------------------------------------------------------172 保安电源情况---------------------------------------------------------------------173 水源地情况------------------------------------------------------------------------174 直流系统情况---------------------------------------------------------------------185 事故时需集中力量进行的几项工作------------------------------------------196 黑启动机组的选择---------------------------------------------------------------207 黑启动时一台机组所需最低厂用电负荷及主要辅机启动顺序---------208 几个特殊问题---------------------------------------------------------------------219 黑启动方案编制小组人员名单------------------------------------------------22 附表1#1机组直流负荷--------------------------------------------------------23 附表2#2机组直流负荷--------------------------------------------------------24 附图1：XXXX发电厂220KV升压站系统图-----------------------------25 附图2：XXXX发电厂厂用电系统图----------------------------------------26 附图3：XXXX发电厂保安电源系统图-------------------------------------272XXXX发电厂黑启动方案1．编制黑启动方案的目的：1.1通过本方案的编制和审批，考察各种黑状态下我厂设备的安全性和可靠性，检查我厂各种设施、设备的配置、性能和操作、管理能力，以便发现并消除其中的薄弱环节和安全隐患，进一步完善设备和系统，提高我厂安全运行水平。
黑启动研究及操作方案
汇报人：2023-12-07•黑启动概述•黑启动研究•黑启动操作方案•黑启动的挑战与解决方案目•黑启动案例分析•总结与展望录01黑启动概述黑启动是一种电力系统自恢复启动过程，指在全系统或局部系统发生大停电后，不依靠外部电源，仅依靠系统中具有自启动能力的发电机组重新进行系统恢复的过程。
黑启动的核心思想是利用系统中的自启动能力，快速恢复系统的运行，防止由大停电造成的损失。
黑启动必须在停电后立即进行，抓住第一时间恢复系统。
黑启动依赖于系统中的自启动能力，因此需要发电机组具有快速响应和自动启动的特点。
黑启动过程中需要严格控制负荷的投切，以防止系统发生振荡或崩溃。
黑启动的重要性01黑启动能够快速恢复系统的运行，减少停电造成的损失。
02黑启动能够提高系统的稳定性和可靠性，避免因停电造成的社会影响。
03黑启动是电力系统应急预案的重要组成部分，对于保障电力系统的安全运行具有重要意义。
02黑启动研究01分析黑启动技术是否具备实施的可能性，包括硬件和软件的技术成熟度、系统架构的合理性等。
黑启动技术可行性02评估黑启动项目的投资成本、收益预期以及经济效益，为决策提供数据支持。
黑启动经济可行性03分析黑启动项目对社会的贡献，如提高能源供应的可靠性、减少环境影响等。
黑启动社会效益评估黑启动的可行性研究通过调查问卷、访谈等方式，了解客户对黑启动服务的具体需求和期望。
市场需求调查市场竞争分析市场趋势预测分析竞争对手在黑启动市场的布局和策略，以便更好地定位自己。
根据历史数据和行业动态，预测未来黑启动市场的变化趋势。
030201根据项目需求，选择适合的黑启动技术方案，包括备份系统、快速恢复技术等。
技术选型详细规划技术实现的步骤和时间表，确保技术实施顺利进行。
技术实现路径识别技术实施过程中可能出现的风险和挑战，制定相应的应对措施。
技术风险评估03黑启动操作方案明确黑启动的目标，是解决关键业务问题，还是提升系统性能，或是其他具体目标。
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基于发电车带载的黑启动方案可行性研究
