考虑直流输电的黑启动过程中发电机自励磁判定方法研究(2)
越来越大，一旦发生大规模停电事故，将会产生巨大的损失，造成严重的后果。所以，对黑
启动的研究已经成为当下的热点。
发生大停电事故后，恢复供电是一件复杂又棘手的事。如果能够及时使电力供应得到恢
复，将使损失降到最低。因此，制定合理又科学的黑启动方案便显得十分重要，这就需要对
黑启动中的各种问题进行研究与分析。而在黑启动初期，自励磁问题和过电压问题是尤为需
要重视的两个问题，直接关系到黑启动能否继续进行下去。
1.2 黑启动的研究现状
1.2.1 黑启动的概念
所谓黑启动，指的是整个电力系统因为发生某些故障问题而导致停运以后，在不需要借
助外部电源帮助的情况下，利用启动系统中能够自己启动的机组，带动没办法自己启动的机
组，从而使整个系统的带电范围慢慢增大，直至全面恢复系统供电的过程[2]
。
1.2.2 黑启动的一般过程
系统停电后，通常可将电力系统的恢复过程分为三个阶段：黑启动阶段、网络重构阶段
及负荷恢复阶段[3]。(1)黑启动阶段
该阶段为系统恢复的初期阶段，通常情况下耗时 30 至 60 分钟。刚开始，启动电源分别
向脱离电网的机组供电，让其重新并入电网，开始发电，建立单独运行的子系统[4]
。水轮机、燃气轮机、事故后存留于系统中的发电机、解列之后的孤立子系统以及毗邻系统的支援都可
以作为系统的启动电源[1]。(2)网络重构阶段
此阶段一般耗时 3 至4 小时。黑启动进入到这个阶段，开始启动大型带基础负荷的机组
和投入主要的输电线路，使得主网网架得到逐渐的恢复。这一期间，在增强发电厂与发电厂
之间的联系使厂用电的供电可靠性得到进一步巩固的同时，对一些子系统重新并列以创造一
个稳定的网架，给之后全面恢复负荷做好准备[5]。(3)负荷恢复阶段
在此阶段，火电机组已经启动且逐渐开始发电，较为稳定的网架也已经建立，系统提供
的的有功功率、无功功率增加，因而能慢慢恢复负荷[6]。1.2.3 黑启动中的主要问题
(1)发电机自励磁问题
在黑启动初期，由启动电源通过长距离输电线路向被启动电源供电的过程中，如果作为
启动电源的机组容量较小，发电机有自励磁现象产生的概率就会很大。在制定黑启动方案的
时候，一定要运用工程判据对自励磁进行校验并借助软件对自励磁进行仿真分析，以确保发
电机不会有自励磁问题产生。
(2)空载线路过电压问题
在黑启动的初期阶段，先启动一台水轮机或燃气轮机，当发电机转速达到额定值并能稳
定运行时，再将其投入线路。此时，必须给空载线路充电。充电路径在多数情况下是一条串
联路径，由发电机、变压器和线路所构成。一般而言，在长度越长、电压等级越高的线路上，
越容易发生严重的过电压问题。此间，发生的过电压基本上是工频过电压和操作过电压。工
频过电压为稳态过电压，幅值小但持续时间长，由空载长线路的电容效应引起[7]
；操作过电压为暂态过电压，幅值大但持续时间短。不论是哪种过电压，在进行黑启动方案制定时，都
要对其进行仿真与计算，以确保在国家允许的范围内。
(3)低频振荡问题
在长距离的互联系统中，很容易有低频振荡问题出现，这是因为在大电网互联系统中，
电抗大小和系统阻尼性能是反比关系，系统间电气距离越远，阻尼性能就越差，从而容易产
生低频振荡问题[3]。在黑启动初期阶段多采用超高压远距离送电，此时系统较为薄弱，低频