一种电力系统的黑启动试验系统及方法技术方案

本发明专利技术一种电力系统的黑启动试验系统，包括黑启动机组、机端断路器、主变压器、联网断路器、主变压器高压侧三相电流互感器、黑启动线路、黑启动线路末端电压互感器、黑启动线路末端录波器和机端断路器合闸控制模块；通过符合实际的待试验黑启动机组、主变压器和线路为依据，结合各电气元件电气参数，开展线路末端操作和工频过电压试验，通过试验结论判断试验是否发生过电压倍数超过标准规定；并通过零起升压方式试验防止过电压倍数超过标准规定，防止损坏电气一次及二次设备，可应用于燃机和水电站。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统的黑启动试验系统及方法
本专利技术属于电力系统黑启动
，具体涉及一种电力系统的黑启动试验系统及方法。
技术介绍
电力系统黑启动是在人为、自然灾害或设备故障导致电网大面积停电的情况下，且无外界电源的帮助，通过本系统内具有自启动能力的机组启动，进一步带动无自启动能力的机组启动，逐步扩大系统恢复范围，尽量在最短的时间内恢复整个电网运行和为用户供电，最大程度降低停电损失的过程。燃机、水电厂黑启动是指在厂用电消失的情况下，利用燃机、水轮发电机组的自身特点，利用事故备用电源，如柴油发电机完成机组启动、建压、恢复厂用电并对外配合调度恢复电网送电的过程。由于黑启动能够快速的对瓦解的电网进行恢复，能够最大程度的降低电网瓦解带来的损失，对于电网应对严重事故意义重大，电网对此非常重视。因此，目前电网、电厂对于黑启动试验均给与高度重视，很多具备条件的机组相继开展黑启动试验。进行黑启动发变组带线路试验前首先需要对启动范围内电气参数进行零起升压试验，确保黑启动在安全可控情况下进行。黑启动发变组空冲线路产生的过电压主要分为工频过电压和操作过电压，工频过电压具有稳态性质，在《交直流装置过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)中规定工频过电压不超过最高运行电压的1.4倍。黑启动过程中操作过电压是断路器合闸瞬间产生的，过渡时间大约为0.1s左右，操作过电压严重时能够击穿设备导致启动失败。操作过电压必须满足电力行业标准，通常小于2倍系统最高运行电压。结合国家及行业技术规范，为保证黑启动试验顺利进行，有必要开展黑启动零起升压试验。目前常见的黑启动试验大都停留在理论仿真计算阶段，尚未见到结合现场实际情况的黑启动试验及相关文献。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种电力系统的黑启动试验系统及方法，结构合理，设计巧妙，操作简单，测试高效，结果准确，能够指导实际操作方案的编写。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种电力系统的黑启动试验系统，包括黑启动机组、机端断路器、主变压器、联网断路器、主变压器高压侧三相电流互感器、黑启动线路、黑启动线路末端电压互感器、黑启动线路末端录波器和机端断路器合闸控制模块；所述黑启动机组经机端断路器与主变压器低压侧相连，所述主变压器高压侧经联网断路器与主变压器高压侧三相电流互感器输入端相连，所述主变压器高压侧三相电流互感器输出端经黑启动线路与黑启动线路末端电压互感器输入端相连，所述黑启动线路末端电压互感器三相输出端分别经线路末端A相电压倍数转换互感器、线路末端B相电压倍数转换互感器和线路末端C相电压倍数转换互感器与所述黑启动线路末端录波器三相输入端相连，所述机端断路器合闸控制模块与机端断路器控制端相连；所述黑启动机组为待试验黑启动发电机；所述机端断路器用于将所述黑启动机组投入主变压器和黑启动线路；所述主变压器、联网断路器和黑启动线路分别为待黑启动试验主变压器、联网断路器和线路；所述主变压器高压侧三相电流互感器用于测量主变压器高压侧三相电流；所述黑启动线路末端电压互感器、黑启动线路末端录波器分别用于测量黑启动线路末端电压和显示黑启动线路末端过电压波形；所述机端断路器合闸控制模块用于控制机端断路器合闸时间。优选的，所述机端断路器合闸控制模块设置为0.15s，即0.15s闭合机端断路器，对所述黑启动线路进行充电；所述线路末端A相电压倍数转换互感器、线路末端B相电压倍数转换互感器和线路末端C相电压倍数转换互感器根据线路末端二额定相电压57.74V有效值的峰值电压计算，所述线路末端A相电压倍数转换互感器、线路末端B相电压倍数转换互感器和线路末端C相电压倍数转换互感器变比均为1/(57.74*1.414)，通过所述黑启动线路末端录波器显示黑启动线路末端A相、B相、C相末端操作及工频过电压倍数，并选取0.15s-0.2s之间A相、B相、C相最大值为所述黑启动线路末端操作过电压倍数，选取0.2s-0.5s之间A相、B相、C相稳态最大值为黑启动线路末端工频过电压倍数。