一种超/特高压电网恢复过程中启动路径的优化选择方法

摘要

本发明提供一种超/特高压电网恢复过程中启动路径的优化选择方法，包括以下步骤：搜索超/特高压线路；优化选择超/特高压线路，确定启动路径；优化选择启动路径。本发明解决了超/特高压电网恢复过程中，黑启动电源到所恢复的被启动电源或被启动电源到所恢复的负荷之间启动路径长，工频电压升压严重，控制难度大的问题；充分利用了线路高抗及线路分段对启动路径沿线电压分布的改善作用，可实现合闸前母线电压的控制范围最大化，从而使得在启动路径恢复过程中，系统工频电压升高的控制难度降低；采用本发明提供的方法确定启动路径，也有利于合闸操作过电压的控制，最终为超/特高压电网恢复过程中，启动路径的选择提供技术支撑。

说明书

技术领域

本发明涉及一种优化选择方法，具体涉及一种超/特高压电网恢复过程中启动路径的优化 选择方法。

背景技术

在电网恢复过程中，尤其是在初期阶段，黑启动电源首先将通过三相合闸的操作方式依 此将输送通道的所有路径启动，其特点是启动路径较长，线路充电功率较大，尤其是在超/特 高压电网领域，空载路线电容效应引起的工频电压升高比较严重，可能超过系统最高运行电 压，不仅影响操作过电压的幅值，对二次保护装置及继电保护装置的工作条件和保护效果也 是不利的。

目前针对电网恢复过程中的工频电压升高问题，一般可采取的方法包括：

方法(1)：降低合闸前母线电压。在合闸前将操作母线的电压降低到较低的水平。

方法(2)：投入主变低压电抗器。对于有联络变压器的电源，在合闸前先将联变投入， 之后将联变第三绕组的低压电抗器投入，然后再对启动路径充电。低压电抗器的投入对操作 母线电压有降低作用。对于没有联络变压器的电源，可在电源带电至沿途经过的变电站时， 首先对其主变进行充电，之后将主变第三绕组的低压电抗器投入，然后再继续对启动路径充 电。低压电抗器投入后对启动路径的沿线电压分布具有较好的改善作用。

方法(3)：选择充电功率较小启动路径。如长度较短、高抗补偿度较高的启动路径。

采用方法(1)或方法(2)，由于系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级 电压的调节等问题，发电厂和变电站母线有最低运行电压的控制要求，合闸前母线电压不能 控制得过低。

采用方法(2)，需要恢复电厂联变或变电站主变后，才能投入低压电抗器。而在这种系 统薄弱的条件下空充变压器，很容易引起合空变谐振问题，另外较高幅值的合闸涌流，也会 对电厂或变电站的二次保护产生影响。

黑启动电源一般为自启动快捷的抽水蓄能机组或水电机组，而抽水蓄能电站或水电厂一 般距离负荷较远，在向下一级被启动电源机组(一般为火电机组)搜索恢复路径过程中，通 常会出现经长距离输电线路联系的情况，尤其是在超/特高压电网中。因此在实际工程中，方 法(3)常常较难实现。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种超/特高压电网恢复过程中启动路径的优 化选择方法，通过搜索超/特高压线路，并对搜索的超/特高压线路进行优化选择，得到启动路 径，最终通过对启动路径进行优先级排序，完成超/特高压电网恢复过程中启动路径的优化选 择。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种超/特高压电网恢复过程中启动路径的优化选择方法，所述方法包括以下 步骤：

步骤1：搜索超/特高压线路；

步骤2：优化选择超/特高压线路，确定启动路径；

步骤3：优化选择启动路径。

所述超/特高压电网包括超/特高压电源和超/特高压线路，所述超/特高压电源包括黑启动 电源和被启动电源。

黑启动电源用于使机组能够实现自启动，能够实现自启动的机组包括抽水蓄能机组及水 电机组；

被启动电源具有机组不能实现自启动的特点，在超/特高压电网恢复过程中需要黑启动电源经 启动路径进行恢复供电后才能实现机组的启动；需要黑启动电源经启动路径进行恢复供电后 才能实现启动的机组包括火电机组。

