[发明专利]一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法

说明书

本发明涉及电力系统安全运行领域，具体涉及一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法，本发明针对黑启动成功后带动附近电厂的辅机阶段进行建模，并从发电机自励磁、空载线路过电压及带动辅机过程中的低频振荡三个主要方面进行黑启动方案分析评估，用波形图的方式明确展示黑启动过程中的暂态响应特性，作为判断模型对应的黑启动方案是否安全的可靠的有力依据。本发明基于已有的黑启动建模仿真分析母线过电压问题，通过对火电厂多种主要辅机进行建模，增加了对黑启动方案中黑启动电源启动具备供电能力后带动相邻电厂启动的电网恢复过程的仿真分析，实现了对黑启动方案全过程的潜在风险发掘，大大提高黑启动仿真建模的全面性、准确性和参考价值。

技术领域

本发明涉及电力系统安全运行领域，具体涉及一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法。

背景技术

大停电是电力系统一直以来面临的严重威胁，随着电力系统规模的日益扩大、间歇性新能源的高比例接入以及社会对电力供应依赖程度的不断提高，大停电事故造成的影响也越来越大，黑启动作为大停电事故的安全防御重要措施之一，对于减轻恢复负荷负担、加快电力系统恢复速度、减小大停电事故带来的恶劣影响具有重要意义。

黑启动过程是电网运行的一种非正常的特殊运行方式，在电力系统大范围失电的情况下，依靠选定的自启动机组维持电压和频率的稳定并带动其他无自启动能力的机组恢复供电。整个过程分为黑启动阶段、网络重构阶段、负荷恢复阶段三个阶段，在黑启动阶段成功后，下一步是送电给启动电源的附近电厂，带动其辅机运行，使附近电厂的电源尽快开机形成一个相对于单一电源更稳定的多电源小系统。由于黑启动工况复杂，会出现意想不到的事故和问题，尤其是黑启动电源启动具备供电能力后带动相邻电厂启动实现以点带面的电网恢复过程中，有必要对整个过程进行仿真分析以提前发现潜在故障，从而制定应对措施。然而目前已有的对电力系统黑启动方案仿真建模的研究仅侧重于考虑黑启动阶段的空充母线的过电压问题，郭袅、祖光鑫在《基于ADPSS电磁暂态仿真的黑龙江电网供电能力恢复初期过电压问题研究》中针对黑龙江电网搭建黑启动路径的电磁暂态仿真模型，并计算分析了恢复供电过程中的220kV母线过电压情况。未发现黑启动电源启动后带动附近电厂辅机启动过程进行仿真分析的文献，而实际黑启动试验表明在带动附近电厂辅机过程中电动机将消耗巨大的功率，导致系统的电压和频率受到巨大冲击，严重影响对黑启动结果的评价。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法，本发明在已有的黑启动建模基础上增加了对单电源带动火电厂多种主要辅机的建模研究，分别建立了锅炉给水泵、凝结水泵、送风机、引风机、磨煤机的电磁暂态模型，对黑启动成功后带动火电厂多个辅机运行的过程进行仿真计算，将计算结果纳入黑启动方案的评价，该方法可以丰富对黑启动试验方案的评价依据，大大提高黑启动仿真建模的准确性和参考价值。具体技术方案如下：

一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法，包括以下步骤：

S1：根据黑启动方案搭建单电源带动多种辅机的黑启动多源小系统模型，包括单电源模型、若干空充母线模型、辅机模型；所述单电源模型、若干空充母线模型、辅机模型依次连接，其中辅机模型包括锅炉给水泵、凝结水泵、送风机、引风机、磨煤机的电磁暂态模型；

S2：制定单电源对黑启动多源小系统模型进行分段启动的仿真方案，在各空充母线模型和辅机模型中加入时控元件，分别设置时控元件的开断时刻，用于模拟黑启动多源小系统模型中各元件的启动顺序；

S3：对建立的单电源带动多种辅机的黑启动多源小系统模型进行电磁暂态仿真计算，根据仿真输出的黑启动电源的发电机的机端电压、定子电流是否超过额定值，判断仿真方案中的发电机组是否会产生自励磁；

根据仿真输出各空充母线电压是否超标，判断仿真方案中的各段空载线路是否会产生过电压；

根据辅机的极端电压及系统频率判断仿真方案中的黑启动多源小系统模型是否会发生低频振荡。