CN110165704A - 一种电网的黑启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种电网的黑启动方法，用于避免投空载主变存在谐振现象，出现较严重的谐振过电压或高幅值的励磁涌流，导致发电机过压保护或过流保护动作而使断路器跳闸的问题，从而提高电网黑启动的成功率。本发明实施例方法包括：保持所述第一断路器及所述第一开关处于通路状态；保持所述第二断路器及所述第二开关处于通路状态；将所述燃机发电机退出低电压保护及低频保护；启动所述燃机发电机，使得所述燃机发电机和所述外部电网母线零起升压至对应的额定电压。

Description

一种电网的黑启动方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种电网的黑启动方法。

背景技术

电力系统黑启动指整个电网因故障停电后，不依赖别的电网的帮助，通过系统中具有自启动能力的机组的启动，带动无自启动能力的机组，逐步扩大电力系统的恢复范围，最终实现整个电力系统的恢复。

现有技术中，在对电网黑启动时，一般是先启动有自启动能力燃机发电机组，待燃机发电机的电压升至额定电压(10kv)后，达到孤岛并网条件，启动自动并网程序，合上燃机发电机出口开关，以通过主变压器升压至外部电网母线的额定电压(110kv)，而燃机发电机(出口电压10kv)通过主变升压至外部电网母线电压(110kv)的过程中，因投空载主变存在谐振现象，极易出现较严重的谐振过电压或高幅值的励磁涌流，致使发电机过电压保护或过流保护动作，导致黑启动(机组自启动)失败。

发明内容

本发明实施例提供了一种电网的黑启动方法，用于避免在发电机机端因谐振过电压或主变压器励磁涌流过大情况下出现断路器跳闸的问题，提高电网黑启动的成功率。

本申请实施例提供了一种电网的黑启动方法，其中，燃机发电机通过第一断路器及第一开关与主变压器连接，所述主变压器通过第二断路器及第二开关并入外部电网母线，该方法包括：

保持所述第一断路器及所述第一开关处于通路状态；

保持所述第二断路器及所述第二开关处于通路状态；

将所述燃机发电机退出低电压保护及低频保护；

启动所述燃机发电机，使得所述燃机发电机和所述外部电网母线电压的零起升压至对应的额定电压。优选的，在启动所述燃机发电机之前，所述方法还包括：

检查所述燃机发电机的检无压继电器，确保所述燃机发电机无电网电压。

优选的，在启动所述燃机发电机之前，所述方法还包括：

将所述燃机发电机的并网模式切换至孤立-无差模式。

优选的，所述方法还包括：

将所述燃机发电机退出50BF失灵保护。

优选的，所述启动所述燃机发电机，使得所述燃机发电机和所述外部电网母线升压至对应的额定电压，包括：

启动所述燃机发电机；

检查所述燃机发电机的参数是否位于第一预设范围内；

若位于所述第一预设范围内，则检查所述燃机发电机的转速是否达到第二阈值；

若达到所述第二阈值，则将所述燃机发电机和所述外部电网母线电压零起升压至对应的额定电压。

优选的，所述燃机发电机的参数包括：所述燃机发电机的EGT分布及振动参数。

优选的，在将所述燃机发电机和所述外部电网母线电压零起升压至对应的额定电压之后，所述方法还包括：

将所述燃机发电机投入低电压保护、低频保护。

优选的，在将所述燃机发电机和所述外部电网母线电压零起升压至对应的额定电压之后，所述方法还包括：

将所述燃机发电机投入50BF失灵保护。

优选的，所述第二阈值为3000转/分。

优选的，在启动所述燃机发电机之前，所述方法还包括：

将电力机车通过第三开关连接至燃机厂用母线；

启动所述电力机车，使得所述电力机车通过所述燃机厂用母线供电至所述燃机发电机的辅机设备，以启动所述燃机发电机的辅机设备。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本申请实施例中，是在启动燃机发电机前，将第一断路器01、第一开关01-2、第二断路器101、第二开关101-2保持通路状态，这样，燃机发电机在启动升压的过程中，燃机发电机及主变压器都为零起升压的过程，即由0V逐渐升压至额定电压的过程，这样，主变压器中的电压也是从0V逐渐升压至到110kv的过程，从而避免了主变压器的铁芯中的磁通量突变，也避免了在主变压器中产生较高谐振电压，以达到将燃机发电机及主变压器顺利升压至外部电网母线的额定电压(110kv)，提高了黑启动的成功率。