优选的，还包括黑启动机组机端测量模块，其中，所述黑启动机组机端测量模块包括机端电流互感器、机端电压互感器、机端电压录波器、机端电流录波器、机端电压交流转直流模块、机端电流交流转直流模块、机端电压滤波电容、机端电压测量表、机端电流测量表、机端阻抗测量模块和机端阻抗波形显示器；所述机端电流互感器串联连接在所述机端断路器的输出a相和主变压器的低压侧输入A相之间，所述机端电流互感器输出端分别与所述机端电流录波器和机端电流交流转直流模块输入端相连，所述机端电流交流转直流模块输出端分别与所述机端阻抗测量模块输入端和机端电流测量表输入端相连，所述机端电压互感器输入端与所述机端断路器的输出a相相连，所述机端电压互感器输出端分别与所述机端电压录波器输入端和机端电压交流转直流模块输入端相连，所述机端电压交流转直流模块输出端经机端电压滤波电容与所述机端电压测量表输入端相连，所述机端电压交流转直流模块输出端与所述机端阻抗测量模块输入端相连，所述机端阻抗测量模块输出端与所述机端阻抗显示器输入端相连，所述机端阻抗测量模块利用嵌入式智能处理器采集和分析计算机端阻抗，并由机端阻抗显示器显示所测量阻抗。进一步，所述黑启动机组电压为10.5kV，有功功率为60MW，无功功率为37.2MVar，中性点接地电阻为4009Ω；所述机端电压交流转直流模块由单相整流桥构成，所述机端电流交流转直流模块包括依次相接的电流电压转换电阻、单相整流桥和滤波电容器。优选的，还包括主变压器单相测量模块，其中，所述主变压器单相测量模块包括主变压器高压侧电压互感器、主变压器高压侧电压录波器、主变压器高压侧电压交流转直流模块、主变压器高压侧电压滤波电容、主变高压侧电压测量表、主变压器高压侧单相电流互感器、主变高压侧单相电流录波器、主变压器高压侧电流交流转直流模块、主变高压侧电流测量表和主变高压侧三相电流录波器；所述主变压器高压侧单相电流互感器串联连接在所述联网断路器的输出a相和主变压器高压侧三相电流互感器输入A相之间，所述主变压器高压侧三相电流互感器三相电流二次输出端与所述主变高压侧三相电流录波器输入端相连，所述主变压器高压侧单相电流互感器输出端分别与所述主变高压侧单相电流录波器输入端和所述主变压器高压侧电流交流转直流模块输入端相连，所述主变压器高压侧电流交流转直流模块输出端与所述主变高压侧电流测量表相连，所述主变压器高压侧电压互感器输入端与所述主变压器的高压侧输出a相相连，所述主变压器高压侧电压互感器输出端与分别与所述主变压器高压侧电压交流转直流模块输入端和主变压器高压侧电压录波器输入端相连，所述主变压器高压侧电压交流转直流模块输出端经主变压器高压侧电压滤波电容与所述主变高压侧电压测量表相连。进一步，所述主变压器联结组别为YD11，容量为750MVA，低压侧绕组电压为10.5kV，高压侧绕组电压为220kV，所述主变压器高压侧电压交流转直流模块由单相整流桥构成，所述主变压器高压侧电流交流转直流模块包括依次相接的电流电压转换电阻、单相整流桥和滤波电容器。优选的，还包括所述黑启动线路阻抗测量模块，其中，所述黑启动线路阻抗测量模块包括输电线路参数测试仪和标准电阻模块，所述输电线路参数测试仪和标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统的黑启动试验系统，其特征在于，包括黑启动机组(1)、机端断路器(2)、主变压器(4)、联网断路器(5)、主变压器高压侧三相电流互感器(7)、黑启动线路(8)、黑启动线路末端电压互感器(9)、黑启动线路末端录波器(13)和机端断路器合闸控制模块(14)；所述黑启动机组(1)经机端断路器(2)与主变压器(4)低压侧相连，所述主变压器(4)高压侧经联网断路器(5)与主变压器高压侧三相电流互感器(7)输入端相连，所述主变压器高压侧三相电流互感器(7)输出端经黑启动线路(8)与黑启动线路末端电压互感器(9)输入端相连，所述黑启动线路末端电压互感器(9)三相输出端分别经线路末端A相电压倍数转换互感器(10)、线路末端B相电压倍数转换互感器(11)和线路末端C相电压倍数转换互感器(12)与所述黑启动线路末端录波器(13)三相输入端相连，所述机端断路器合闸控制模块(14)与机端断路器(2)控制端相连；所述黑启动机组(1)为待试验黑启动发电机；所述机端断路器(2)用于将所述黑启动机组(1)投入主变压器(4)和黑启动线路；所述主变压器(4)、联网断路器(5)和黑启动线路(8)分别为待黑启动试验主变压器、联网断路器和线路；所述主变压器高压侧三相电流互感器(7)用于测量主变压器(4)高压侧三相电流；所述黑启动线路末端电压互感器(9)、黑启动线路末端录波器(13)分别用于测量黑启动线路(8)末端电压和显示黑启动线路(8)末端过电压波形；所述机端断路器合闸控制模块(14)用于控制机端断路器(2)合闸时间。...

