[發明專利]一種考慮單電源帶動多種輔機的黑啟動建模方法

在審

• 申請號: 202111149676.3
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113991642A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 胡弘;文立斌;李俊;鄭琨;蒙宣任;劉默斯;孫志媛
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 黎華艷

本發明涉及電力系統安全運行領域，具體涉及一種考慮單電源帶動多種輔機的黑啟動建模方法，本發明針對黑啟動成功后帶動附近電廠的輔機階段進行建模，并從發電機自勵磁、空載線路過電壓及帶動輔機過程中的低頻振蕩三個主要方面進行黑啟動方案分析評估，用波形圖的方式明確展示黑啟動過程中的暫態響應特性，作為判斷模型對應的黑啟動方案是否安全的可靠的有力依據。本發明基于已有的黑啟動建模仿真分析母線過電壓問題，通過對火電廠多種主要輔機進行建模，增加了對黑啟動方案中黑啟動電源啟動具備供電能力后帶動相鄰電廠啟動的電網恢復過程的仿真分析，實現了對黑啟動方案全過程的潛在風險發掘，大大提高黑啟動仿真建模的全面性、準確性和參考價值。

技術領域

本發明涉及電力系統安全運行領域，具體涉及一種考慮單電源帶動多種輔機的黑啟動建模方法。

背景技術

大停電是電力系統一直以來面臨的嚴重威脅，隨著電力系統規模的日益擴大、間歇性新能源的高比例接入以及社會對電力供應依賴程度的不斷提高，大停電事故造成的影響也越來越大，黑啟動作為大停電事故的安全防御重要措施之一，對于減輕恢復負荷負擔、加快電力系統恢復速度、減小大停電事故帶來的惡劣影響具有重要意義。

黑啟動過程是電網運行的一種非正常的特殊運行方式，在電力系統大范圍失電的情況下，依靠選定的自啟動機組維持電壓和頻率的穩定并帶動其他無自啟動能力的機組恢復供電。整個過程分為黑啟動階段、網絡重構階段、負荷恢復階段三個階段，在黑啟動階段成功后，下一步是送電給啟動電源的附近電廠，帶動其輔機運行，使附近電廠的電源盡快開機形成一個相對于單一電源更穩定的多電源小系統。由于黑啟動工況復雜，會出現意想不到的事故和問題，尤其是黑啟動電源啟動具備供電能力后帶動相鄰電廠啟動實現以點帶面的電網恢復過程中，有必要對整個過程進行仿真分析以提前發現潛在故障，從而制定應對措施。然而目前已有的對電力系統黑啟動方案仿真建模的研究僅側重于考慮黑啟動階段的空充母線的過電壓問題，郭裊、祖光鑫在《基于ADPSS電磁暫態仿真的黑龍江電網供電能力恢復初期過電壓問題研究》中針對黑龍江電網搭建黑啟動路徑的電磁暫態仿真模型，并計算分析了恢復供電過程中的220kV母線過電壓情況。未發現黑啟動電源啟動后帶動附近電廠輔機啟動過程進行仿真分析的文獻，而實際黑啟動試驗表明在帶動附近電廠輔機過程中電動機將消耗巨大的功率，導致系統的電壓和頻率受到巨大沖擊，嚴重影響對黑啟動結果的評價。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種考慮單電源帶動多種輔機的黑啟動建模方法，本發明在已有的黑啟動建模基礎上增加了對單電源帶動火電廠多種主要輔機的建模研究，分別建立了鍋爐給水泵、凝結水泵、送風機、引風機、磨煤機的電磁暫態模型，對黑啟動成功后帶動火電廠多個輔機運行的過程進行仿真計算，將計算結果納入黑啟動方案的評價，該方法可以豐富對黑啟動試驗方案的評價依據，大大提高黑啟動仿真建模的準確性和參考價值。具體技術方案如下：

一種考慮單電源帶動多種輔機的黑啟動建模方法，包括以下步驟：

S1：根據黑啟動方案搭建單電源帶動多種輔機的黑啟動多源小系統模型，包括單電源模型、若干空充母線模型、輔機模型；所述單電源模型、若干空充母線模型、輔機模型依次連接，其中輔機模型包括鍋爐給水泵、凝結水泵、送風機、引風機、磨煤機的電磁暫態模型；

S2：制定單電源對黑啟動多源小系統模型進行分段啟動的仿真方案，在各空充母線模型和輔機模型中加入時控元件，分別設置時控元件的開斷時刻，用于模擬黑啟動多源小系統模型中各元件的啟動順序；

S3：對建立的單電源帶動多種輔機的黑啟動多源小系統模型進行電磁暫態仿真計算，根據仿真輸出的黑啟動電源的發電機的機端電壓、定子電流是否超過額定值，判斷仿真方案中的發電機組是否會產生自勵磁；

根據仿真輸出各空充母線電壓是否超標，判斷仿真方案中的各段空載線路是否會產生過電壓；

根據輔機的極端電壓及系統頻率判斷仿真方案中的黑啟動多源小系統模型是否會發生低頻振蕩。