内蒙古电网区外电源黑启动方案制定及仿真分析

为了应对电网突发性大面积停电事故,开展了以区外电源作为黑启动电源点的内蒙古电网黑启动方案研究。根据内蒙古电网的结构特点,提出分别以华北电网500 k V变电站万全站和沽源站作为黑启动电源点的2种内蒙古电网黑启动方案。采用RTDS仿真软件对2种黑启动方案中线路可能出现的工频过电压、操作过电压进行了校核计算,验证了方案的可行性。同时分析了高压并联电抗器对线路过电压的影响,在黑启动初步送电方案的基础上,制定了内蒙古电网全面恢复供电的步骤和策略。     

基于PSCAD/EMTDC辽南电网黑启动方案研究

研究了辽宁电网在经受大扰动或故障而发生大面积停电事故后,辽南电网利用网内自启动能力水电机组启动没有自启动能力的电厂,最终实现整个电力系统恢复正常运行状态的过程,利用PSCAD仿真程序建立黑启动暂态仿真模型,对黑启动方案进行仿真计算,提出了黑启动方案的路径,并通过对黑启动过程中发电机自励磁、过电压、谐振、频率和电压稳定等问题进行了计算和分析,得出太平哨电厂作为黑启动电源条件为启动2台机组,并论证了太平哨电厂作为辽南电网黑启动电源是可行的。     

黑启动方案制定及决策支持实用系统

结合四川电网的具体情况,研究了黑启动路径生成、启动初期负荷恢复策略,探索体现负荷恢复数量和恢复速度的实用方法,以及黑启动操作过程中的暂态稳定、过电压等问题的自动校核技术。在此基础上开发了一套电网大停电后恢复方案制定及决策支持实用化系统。利用该系统制定了四川电网大停电后恢复方案,给出了典型水电机组作为黑启动电源在启动初期的负荷冲击量参考值以及黑启动初期建议的恢复策略。     

基于VSC-HVDC的线路过电压抑制策略研究

在电力系统发生大停电事故后的恢复过程中,控制启动方案中的重要因素即充电空载长线路时的工频过电压与合闸空载长线路时的操作过电压,分析了电压源换流器直流输电(VSC-HVDC)技术用于联网的优势,及由空载长线路电容效应引起的工频过电压与合闸空载线路引起的操作过电压的形成机理;提出利用联网的VSC-HVDC抑制空载长线路工频过电压与操作过电压的概念以及相应的过电压控制策略与系统并建立了联网的VSC-HVDC启动空载线路的数学模型。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,VSC-HVDC能够有效抑制空载线路的工频过电压与操作过电压。     

电力系统扩展黑启动方案的研究

电力系统全停电后的黑启动恢复问题是系统安全防御的重要课题,科学合理的黑启动方案对于实现系统全停后的快速恢复具有重要意义。鉴于目前有些系统的黑启动电源有较大容量及较好的运行调节性能,提出一个黑启动电源同时启动多个被启动电厂的扩展黑启动策略。以黑启动形成的系统在一个时间段内机组发电量的加权和最大为优化目标,综合考虑被启动机组的启动约束及系统的运行约束,建立扩展黑启动方案优化模型,并将此优化问题转化为一个二维背包问题,结合最短路径法与回溯算法对扩展黑启动方案进行优化。最后,以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例验证所提方法的有效性。     

内蒙古500kV电网黑启动方案分析

基于内蒙古电网黑启动方案（即通过万家寨水电站启动准大电厂）,提出500 kV主网恢复送电的2种方案：一是先给重要负荷送电、后启电厂;二是先启电厂、后给重要负荷送电,并对2种方案下的工频过电压和操作过电压进行仿真计算分析。得出结论：方案1需在宁格尔侧加装无功补偿装置;方案2可直接利用现有的电网进行黑启动,较方案1更安全,为内蒙古500 kV电网黑启动的最佳方案。     

