浅谈电力系统黑启动方案

杨扬

摘 要：在国家经济建设用电需求急速增长的大环境下，电网供电形势严峻，大范围停电事故时有发生。为保证地区用电安全，各大电力企业都编制有针对本系统的重新启动方案即黑启动方案，以应对可能发生的重大事件，在发生停电事故的情况下及时采取有效措施，将系统重新连接，迅速恢复供电。文章围绕电力系统黑启动方案编制工作，分析了电力系统重新启动恢复供电过程中面临的困难和问题，强调了编制黑启动方案需要注意的特别事项，最后对编制黑启动方案工作中可能遇到的技术问题提出自己的见解。

关键词：电力系统；黑启动；方案

引言

随着社会发展水平的提高，人类生产、生活等社会活动对电能的依赖程度逐渐加深。现代社会，电力资源的安全稳定已经成为对国家经济建设、社会稳定、国防安全、群众生活有着至关重要影响的基础性因素。改革开放以来，我国电力事业实现了飞跃式发展。电力系统建设日渐完善，在国民经济建设中发挥了重要作用。但在电网发展建设的同时，电力需求也在飞速增长。电力供应局势依然非常紧张。同时，电网规模庞大，结构复杂，给电力供应安全带来巨大挑战。尽管电力单位采取了各类保障措施，但电力安全事故仍然时有发生。因此，在电力系统发生事故停运的情况下，如何在不影响其他电网，使用故障电网自身有启动能力的机组带动无启动能力的机组，从而迅速恢复供电，将停电的负面影响降低到最小程度，是电力企业当前深入研究的重要课题。这种在电网因故停电情况下，通过电网自身部分启动带动整体启动恢复供电的过程称为电力系统黑启动。黑启动是电力系统安全保障的重要措施，更是电力部门技术实力的结晶。电力系统黑启动的有效实施，离不开科学完善的黑启动方案设计。电力系统黑启动首先要明确黑启动电源，然后在根据具体情况设计符合要求的黑启动实施方案。通常情况下是将电力系统分为若干区域，各个区域通过自身黑启动恢复供电，然后彼此连接，最终达到整个电力系统恢复供电的结果。

1 电力恢复过程中面临的问题和困难

现代电力系统结构非常复杂，分布范围极广，一旦发生事故极易引发大规模停电，如果不能及时恢复就会给当地生产、生活造成严重威胁，乃至产生巨额经济损失。尽管目前电力设施历经多年发展、更新，技术水平已经较为先进，自动化程度很高。但由于不可预料的因素大量存在，使得大范围停电恢复依然是一项非常困难的任务，需要解决许多問题。当前电力系统停电恢复面临的问题有如下几个方面。

1.1 调度人员停电事故处理经验相对缺乏，难以在短时间内作出适当应对措施。调度人才的培养是一个长期的过程。由于大范围停电对某个地区来说并非频繁发生，所以电力调度人员普遍缺乏对大型停电事故的实践经验。一旦事故发生，在极其紧张的环境下难以迅速作出准确恰当的应对，从而影响了事故处理的效率。为保证事故发生后能够得到及时有效的妥善处理，电力单位必须提前制定出有针对性的应急预案，根据可能发生的问题编制切实可行的防范处理方案。当事故发生时，调度人员能够按照预案立即采取措施，控制事故事态发展，减少损失，恢复生产。预案的科学性、完整性和可行性直接关系到事故处理的结果。任何一个疏漏，都可能导致严重后果。在编制应急预案时，必须尽可能考虑全面，确保预案的执行效果。

1.2 事故发生时信息处理量过大，调度运行人员人手不足，难以及时进行分析、处理，影响事故处理。

1.3 发生大规模停电事故时，瞬间剧增的庞大信息量不仅令调度人员难以应对，也会让调度系统的计算机设备运行步履维艰，信息运算速度大幅下降，甚至在事故发生后相当一段时间里都不能发挥应有效用。