附图说明

图1为本申请实施例中一种电网的黑启动方法的一个实施例示意图；

图2为本申请实施例中燃机发电机与主变压器及外部电网母线之间的电路结构图；

图3为本申请实施例中一种电网的黑启动方法的另一个实施例示意图；

图4为本申请实施例中一种电网的黑启动方法的另一个实施例示意图；

图5为本申请实施例中一种电网的黑启动方法的另一个实施例示意图；

图6为本申请实施例中一种电网的黑启动方法的另一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电网的黑启动方法，用于避免在发电机机端因谐振过电压或主变压器励磁涌流过大情况下出现断路器跳闸的问题，提高电网黑启动的成功率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为避免在现有技术中，燃机发电机升压至额定电压，然后合上燃机发电机的出口开关，通过主变压器升压至外部电网母线额定电压的过程中，因投空载主变存在的谐振现象，本申请实施例提出了一种电网的黑启动方法，用于避免出现较严重的谐振过电压或高幅值的励磁涌流，从而提高电网黑启动的成功率。

为方便理解，下面对本申请实施例中电网的黑启动方法进行描述，为方便描述，图2示出了燃机发电机与主变压器及外部电网母线之间的电路结构图，其中，#1号燃机发电机通过第一断路器01及第一开关01-2与#1号主变压器连接，且#1号主变压器中性点通过接地开关接地，#1主变压器通过第二断路器101及第二开关101-2并入外部电网母线，电力机车通过第三开关02与燃机厂用母线(通用为380V)连接，以运行燃机发电机的辅机设备。

具体请参阅图1，本申请实施例中一种电网的黑启动方法的一个实施例，包括：

101、保持所述第一断路器及所述第一开关处于通路状态；

本实施例是在外界电网处于瘫痪状态，通过启动燃机发电机，同时燃机发电机通过主变压器进行升压，并入外部电网母线的过程。

具体的，本实施例在燃机发电机启动前，保持第一断路器01及第一开关01-2处于通路状态，然后执行步骤102，优选的，第一开关01-2为隔离开关。

102、保持所述第二断路器及所述第二开关处于通路状态；

在启动燃机发动机前，还需进一步保持第二断路器101及第二开关101-2处于通路状态，优选的，第二开关101-2也为隔离开关。

103、将所述燃机发电机退出低电压保护及低频保护；

将第一断路器01、第一开关01-2、第二断路器101、第二开关101-2保持通路状态后，将燃机发电机退出低压及低频保护，因为低压及低频保护是为了在燃机发电机的电压及频率过低时，切断第一断路器01，以保护燃机发电机的指令，而本实施例中，在启动#1号燃机发电机前，需要将第一断路器01保持通路状态，故本实施例，在启动#1号燃机发电机前，需要将燃机发电机退出低压及低频保护，以保证第一断路器01保持通路状态。

需要说明的是，本实施例中的低压保护及低频保护的阈值，根据机组的不同，可以进行自定义设置，此处不做具体限制。

104、启动所述燃机发电机，使得所述燃机发电机和所述外部电网母线升压至对应的额定电压。

将第一断路器01、第一开关01-2、第二断路器101、第二开关101-2保持通路状态，燃机发电机退出低压及低频保护，启动#1号燃机发电机，使得燃机发电机和外部电网母线的电压升压至对应的额定电压。

区别于现有技术中，先启动燃机到3000转，燃机发电机的电压升压至的额定电压(10kv)后，然后合上第一断路器01，相当于空载投入#1号主变压器，极易出现较严重的谐振过电压或高幅值的励磁涌流，致使发电机过电压保护或过流保护动作而使断路器跳闸，出现并网失败的问题。

本申请实施例中，是在启动燃机发电机前，一直将第一断路器01、第一开关01-2、第二断路器101、第二开关101-2保持通路状态，然后直接启动燃机，燃机发电机及主变压器都为零起升压的过程，即由0V逐渐升压至额定电压的过程，这样，主变压器也是从0V逐渐升压至到110kv的过程，从而避免了主变压器的铁芯中的磁通量突变，也避免了在主变压器中产生谐振电压，以使得燃机发电机的电压顺利升压至外部电网母线的额定电压(110kv)。