所述超/特高压线路包括黑启动电源到所恢复的被启动电源之间的超/特高压线路以及被 启动电源到所恢复的负荷之间的超/特高压线路。

搜索超/特高压线路之后，得到超/特高压线路信息，超/特高压线路信息包括线路高抗补 偿情况和超/特高压线路长度，线路高抗补偿情况包括线路高抗补偿度和线路高抗安装位置。

在超/特高压电网恢复过程中，超/特高压线路上配置线路高抗，线路高抗补偿度取 70％～90％。

所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2-1：对搜索得到的超/特高压线路按照线路优化选择原则进行优化选择；

步骤2-2：对经过优化选择后的超/特高压线路进行排列组合，得到启动路径。

所述启动路径包括黑启动电源到所恢复的被启动电源之间的启动路径以及被启动电源到 所恢复的负荷之间的启动路径。

所述步骤2-1中，线路优化选择原则包括：

1)黑启动电源到所恢复的被启动电源之间必经的超/特高压线路以及被启动电源到所恢 复的负荷之间必经的超/特高压线路必选；

2)线路高抗位于超/特高压线路两端的首选，线路高抗位于超/特高压线路末端的次之， 线路高抗位于超/特高压线路首端的最后。

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3-1：按照组成启动路径的各段超/特高压线路长度接近的首选，超/特高压线路长度 按从长到短的顺序组成的启动路径次之的原则，对启动路径进行优化选择；

步骤3-2：按照线路高抗位于各段超/特高压线路两端的启动路径首选，线路高抗位于各 段超/特高压线路末端的次之，按照线路高抗位于超/特高压线路末端的在前、线路高抗位于超 /特高压线路首端的在后的次序组成的启动路径再次之；按照线路高抗位于超/特高压线路首端 的在前、高抗位于超/特高压线路末端的在后的次序组成的启动路径再次之；按照线路高抗位 于各段超/特高压线路首端的启动路径最后，完成启动路径的优化选择；

步骤3-3：对于长度相近的启动路径，按照组成启动路径的超/特高压线路段数按照由多 到少的原则，优化选择启动路径；

步骤3-4：对经过优化选择的启动路径进行优先级排序，依据系统工频电压的控制要求， 确定可取的启动路径及该启动路径的优先级顺序。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的超/特高压电网恢复过程中启动路径的优化选择方法解决了超/特高压 电网恢复过程中，黑启动电源到所恢复的被启动电源或被启动电源到所恢复的负荷之间启动 路径长，工频电压升压严重，控制难度大的问题；

(2)本发明充分利用了线路高抗及线路分段对启动路径沿线电压分布的改善作用，可实 现合闸前母线电压的控制范围最大化，从而使得在启动路径恢复过程中，系统工频电压升高 的控制难度降低；

