论文摘要
上个世纪六十年代以来,各国相继发生了多起大规模停电事故,波及范围广、停电时间长,严重影响了人们的正常生活,造成了巨大的社会影响和经济损失。虽然大停电事故发生的概率极小,但从根本上讲,大停电事故是不可避免的。所以,研究大停电事故后如何进行快速有效的电力系统恢复具有非常重要的意义。电力系统恢复过程复杂,涉及诸多技术问题。恢复过程中,恢复操作可能对系统频率和电压造成很大冲击,而恢复初始阶段弱联系的小系统结构则加大了这种冲击力度,可能使系统频率和电压超出允许的安全范围而延缓黑启动进程,甚至导致系统恢复失败。为了保证系统快速恢复,减少大停电损失,必须对恢复过程中的频率及电压问题进行研究和仿真分析。针对抽水蓄能机组远方起动大型火电机组辅机的过程,本文提出了一种系统频率估计的解析方法,根据调速器软反馈放大倍数远大于硬反馈放大倍数的特点,对抽水蓄能机组的传递函数进行化简,并利用经验公式从感应电动机铭牌参数中获取计算参数,通过对抽水蓄能机组和火电机组辅机组成的小系统模型进行拉氏反变换得到系统频率的解析表达式。算法具有所需参数少、计算速度快的特点。与电力系统仿真计算软件PSCAD/EMTDC的仿真结果对比表明,系统最低频率偏差很小。以山东电网实际黑启动预案为例,利用PSCAD/EMTDC对泰山电站#1机组启动石横电厂#5机组的过程进行了仿真。在这一过程中,泰山电站#1机组首先远方空充石横电厂#5机组的厂用母线和启备变,然后逐步起动厂用负荷,最后在石横电厂#5机组成功启动之后的适当时刻进行并列操作,从而实现泰山电站#1水电机组与石横电厂#5火电机组的并网运行。在起动石横电厂#5机组厂用负荷的仿真中,空充线路时分别按照分段空充线路和一次空充全部线路两种情况进行计算,没有发现空载线路合闸操作过电压和空充变压器谐振过电压现象,起动石横电厂#5机组的最大辅机—给水泵时系统频率、电压处于安全范围之内。在并列操作仿真中,通过分析发现若在并列之前投入适当的负荷量,并尽量减小并列点两侧的频率差可以减少并列操作对机组的冲击程度。由于电力系统恢复过程极其复杂,调度人员缺乏足够的电力系统恢复经验,所以现代电力系统迫切需要一套能够辅助调度员做出决策的黑启动辅助决策支持系统。为保证系统生成方案的可行性,必须对感应电动机的起动过程进行校验。为此,本文编写了感应电动机起动对黑启动小系统冲击程度的校验程序,该程序具有快速校验感应电动机起动过程中系统频率及电压是否处于安全范围的功能,并可以作为单独的计算模块嵌入到黑启动辅助决策支持系统。