黑启动电机欠励保护导致的电压升高问题研究_贺星棋

第29卷第31期中国电机工程学报 V ol.29 No.31 Nov. 5, 2009

2009年11月5日 Proceedings of the CSEE ©2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. 67 文章编号：0258-8013 (2009) 31-0067-06 中图分类号：TM 621；TM 732 文献标志码：A 学科分类号：470⋅40

黑启动电机欠励保护导致的电压升高问题研究

贺星棋1，刘俊勇1，杨可2，谢连芳2

(1．四川大学电气信息学院，四川省成都市 610065；2．四川省电力公司，四川省成都市 610041)

Research of Over Voltage Caused by Under-excitation Limitation Actions in Black Start

HE Xing-qi1, LIU Jun-yong1, YANG Ke2, XIE Lian-fang2

(1. School of Electrical Engineering and Information, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan Province, China;

2. Sichuan Electric Power Company, Chengdu 610041, Sichuan Province, China)

ABSTRACT: This research aims to study over voltage induced by under-excitation limitation moves in black start of the power system. The mechanism of the abnormal voltage increase of the rotor was studied, and the relationship between the threshold of under-excitation limitation and the maximum non-loading length of the line was then derived through the analysis of the distribution parameters of the model system. A corresponding preventive measure was proposed. Its effectiveness was verified by both the real time digital simulator (RTDS) simulation and the actual black start test.

KEY WORDS: power system; black start; under-excitation limitation; over voltage; generator protection

摘要：对黑启动过程中发电机带空载长线路可能出现的欠励限制动作导致的系统工频电压升高问题进行了研究。分析了黑启动发电机定子电压在欠励动作后非正常升高的机制，通过对带有分布参数线路的黑启动系统的分析，推导出发电机欠励限制的临界值与空载最大线路长度的关系，并提出相应的预防措施，为黑启动过程合理地配置适用的发电机保护方案，提供了一些理论及实践依据。结合实际，应用实时数字仿真器(real time digital simulator，RTDS)进行仿真，仿真结果及实际系统的黑启动试验结果均证明了所得结论的正确性。

关键词：电力系统；黑启动；欠励限制；过电压；发电机保护

0 引言

当前随着各类极端地质或气候灾害的频繁出现，电网的安全稳定运行也遭遇极大困难，电力系统遭遇黑启动的可能性也越来越大。黑启动是指整个系统因故障停运后，不依靠外部网络帮助，通过系统中具有自启动能力机组的启动，带动无自启动

基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目)(2004 CB217905)。

The National Basic Research Program of China (973 Program)(2004 CB217905)．能力的机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复[1]，黑启动是电力系统在经历灾变后的有效恢复过程。在此过程中，由于系统规模小、联系弱，无论是网络结构或是系统特性都与正常状态下的系统有很大的差异，可能会出现继电保护的配合问题[2]，发生保护及自动装置的不正确动作而酿成不必要的停电事故，甚至整个电力系统崩溃瓦解[3]，这些隐患的存在可能会造成灾难性的后果，水电机组带空载长线相关问题就是其中一个十分突出的问题。

黑启动一般由具有自启动能力的水电机组自启动成功后再远距离启动火电机组，在此过程中就可能出现由于水电机组带空载长线产生的工频过电压、操作过电压以及谐振过电压等问题，此类电压的升高已经引起了人们的足够重视，文献[4-17]进行了相应的深入研究及仿真，但对于与发电机进相能力直接相关的励磁系统中的欠励限制可能导致的定子过电压，目前在黑启动的相关研究中还没有得到应有的重视；同时由于许多中小型水电机组需经长线路送出电力以及目前确定欠励限制定值时并未考虑发电机带空线能力问题，因此有必要对黑启动中水电机组因欠励限制动作产生的过电压问题进行定量分析。此外从系统安全的角度考虑，为防止过电压损坏设备，需要根据欠励限制动作条件及工作方式，以发电机不进入欠励限制状态为条件，计算发电机所能加带空载线路的最大长度。本文针对此问题进行了分析研究，在分析定子电压非正常升高机制的基础上针对黑启动过程中的带空载长线运行阶段的特点，详细分析了发电机欠励限制的动作值与线路长度的关系及发电机动作行为，为合理地配置适用于黑启动过程的继电保护方案、

DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2009.31.010