(3)本发明依据系统工频电压控制要求，确定可取启动路径及该启动路径的优先级顺序；

(4)采用本发明提供的方法确定启动路径，也有利于合闸操作过电压的控制，最终为超 /特高压电网恢复过程中，启动路径的选择提供技术支撑。

附图说明

图1是本发明实施例中超/特高压电网恢复过程中启动路径的优化选择方法流程图；

图2是本发明实施例中889MVA水电机组单机带单段400km的启动路径示意图；

图3是本发明实施例中889MVA水电机组单机带两段100km+300km的启动路径示意图；

图4是本发明实施例中889MVA水电机组单机带两段200km+200km的启动路径示意图；

图5是本发明实施例中889MVA水电机组单机带两段200km-0_80+200km-0_80的启动 路径示意图；

图6是本发明实施例中889MVA水电机组单机带两段200km-80_0+200km-80_0的启动 路径示意图；

图7是本发明实施例中889MVA水电机组单机带两段200km-80_0+200km-80_0的启动 路径示意图；

图8是本发明实施例中889MVA水电机组单机带两段200km-80_0+200km-0_80的启动 路径示意图；

图9是本发明实施例中889MVA水电机组单机带两段300km+100km的启动路径示意图；

图10是本发明实施例中不同高抗位置的两段200km的500kV线路组成的启动路径沿线 工频电压分布情况示意图；

图11是本发明实施例中不同长度500kV线路组合的长400km启动路径沿线工频电压分 布情况示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1，本发明提供一种超/特高压电网恢复过程中启动路径的优化选择方法，所述方法 包括以下步骤：

步骤1：搜索超/特高压线路；

步骤2：优化选择超/特高压线路，确定启动路径；

步骤3：优化选择启动路径。

所述超/特高压电网包括超/特高压电源和超/特高压线路，所述超/特高压电源包括黑启动 电源和被启动电源。

黑启动电源用于使机组能够实现自启动，能够实现自启动的机组包括抽水蓄能机组及水 电机组；

被启动电源具有机组不能实现自启动的特点，在超/特高压电网恢复过程中需要黑启动电 源经启动路径进行恢复供电后才能实现机组的启动；需要黑启动电源经启动路径进行恢复供 电后才能实现启动的机组包括火电机组。

所述超/特高压线路包括黑启动电源到所恢复的被启动电源之间的超/特高压线路以及被 启动电源到所恢复的负荷之间的超/特高压线路。

搜索超/特高压线路之后，得到超/特高压线路信息，超/特高压线路信息包括线路高抗补 偿情况和超/特高压线路长度，线路高抗补偿情况包括线路高抗补偿度和线路高抗安装位置。

在超/特高压电网恢复过程中，超/特高压线路上配置线路高抗，线路高抗补偿度取 70％～90％。

所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2-1：对搜索得到的超/特高压线路按照线路优化选择原则进行优化选择；

步骤2-2：对经过优化选择后的超/特高压线路进行排列组合，得到启动路径。

所述启动路径包括黑启动电源到所恢复的被启动电源之间的启动路径以及被启动电源到 所恢复的负荷之间的启动路径。

所述步骤2-1中，线路优化选择原则包括：

1)黑启动电源到所恢复的被启动电源之间必经的超/特高压线路以及被启动电源到所恢 复的负荷之间必经的超/特高压线路必选；

2)线路高抗位于超/特高压线路两端的首选，线路高抗位于超/特高压线路末端的次之， 线路高抗位于超/特高压线路首端的最后。

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3-1：按照组成启动路径的各段超/特高压线路长度接近的首选，超/特高压线路长度 按从长到短的顺序组成的启动路径次之的原则，对启动路径进行优化选择；

步骤3-2：按照线路高抗位于各段超/特高压线路两端的启动路径首选，线路高抗位于各 段超/特高压线路末端的次之，按照线路高抗位于超/特高压线路末端的在前、线路高抗位于超 /特高压线路首端的在后的次序组成的启动路径再次之；按照线路高抗位于超/特高压线路首端 的在前、高抗位于超/特高压线路末端的在后的次序组成的启动路径再次之；按照线路高抗位 于各段超/特高压线路首端的启动路径最后，完成启动路径的优化选择；

步骤3-3：对于长度相近的启动路径，按照组成启动路径的超/特高压线路段数按照由多 到少的原则，优化选择启动路径；

步骤3-4：对经过优化选择的启动路径进行优先级排序，依据系统工频电压的控制要求， 确定可取的启动路径及该启动路径的优先级顺序。

在超/特高压电网恢复过程中，在黑启动电源带电至被启动电源，或被启动电源带电至附 近负荷时，所经过的启动路径可能由一条或多条线路组成。超/特高压线路一般较长，常常配 有线路高抗，而由于线路高抗对沿线电压分布有改善作用，组成启动路径的线路段数及各段 长度对系统工频电压升高的程度也有影响。