电网黑启动过程控制技术研究

电力系统大面积停电事故后的黑启动恢复控制研究,是保证电力系统安全运行的重要课题。电网黑启动过程中,经常会遇到启动大功率异步电动机的情况,从而威胁黑启动初始阶段小系统的稳定运行。针对黑启动初始阶段,在小系统空载运行的情况下的过电压及带负荷能力问题,利用RTDS实时仿真系统并结合试验数据进行了仿真研究,分析了可能导致电网事故的相关因素,认为冲击无功及有功变化趋势是黑启动中影响小系统稳定的关键因素。     

黑启动过程中操作过电压分析

在制定电力系统黑启动方案过程中,为验证方案的可行性,需要对黑启动方案进行各项技术指标（发电机的自励磁、空充线路过电压、频率和电压稳定问题等）的校验,以便成为黑启动方案的备选方案,其中空载线路合闸操作过电压的校验便是其中较为重要的一项。对电力系统黑启动过程中的操作过电压问题进行了理论分析,并用MATLAB／SIMULINK软件进行仿真,将计算结果和仿真结果进行了对比,证明了在黑启动恢复过程中对空载线路进行合闸操作存在过电压的可能,最后结合河北南网的实际情况,用河北南网的某一黑启动方案进行验证,证明了理论分析的正确性,同时提出了抑制空载线路过电压的措施。     

山东电网500kV系统黑启动试验方案研究

研究山东电网500 kV系统黑启动试验,确定黑启动电源和方案。分析黑启动过程中的发电机自励磁、工频过电压、频率和电压稳定、厂用负荷恢复以及小系统的稳定性等问题,首次提出利用零起升压方式进行通道恢复的概念和方法,并进一步分析黑启动过程中应注意的问题。山东电网500 kV系统黑启动试验的成功证明所选方案及分析计算的有效性和合理性。     

天津电网黑启动试验研究

研究了天津电网的黑启动方案,确定了黑启动电源和方案。分析了黑启动过程中的发电机自励磁、工频过电压、合空线操作过电压、频率和电压稳定、逐步恢复厂用负荷以及小系统的稳定性等问题,并进一步分析了黑启动过程中应注意的问题。天津电网黑启动试验验证了文中所选择的方案及分析计算的有效性和合理性。     

黑启动过程中操作过电压的仿真计算

黑启动决策支持系统帮助制定黑启动路径,可以减轻黑启动方案制定所耗费的时间、人力和物力。但是启动方案必须经过各项校验才能成为备选方案。空载线路合闸过电压的校验便是其中较重要的一项。为了把过电压校验集成到统一的黑启动决策支持系统平台下,建立了黑启动过程中操作过电压研究的输电线路的贝杰龙模型和避雷器的分段线性化数学模型,利用取中值的方法解决了非线性元件引发的仿真算法中数据振荡问题,编制了操作过电压的数值仿真程序,对避雷器的作用进行了分析,并将仿真结果与EMTP和RTDS的仿真结果进行了比较,最后证明所开发程序的正确性,同时说明在黑启动过程中空充输电线路时,避雷器能够有效地降低过电压而提高黑启动成功的几率。此模型和计算程序已用于河北南网黑启动决策支持系统中。     

电力系统黑启动分析

简述了电力系统黑启动的一些原则,分析了对黑启动方案应进行的自励磁、过电压等电气计算,介绍了黑启动负荷恢复中需要注意的一些事项和黑启动对二次系统、初始状态的要求,并讨论了目前的研究热点--黑启动决策支持系统.     

