水电站厂用电黑启动方案优化及其继电保护问题研究

摘要

日益复杂的网络结构和运行状态时刻挑战着电力系统的运行，面临突发的电力系统大面积停电事故，合理选取稳定且可靠的黑启动电源是大停电事故后电力系统快速恢复的有力保障。由于水电站具有辅助设备少、厂用电负荷低、启动速度快、可在短时间内完成自启动的特点，一般采用水电站作为黑启动电源的首选。水电站在运行过程中也会存在全站失压或停电的可能，此时水电站黑启动就要求内部厂用电自恢复方案的科学性和准确性，从而确保电厂的自救并为区域性电网的恢复创造有利条件。水电站厂用电黑启动目前还不具备通用性的恢复操作方案作为工程指导，厂用电系统在黑启动过程中的继电保护工作更有别于正常运行方式下的配置原则。
　　基于上述背景，本文以水电站自身的黑启动过程作为分析重点，对水电站厂用电黑启动方案的优化及其继电保护问题进行研究，主要包括水电站厂用电黑启动方案的提出及确立；明晰厂用电黑启动时期影响负荷恢复的关键问题；针对目前厂用电黑启动缺乏理论指导的前提下，如何搭建通用性厂用电黑启动模型并进行分析；厂用电黑启动过程的继电保护配置的探讨等。
　　水电站厂用电黑启动方案的分析是建立在对我国现行水电站厂用电系统的运行方式归纳的基础上，提出了厂用电系统黑启动电源和恢复路径的选取原则，并概括了厂用电黑启动恢复流程，进而给出厂用电黑启动的三种恢复方案并进行对比论证；通过研究启动电源、恢复路径和小系统稳定性来确保水电站厂用电恢复方案的合理性，重点对机组自励磁、谐振过电压和备自投的问题进行分析并给出了相关的数学模型和实用判据，由此确保水电站厂用电恢复方案的可行性，归纳水电站待恢复机组启动相关的六大系统问题，指明了水轮机组恢复前的准备工作；厂用电黑启动过程的继电保护配置研究通过制定的水电站黑启动系统接线图，明确该过程中所涉及需要进行继电保护整定的设备情况，借鉴发电机常规保护配置原则给出了黑启动电源的保护配置方案，对比厂用电正常运行方式下的保护配置方案和厂用电黑启动流程，提出了黑启动过程中线路保护的整定原则，并从故障点位置的角度作出了保护方案优化，阐明了电厂黑启动时期备自投上下级配合原则；运用PSCAD软件和保护整定手工计算，结合具体的水电厂的恢复过程，对黑启动时期的机组自励磁、谐振过电压和小系统稳定性进行仿真分析，并对该电厂厂用电黑启动过程配置了具体保护方案，验证了文章中厂用电黑启动方案的合理性和工程价值，为其他水电站厂用电黑启动提供理论参考。

目录

声明

选题的依据与意义

国内外文献资料综述

1 绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2黑启动研究的发展

1.3课题研究的主要内容

2水电站厂用电黑启动的方案分析

2.1水电站厂用电运行方式的分析

2.2水电站厂用电自恢复方案的确立

2.3水电站厂用电自恢复方案的比较

2.4本章小结

3水电站厂用电黑启动关键问题研究

3.1厂用电恢复关键因素的研究

3.2待启动机组条件约束

3.3厂用电黑启动过程中的问题研究

3.4恢复模型的建立

3.5本章小结

4厂用电黑启动过程的继电保护配置研究

4.1柴油发电机的保护

4.2厂用电系统线路的保护

4.3备自投的配置

4.4本章小结

5水电站厂用电黑启动实现

5.1水电站厂用电介绍

5.2厂用电黑启动方案的验证

5.3厂用电黑启动过程的仿真分析

5.4继电保护配置

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1 论文工作总结

6.2 展望

参考文献

附录：攻读工程硕士学位期间发表的部分学术论著

致谢