假设某一单机额定容量为889MVA的水电厂，在向下一级被启动电源机组搜索恢复路径 过程中，有四种情况不同的500kV启动路径。为了便于说明问题，假设四种路径的长度均为 400km，分别是单段400km线路、两段100km+300km线路、两段200km+200km及两段 300km+100km，其中每段超/特高压线路的电气参数相同、线路高抗补偿度均为80％；对于 200km的线路考虑了高抗位于线路首端(用200km-80_0表示)、两侧(用200km表示)及末 端(用200km-0_80表示)三种情况，其他长度线路高抗均位于线路两侧，如图2-9所示。这 里用ΔU表示启动路径沿线最高电压与最低电压的差，该参数表征了沿线电压变化的幅度。

图10给出了在沿线电压不超550kV控制要求下，不同线路高抗位置的两段200km的 500kV线路组成的启动路径沿线工频电压分布情况，可见，五种高抗位置中，电压变化幅度 ΔU小到大的顺序是：

两段线路高抗均位于线路首端(即200km+200km)，ΔU为5kV；

两段线路高抗均位于线路末端(即200km-0_80+200km-0_80)，ΔU为11.7kV；

第一段线路高抗位于线路末端、第二段位于线路首端(即200km-0_80+200km-80_0)，ΔU 为12.6kV；

第一段线路高抗位于线路首端、第二段位于线路末端(即200km-80_0+200km-0_80)，ΔU 为18.4kV；

两段线路高抗均位于线路首端(即200km-80_0+200km-80_0)，ΔU为30.3kV。

因此在合闸后系统电压不超550kV控制要求下，五种线路高抗位置中，合闸前母线电压 控制范围由大到小的顺序是：

当启动路径为200km+200km时，合闸前操作母线电压控制范围为532kV及以下；

启动路径为200km-0_80+200km-0_80时，控制范围为519kV及以下；

启动路径为200km-0_80+200km-80_0时，控制范围为510kV及以下；

启动路径为200km-80_0+200km-0_80时，控制范围为500kV及以下；

启动路径为200km-80_0+200km-80_0时，控制范围为490kV及以下。

图11给出了在沿线电压不超550kV控制要求下，不同长度500kV线路组合的长400km 启动路径沿线工频电压分布情况，高抗均位于线路两端。可见，由于线路高抗对沿线电压的 优化作用及组成路径的各段线路分段长度对沿线分布的影响，有：

两段200km+200km的启动路径，电压变化幅度ΔU最小，为5kV；

两段300km+100km的启动路径次之，为12.7kV；

两段100km+300km的启动路径再次之，为14.8kV；

单段400km的启动路径最高，为18.4kV。

因此在合闸后系统电压不超550kV控制要求下，有：

当启动路径为200km+200km时，合闸前操作母线电压需控制在532kV及以下，控制范 围最大；

启动路径为300km+100km时，需控制在508kV及以下，次之；

启动路径为100km+300km时，需控制在506kV及以下，再次之；

启动路径为单段400km线路时，需控制在500kV及以下，最小。

本发明为解决超/特高压电网恢复过程中，黑启动电源到所恢复的被启动电源或被启动电 源到所恢复的负荷之间启动路径长，工频电压升压严重，控制难度大的问题，提出了一种启 动路径优化选择的方法，充分利用了线路高抗及线路分段对启动路径沿线电压分布的改善作 用，可实现合闸前母线电压的控制范围最大化，从而使得在启动路径恢复过程中，系统工频 电压升高的控制难度降低；还可依据系统工频电压最高、最低控制要求，确定可取启动路径 及其优先级顺序。另外，采用该方法确定启动路径，也有利于合闸操作过电压的控制。最终 为超/特高压电网恢复过程中，启动路径的选择提供技术支撑。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域 的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换， 这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求 保护范围之内。