【摘要】北京，作为国家的首都，以及国家的政治中心，对电力的需求不容小觑。
十三陵蓄能电厂，作为北京电网的守护蓄能电厂，不仅具有削峰填谷、调峰调频的能力，还有拯救北京电网，实现“黑启动”的功能。
“黑启动”功能是十三陵蓄能电厂机组的原设计功能，然而，当电网崩溃，没有任何交流电源的情况下，原始的直流供电设计对已经处于“中年”的机组是很大的挑战，为了减少对机组的伤害，同时又保留“黑启动”功能，本文研究了使用发电厂带载的黑启动方案，并在理论可行的基础上，进行了十三陵蓄能电厂机“黑启动”试验，从而验证了该方法的可行性。
【关键词】电网崩溃；发电厂带载；黑启动
0 前言
十三陵蓄能电厂，作为北京地区唯一一座抽水蓄能电厂，不仅肩负华北地区调峰调频工作，更致力于保证北京电网稳定，服务首都电网保电工作的使命。
作为水电机组，十三陵蓄能电厂的4台机组保持了水电机组开停机速度快的优点，同时，四台机组的原始设计，均是具有自启动功能的发电/电动机，作为点亮首都的“最后一跟火柴”，十三陵蓄能电厂有责任也有义务承担“黑启动”的职责。
本文重点研究了在电网停电时，先由发电车带起机组的附属设备，再在附属设备启动正常的情况下，启动机组，最后送出交流电，恢复电网供电，从而实现“黑启动”。
1大电网风险及“黑启动”方案
1.1 大电网风险
随着“三集五大”政策的不断推广，大电网趋势已成为必然趋势。
多年来国外二十余次大停电事故均说明：大电网稳定性破坏事故频发，风险不断加大，一旦事故造成的损失大，电网恢复时间长。
2006 年我国某电网也发生了500 kV 双线保护误动，切机装置未能正确动作，1800 MW 负荷转移至220 kV 电网造成电网振荡，损失近2600 MW 负荷的事故。
自然灾害对电网的影响越来越严重。
电网是人类创造出的复杂大系统，又完全置于自然环境之下，国外的大停电事故说明，人类还不能完全游刃有余的驾驭电网。
一旦电网瓦解，将造成灾难性的后果，即使是最坚强的电网也应准备电网灾变后的恢复机制，尤其是作为政治和文化中心的首都——北京，该机制的制定更不容觑。
2 发电车带载试验
发电车作为外接电源，其是否能成功带载机组的附属设备，是“黑启动”成功的关键。
因此，在研究其发电车带载的“黑启动”方案前，必须先进行发电车的带载试验。
2.1 发电车带载试验理论分析
十三陵蓄能电厂的系统原理如图1所示，其中发电车由厂用电公用负荷接入。
机组自用负荷，即机组的辅助设备主要有技术供水泵、上导油泵、水导油泵、推力油泵、调速器油泵、球阀油泵、高压顶起油泵以及高压机和低压机，为了保证厂房的安全，电厂还希望电网故障时，发电车能够带渗漏排水泵，以防止水淹厂房的发生。
2.2 十三陵蓄能电厂发电车带载试验
发电车到达十三陵蓄能电厂后，由厂用电公用负荷侧接入系统，并经公用变为厂用电母线充电，再经过自用变为机组的附属设备供电。
等发电机稳定运行后，开始投入附属设备，发电车带载通路导通后，依次启动相应附属设备，并录制发电车电压电流波形如图2所示。
通过发电车带载试验，结合录波及相关数据进行分析，可以看出，在发电车带直流负荷及技术供水泵等具备软启动功能设备过程中，发电车输出电压、电流波形发生明显畸变，在高压机、渗漏排水泵等大负荷启动过程中，波形未发生畸变。
3 基于发电车带载的“黑启动”试验
在发电车带载试验成功的基础上，“黑启动”试验也如期而来。
“黑启动”试验前准备就绪后，在OIS上启动机组附属设备，待附属设备满足表1中所示的条件后，再在OIS系统上启动“黑启动”程序。
机组并网后进入稳态运行后，运行参数正常，调速器的孤网控制模式稳定运行。
另外，机组并网稳态运行后，方案还验证了励磁调节系统和电压、频率与华北网调的数据传送。
验证一切正常后，机组稳定运行半个小时，已确保“黑启动”机组运行稳定正常。
厂用电负荷运行正常，母线充电正常。
另外，方案还监视了机组瓦温，以及机组的震摆。
发现机组“黑启动”开机至停机过程中，机组各部轴承瓦温上升趋势正常，机组各部振动、摆度在正常范围内。
通过实际机组的运行状况，验证了发电车带载的“黑启动”方案的可行性。
4 结论
十三陵蓄能电厂通过发电车带载试验和机组基于发电车带载的“黑启动”试验，验证了发电车带机组自用盘负荷的可行性，尽管发电车带直流负荷、技术供水泵等具备软启动功能设备时，发电车电压电流波形发生畸变，但对机组黑启动试验未造成直接影响，通过试验证明外接发电车带机组自用盘负荷进行“黑启动”试验是可行的，大大提高了机组黑启动的安全性和成功率，为机组采用外接电源进行黑启动试验提供了重要的技术支撑。
参考文献：
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