2 电力系统黑启动方案编制过程中需要注意的事项

完整性、周密性和不断完善是电力系统黑启动方案编制工作的三个主要特征。在编制黑启动方案时，要在充分了解、掌握电力系统实际情况的前提下，全面预估可能发生的问题，并有针对性的提出解决措施。问题要考虑全面，防止疏漏。措施要由针对性、切实可行，保证效果。方案编制基本完成后要根据电网运行情况不断加以完善更新，使之更具有实效性。当停电事故发生时，调度运行人员可以根据黑启动方案迅速做出正确的应对措施，确保供电迅速顺利恢复。在编制电力系统黑启动方案时，有以下几个问题需要注意。

2.1 电力系统重新启动恢复供电的过程必须可控。大范围停电发生后系统许多部分都处于非正常状态，重新启动的过程实际上就是让这些部分回到正常应有状态的过程。这个过程非常敏感，任何一个失误的发生，不仅对恢复供电无利，而且有可能使事态进一步恶化。因此，系统的重启动必须处于全程可控状态之下。这需要编制黑启动方案时，每一个步骤、过程都必须经过深思熟虑，确保切实可行、安全可靠。这样才能最大限度降低调度运行人员在执行方案时发生失误的可能性，确保系统启动安全。

2.2 电力系统重启动过程中的最初阶段，生产一线要主动执行黑启动方案。由于停电事故发生后，调度运行人员需要处理的信息量极为庞大，难以迅速对一线进行有效指挥。在这种情况下，一线值班人员要主动执行起启动方案，减少延迟时间，减少调度人员工作压力，由于独立运作，对于减少因为事故发生时信息传递不畅造成的负面影响也很有帮助。

2.3 在编制黑启动方案时，要从电网实际情况出发，将其适当划分成若干单元，各个单元能够独立实现黑启动，然后通过调度中心实现并列，以加速全系统的恢复过程。

2.4 确保黑启动方案编制的严密性和准确性。电力系统结构复杂，组成设备和影响因素繁多，必须要在对系统设备、结构、影响因素、运行情况等信息有着全面充分的了解和掌握的基础上编制启动方案。方案规定的措施、操作，必须保证规范性、准确性和安全性，严禁对启动过程有较大影响的操作发生遗漏或错位。

3关于编制电力系统黑启动方案技术问题的一些看法

3.1 启动电源

启动电源是电力系统黑启动工作中的基础要素。水电机组是最为适合的启动电源。在黑启动过程中，有可能在小机组以长线路接入系统时导致自励磁或产生偏高的末端电压，为防止发生问题，应提前接入就地符合。此外，火电机组也可以用作启动电源，前提是具有热态再启动功能，并控制好工作时间。

3.2 无功功率平衡

通常解决电力系统恢复过程中无功功率平衡问题的途径有两种。二者的区别是超高压电网恢复的时机。超高压电网恢复顺序排在整个系统恢复过程的最后，有利于降低超高压电网恢复时产生的负面影响，但恢复周期所需时间较长。超高压电网恢复顺序排在整个系统恢复过程的前面，有利于缩短恢复周期，但技术要求更高。

3.3 其他问题

3.3.1 断路器对环境温度较为敏感，冬季气温低，往往实施保温措施，一旦发生停电时间过长，断路器内部气体会产生凝结现象，引发断路器失灵。

3.3.2 部分具有遥控、遥测功能的系统，其直流电源供电时间不超过2小时，如果停电时间过长会使得这些设备失去工作能力。

4 结束语

电力系统黑启动是电网安全的重要保障。由于涉及内容广泛，影响因素众多，一直以来都是电力系统的重点难题。做好电力系统黑启动，不光要解决技术问题，更要在管理上予以高度重视。电力企业要高度重视电力系统黑启动的重要作用，认真编制、不断完善适合本系统电网的黑启动方案，为突发事故停电下快速重建系统，恢复电力供应作出保障。

参考文献

[1]韩祯祥.电力系统稳定[M].北京：中国电力出版社，1995：123-145.

[2]朱声石.高雎电网继电保护原理与技术[M].北京：中国电力出版社，1995：231-235.