本申请实施例中，在对燃机发电机黑启动前，将第一断路器、第一开关、第二断路器、第二开关保持通路状态，并且将燃机发电机退出低压及低频保护，从而保持在燃机发电机启动的过程中，第一断路器01、第一开关01-2，一直保持通路状态，这样，燃机发电机及主变压器都是零起升压的过程，也即燃机发电机是从0V逐渐升压至额定电压(10kv)，主变压器也是从0V逐渐升压至额定电压(110kv),从而避免了主变压器铁芯中的磁通量发生突变，也避免了在主变压器中产生谐振电压，以使得燃机发电机的电压顺利升压至外部电网母线的额定电压，从而提升黑启动的成功率。

基于图1所述的实施例，在启动燃机发电机之前，还可以执行以下步骤，以进一步确保燃机发电机的安全，具体请参阅图3，本申请实施例中一种电网的黑启动方法的另一个实施例，包括：

301、检查燃机发电机的检无压继电器，确保外部电网母线无电压；

在对燃机发电机零起升压前，为了确保燃机发电机的正常启动，还可以进一步检查燃机发电机的检无压继电器，以确保外部电网母线无电压，保证燃机发电机正常启动。

302、将燃机发电机的并网模式切换至孤立-无差模式；

在电网正常时，燃机发电机一般是切换到自动准同期模式，该模式要求发电机输出与外部电网母线必须满足电压相等、电压相位一致、频率相等的情况下启动并网，若与外部电网电压相位不一致：则会产生很大的冲击电流，使发电机烧毁，或使端部受到巨大电动力的作用而损坏；若频率不等，则会产生拍振电压和拍振电流，使发电机产生机械振动。

而在外部电网供电瘫痪，即电网全黑时，因为外部电网无电压，需要将燃机发电机的并网模式切换至孤立-无差模式，该模式下，燃机发电机为孤网运行模式，即取消上述自动准同期模式下发电机输出与外部电网母线的电压、电压相位及频率等参数的比较过程，从而使得第一断路器01处于通路状态。

303、将燃机发电机退出50BF失灵保护；

为了进一步保证燃机发电机的安全，在燃机发电机故障应断开第一断路器01而未断开时，燃机发电机设置了50BF失灵保护，用于断开第二断路器101，从而使得燃机发电机得到保护。

而黑启动状态下，在不启动燃机发电机的情况下先合上第一断路器01，燃机发电机50BF失灵保护会误认为燃机发电机故障而第一断路器01未断开，而将第二断路器101断开，故此情况下需要将燃机发电机50BF失灵保护退出，使得第二断路器101保持通路状态。

基于图1所述的实施例，下面详细描述图1实施例中的步骤105，图4为图1实施例中步骤105的细化步骤：

401、启动所述燃机发电机；

在确保第一断路器01、第一开关01-2、第二断路器101、第二开关101-2处于通路状态时，启动燃机发电机，其中，燃机发电机的启动方式可以手动启动，或自动启动，此处对燃机发电机的启动方式不做具体限制。

402、检查所述燃机发电机的参数是否位于第一预设范围内，若是，则执行步骤403，若否，则执行步骤405；

在将燃机发电机和外部电网母线升压至额定电压前，还需检查燃机发电机的参数是否位于第一预设范围内，其中，燃机发电机的参数至少包括燃机发电机的EGT分布及振动参数(如振动频率、振动幅度等)，还包括检查燃机是否达到同步慢车，并在上述参数满足第一预设范围时，执行步骤403，若没有达到第一预设范围，则执行步骤405。

本实施例中，具体的第一预设范围可以根据燃机的功率不同，进行不同的自定义设置，此处对第一预设范围不做具体限制。

403、检查所述燃机发电机的转速是否达到第二阈值，若是，则执行步骤404，若否，则执行步骤405；

当燃机发电机的运行参数位于第一预设范围时，则说明该燃机的气动参数正常，然后进一步检查燃机发电机的转速是否达到第二阈值，一般情况下，第二阈值为3000转/分，因为3000转/分对应的电压频率为50HZ。

404、将所述燃机发电机和所述外部电网母线零起升压至对应的额定电压。

当燃机发电机的参数位于第一预设范围，且燃机发电机的转速达到第二阈值时，则将燃机发电机通过第一断路器01、第一开关01-2、#1号主变压器、第二断路器101、第二开关101-2、使得燃机发电机和外部电网母线零起升压至对应的额定电压。