【技术特征摘要】
1.一种电力系统的黑启动试验系统，其特征在于，包括黑启动机组(1)、机端断路器(2)、主变压器(4)、联网断路器(5)、主变压器高压侧三相电流互感器(7)、黑启动线路(8)、黑启动线路末端电压互感器(9)、黑启动线路末端录波器(13)和机端断路器合闸控制模块(14)；所述黑启动机组(1)经机端断路器(2)与主变压器(4)低压侧相连，所述主变压器(4)高压侧经联网断路器(5)与主变压器高压侧三相电流互感器(7)输入端相连，所述主变压器高压侧三相电流互感器(7)输出端经黑启动线路(8)与黑启动线路末端电压互感器(9)输入端相连，所述黑启动线路末端电压互感器(9)三相输出端分别经线路末端A相电压倍数转换互感器(10)、线路末端B相电压倍数转换互感器(11)和线路末端C相电压倍数转换互感器(12)与所述黑启动线路末端录波器(13)三相输入端相连，所述机端断路器合闸控制模块(14)与机端断路器(2)控制端相连；所述黑启动机组(1)为待试验黑启动发电机；所述机端断路器(2)用于将所述黑启动机组(1)投入主变压器(4)和黑启动线路；所述主变压器(4)、联网断路器(5)和黑启动线路(8)分别为待黑启动试验主变压器、联网断路器和线路；所述主变压器高压侧三相电流互感器(7)用于测量主变压器(4)高压侧三相电流；所述黑启动线路末端电压互感器(9)、黑启动线路末端录波器(13)分别用于测量黑启动线路(8)末端电压和显示黑启动线路(8)末端过电压波形；所述机端断路器合闸控制模块(14)用于控制机端断路器(2)合闸时间。2.根据权利要求1所述的一种电力系统的黑启动试验系统，其特征在于，所述机端断路器合闸控制模块(14)设置为0.15s，即0.15s闭合机端断路器(2)，对所述黑启动线路(8)进行充电；所述线路末端A相电压倍数转换互感器(10)、线路末端B相电压倍数转换互感器(11)和线路末端C相电压倍数转换互感器(12)根据线路末端二额定相电压57.74V有效值的峰值电压计算，所述线路末端A相电压倍数转换互感器(10)、线路末端B相电压倍数转换互感器(11)和线路末端C相电压倍数转换互感器(12)变比均为1/(57.74*1.414)，通过所述黑启动线路末端录波器(13)显示黑启动线路(8)末端A相、B相、C相末端操作及工频过电压倍数，并选取0.15s-0.2s之间A相、B相、C相最大值为所述黑启动线路(8)末端操作过电压倍数，选取0.2s-0.5s之间A相、B相、C相稳态最大值为黑启动线路(8)末端工频过电压倍数。3.根据权利要求1所述的一种电力系统的黑启动试验系统，其特征在于，还包括黑启动机组(1)机端测量模块，其中，所述黑启动机组(1)机端测量模块包括机端电流互感器(3)、机端电压互感器(15)、机端电压录波器(16)、机端电流录波器(30)、机端电压交流转直流模块(17)、机端电流交流转直流模块(31)、机端电压滤波电容(18)、机端电压测量表(19)、机端电流测量表(32)、机端阻抗测量模块(33)和机端阻抗波形显示器(34)；所述机端电流互感器(3)串联连接在所述机端断路器(2)的输出a相和主变压器(4)的低压侧输入A相之间，所述机端电流互感器(3)输出端分别与所述机端电流录波器(30)和机端电流交流转直流模块(31)输入端相连，所述机端电流交流转直流模块(31)输出端分别与所述机端阻抗测量模块(33)输入端和机端电流测量表(32)输入端相连，所述机端电压互感器(15)输入端与所述机端断路器(2)的输出a相相连，所述机端电压互感器(15)输出端分别与所述机端电压录波器(16)输入端和机端电压交流转直流模块(17)输入端相连，所述机端电压交流转直流模块(17)输出端经机端电压滤波电容(18)与所述机端电压测量表(19)输入端相连，所述机端电压交流转直流模块(17)输出端与所述机端阻抗测量模块(33)输入端相连，所述机端阻抗测量模块(33)输出端与所述机端阻抗显示器(34)输入端相连，所述机端阻抗测量模块(33)利用嵌入式智能处理器采集和分析计算机端阻抗，并由机端阻抗显示器(34)显示所测量阻抗。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙钢虎，寇水潮，彭金宁，兀鹏越，柴琦，冯仰敏，杨沛豪，高峰，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61