基于电压源换流器HVDC联网的受端电网扩展黑启动方案

结合电压源换流器高压直流(VSC-HVDC)输电系统向受端无源电网供电时的稳态运行特点,提出基于VSC-HVDC联网的受端电网扩展黑启动的优化决策方法。在分析黑启动过程中VSC-HVDC逆变器采用定交流电压控制策略下运行特性的基础上,提出拟进相运行能力及其裕度两个指标来反映换流器吸收充电无功功率和抑制工频过电压的能力。进而考虑VSC-HVDC的影响,在扩展黑启动多目标优化模型中,引入反映系统整体无功功率水平的目标函数及VSCHVDC稳态运行的约束条件,通过快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)和模糊熵权法得到最优扩展黑启动恢复方案。最后采用电磁暂态仿真软件(PSCAD/EMTDC)建模,并基于修改的新英格兰10机39节点系统仿真证明了VSC-HVDC在黑启动初期的优越性。     

电厂黑启动方案及其系统试验

电网全部或部分因故障停运后,采用黑启动方案,通过系统中具有自启动能力的机组带动无自启动能力的机组,可实现整个电网的恢复。介绍了贵州引子渡电厂黑启动方案的理论依据和实施过程。对恢复方式中可能出现的过电压、自励磁等问题进行了分析计算,同时介绍了黑启动过程中为确保黑启动顺利完成应注意的有关负荷调整、频率电压控制、继电保护配合等重要问题,并给出了引子渡电厂黑启动方案具体实施的4个具体步骤:试验方式调整、电厂自带厂用电、地区网恢复部分负荷、电网完整性恢复。描述了该电厂2005年的具体试验过程及实时运行状况。试验结果表明,该方案具有可操作性,可作为系统全停后快速启动的一种应急预案。     

支撑电网黑启动的风光储新能源电站协调控制策略

针对局部风光资源丰富地区大停电黑启动的方案,首先建立了风光储新能源电站黑启动控制模型,研究其支撑电网黑启动的过程,储能系统作为主电源保证黑启动过程中系统电压和频率稳定。其次,提出了一种风光机组负荷跟踪功率协调控制策略,当风光出力不足时,风光机组采用最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法,储能系统作为主电源负责微电网功率的平衡;当风光出力足够时,风机根据光伏出力的变化进行减载运行,有效跟踪负荷功率变化,减少储能充电功率。该控制策略不但可减少储能系统充放电转换次数提高储能系统使用寿命,还能大大降低黑启动中储能系统配置容量,提高经济效益。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory仿真平台搭建了风光储新能源电站控制模型,仿真验证了风光储新能源电站作为电网黑启动电源的可行性和所提控制策略的有效性。     

海上风电场黑启动系统的风柴协同控制策略

在风电平价上网政策的推动下中国海上风电场建设加速,未来大规模的海上风电场将会成为沿海地区局域电网的重要供电电源。当沿海局域电网发生大停电时,海上风电场若具备作为黑启动电源的能力将显著加快电网恢复过程。为启动沿岸无黑启动能力的火电机组,文中提出了利用海上风电场配置的小容量辅助柴油发电机作为支撑电源启动海上风电机组,后经主变压器和高压海底电缆向陆上火电机组供电的黑启动方案。为改善黑启动系统的频率调节能力以及在投入高压海底电缆时维持系统电压稳定,分别提出一种风柴协同调频控制和一种考虑柴油发电机功率极限的动态无功补偿控制,后者利用了风机网侧变流器(WGSC)作为静止无功发生器(SVG)运行。最后在PSCAD/EMTDC上依据实例搭建了海上风电场黑启动模型,验证了所提方案及策略的可行性和有效性。     

基于有序二元决策图的黑启动分区搜索策略

合理的黑启动分区可以实现多区域分区并举的启动,加快系统恢复进度。该文对黑启动分区进行了研究,建立了黑启动合理分区的定义和数学模型,并将该模型转化为布尔函数。设计和开发了一种基于两阶段的黑启动分区搜索算法。在第1阶段,采用有序二元决策图(ordered binary decision diagram, OBDD)表示法来降低解空间;在第2阶段,利用安全分析等工具在收缩后的解空间内计算最优的分区方案。提出的算法可分阶段进行,因此具有很好的在线应用前景。针对IEEE标准系统和海南电网进行了深入的数值仿真研究,证明了模型和算法的有效性。