405、执行其他流程。

当燃机发电机的参数不满足第一预设范围，或燃机发电机的转速未达到第二阈值时，则执行其他流程，此处不做具体限制。

基于图1至图4所述的实施例，在燃机发电机和外部电网母线零起升压至额定电压后，还可以执行以下步骤，具体请参阅图5，本实施例中一种电网的黑启动方法的另一个实施例，包括：

501、将所述燃机发电机投入低电压保护、低频保护；

为了在燃机发电机及外部电网母线升压至额定电压后，实现对燃机发电机的保护，则对燃机发电机投入低压保护及低频保护，即在燃机发电机输出的电压及频率，低于设置的低压保护及低频保护值时，自动断掉第一断路器01开关，使得对燃机发电机进行保护。

502、将燃机发电机投入50BF失灵保护。

为了进一步对燃机发电机的保护，可以在燃机发电机设置有50BF失灵保护时，进一步将燃机发电机投入50BF失灵保护，即在检测到燃机发电机故障，第一断路器01没跳开时，主动切掉第二断路器101，从而使得燃机发电机得到保护。

基于图1至图5所述的实施例，在燃机发电机启动前，还需要给燃机厂用母线(通用的为380V)送电，以启动燃机发电机辅机设备，所以还需要执行以下步骤，以实现对燃机发电机辅机设备的成功启动，具体请参阅图6，本实施例中一种电网的黑启动方法的另一个实施例，包括：

601、将电力机车通过第三开关连接至燃机厂用母线；

在燃机发电机启动前，为了使得燃机发电机能够成功启动，需要通过外接电源给燃机发电机的辅机设备提供动力电源，具体可以将电力机车(如柴油电力机车)通过第三开关02接入燃机厂用母线，从而使得电力机车与燃机厂用母线相连接，以通过燃机厂用母线给燃机发电机的辅机设备提供动力电源。

602、启动所述电力机车，使得所述电力机车通过燃机厂用母线供电至所述燃机发电机的辅机设备，以启动所述燃机发电机的辅机设备。

将电力机车连接至燃机厂用母线后，启动电力机车，使得电力机车通过燃机厂用母线(通用为380V)供电至燃机发电机的辅机设备，以启动燃机发电机的辅机设备。

本申请实施例，对燃机发电机启动前的辅机设备启动过程，做了详细描述，提高了本申请实施例的可实施性。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电网的黑启动方法，其特征在于，所述燃机发电机通过第一断路器及第一开关与主变压器连接，所述主变压器通过第二断路器及第二开关并入外部电网母线，所述方法包括：

保持所述第一断路器及所述第一开关处于通路状态；

保持所述第二断路器及所述第二开关处于通路状态；

将所述燃机发电机退出低电压保护及低频保护；

启动所述燃机发电机，使得所述燃机发电机和所述外部电网母线零起升压至对应的额定电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在启动所述燃机发电机之前，所述方法还包括：

检查所述燃机发电机的检无压继电器，确保所述燃机发电机无电网电压。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在启动所述燃机发电机之前，所述方法还包括：

将所述燃机发电机的并网模式切换至孤立-无差模式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述燃机发电机退出50BF失灵保护。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述启动所述燃机发电机，使得所述燃机发电机和所述外部电网母线升压至对应的额定电压，包括：

启动所述燃机发电机；

检查所述燃机发电机的参数是否位于第一预设范围内；

若位于所述第一预设范围内，则检查所述燃机发电机的转速是否达到第二阈值；

若达到所述第二阈值，则将所述燃机发电机和所述外部电网母线零起升压至对应的额定电压。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述燃机发电机的参数包括：所述燃机发电机的EGT分布及振动参数。

7.根据权利要求5所述的方法，在将所述燃机发电机和所述外部电网母线零起升压至对应的额定电压之后，所述方法还包括：

将所述燃机发电机投入低电压保护、低频保护。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在将所述燃机发电机和所述外部电网母线零起升压至对应的额定电压之后，所述方法还包括：

将所述燃机发电机投入50BF失灵保护。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二阈值为3000转/分。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在启动所述燃机发电机之前，所述方法还包括：

将电力机车通过第三开关连接至燃机厂用母线；

启动所述电力机车，使得所述电力机车通过所述燃机厂用母线供电至所述燃机发电机的辅机设备，以启动所述燃机发电机的辅机设备。