唐 震，劉澤宇，秦鵬慧，張 威，賴建中

（1.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.山西大學(xué)，山西 太原 030013）

0 引言

高比例新能源電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出復(fù)雜的電力電子化新特征，一方面新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性和不確定性，為電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰帶來新的挑戰(zhàn)；另一方面，新能源替代傳統(tǒng)機(jī)組，使得系統(tǒng)有效慣量大幅降低，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定尤其是低慣量系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定帶來新的挑戰(zhàn)。高比例新能源電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力下降，削弱了系統(tǒng)承受有功沖擊、頻率波動(dòng)和抗擾動(dòng)的能力，更容易使電網(wǎng)局部系統(tǒng)的故障導(dǎo)致連鎖故障的發(fā)生，造成電網(wǎng)大面積停電事故。目前，電網(wǎng)不僅要面對(duì)新能源裝機(jī)占比不斷提高的挑戰(zhàn)，而且要面對(duì)調(diào)度區(qū)域內(nèi)大量火電機(jī)組新建和控制系統(tǒng)改造后失去了自啟動(dòng)能力，直接導(dǎo)致電網(wǎng)黑啟動(dòng)電源嚴(yán)重缺乏。因此，開展電網(wǎng)黑啟動(dòng)方案研究刻不容緩。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)全部停電后，使其全部或部分恢復(fù)供電是一件既耗時(shí)間又相當(dāng)復(fù)雜的事情，如果事故前有可靠的恢復(fù)預(yù)案，能夠高效地幫助調(diào)度運(yùn)行人員采取必要的措施，就能極大地減少事故停電時(shí)間；反之，則可能使停電時(shí)間延長，甚至進(jìn)一步造成供電設(shè)施損壞等嚴(yán)重事故。供電系統(tǒng)完全恢復(fù)的實(shí)踐證明，按照預(yù)案進(jìn)行事故后的黑啟動(dòng)可以在較短時(shí)間內(nèi)將系統(tǒng)恢復(fù)供電，減少了停電時(shí)間，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1]。

進(jìn)入21世紀(jì)，黑啟動(dòng)問題得到國內(nèi)的高度重視，并開始進(jìn)行恢復(fù)方案的研究。華北電網(wǎng)在對(duì)黑啟動(dòng)恢復(fù)方案進(jìn)行詳細(xì)全面研究的基礎(chǔ)上，于2000年5月5日在國內(nèi)首次利用十三陵水電機(jī)組進(jìn)行了黑啟動(dòng)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)度部門制定了華北電網(wǎng)黑啟動(dòng)的事故預(yù)案。華中電網(wǎng)在對(duì)黑啟動(dòng)進(jìn)行全面研究的基礎(chǔ)上，于2003年3月19日在葛洲壩電廠、隔河巖電廠水電機(jī)組進(jìn)行了華中電網(wǎng)黑啟動(dòng)試驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)度部門制定了電網(wǎng)黑啟動(dòng)恢復(fù)方案。西北電網(wǎng)、云南電網(wǎng)在大量研究和反復(fù)論證的基礎(chǔ)上，成功進(jìn)行了電網(wǎng)的黑啟動(dòng)試驗(yàn)。另外，華東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)以及內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)、山西電網(wǎng)、山東電網(wǎng)、湖北電網(wǎng)、海南電網(wǎng)、貴州電網(wǎng)、廣西電網(wǎng)等均制定了黑啟動(dòng)方案并以此作為出現(xiàn)事故后恢復(fù)電網(wǎng)運(yùn)行的應(yīng)急預(yù)案。2005年9月26日，海南電網(wǎng)發(fā)生了因臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致的罕見的全省范圍大面積停電事故。經(jīng)過4 h的啟動(dòng)恢復(fù)工作，成功實(shí)現(xiàn)了世界上首次真正意義上的電網(wǎng)黑啟動(dòng)。目前，黑啟動(dòng)方案已成為各級(jí)調(diào)度部門一項(xiàng)必備的應(yīng)急方案。

2 電網(wǎng)黑啟動(dòng)過程和方案選擇

電網(wǎng)黑啟動(dòng)是指整個(gè)電力系統(tǒng)因故障停運(yùn)后，通過系統(tǒng)內(nèi)具有自啟動(dòng)能力的機(jī)組或外部電網(wǎng)給失去自啟動(dòng)能力的機(jī)組提供啟動(dòng)電源，使其恢復(fù)工作，局部系統(tǒng)恢復(fù)和并列，最終使整個(gè)電力系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。黑啟動(dòng)是在整個(gè)系統(tǒng)全停后進(jìn)行的恢復(fù)和自救，由于黑啟動(dòng)初期系統(tǒng)處于十分薄弱的狀態(tài)，小的擾動(dòng)隨時(shí)都有可能造成整個(gè)啟動(dòng)過程的失敗。因此，黑啟動(dòng)方案的制定以及試驗(yàn)必須經(jīng)過論證和校核，才能作為一個(gè)可靠有效的恢復(fù)方案，在大面積停電事故發(fā)生后，調(diào)度運(yùn)行人員在預(yù)案指導(dǎo)下，快速、及時(shí)地恢復(fù)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

電網(wǎng)黑啟動(dòng)，首先要保證有可靠的黑啟動(dòng)電源。目前，山西電網(wǎng)在不考慮新能源情況下大多數(shù)電源都是火電機(jī)組，只有4個(gè)水電站（13臺(tái)機(jī)組共2 068 MW）和6個(gè)燃?xì)怆娬荆?04臺(tái)機(jī)組共2 220.8 MW）。水電機(jī)組和火電機(jī)組相比，水電機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間較短，啟動(dòng)較快，幾分鐘就能完成啟動(dòng)過程；而火電機(jī)組啟動(dòng)比較復(fù)雜，并且需要熱態(tài)再啟動(dòng)能力，在時(shí)間上要求也比較嚴(yán)格；燃?xì)鈾C(jī)組需要有壓力穩(wěn)定的氣源，一般遠(yuǎn)距離輸送的天然氣難以滿足啟動(dòng)要求，所以黑啟動(dòng)電源一般選擇水電機(jī)組。山西電網(wǎng)110 kV及以上電壓等級(jí)水電站只有萬家寨、龍口、天橋水電站和西龍池抽水蓄能電站。根據(jù)以上分析，初步選擇萬家寨水電站、龍口水電站、西龍池抽水蓄能電站為黑啟動(dòng)電源，未來垣曲抽水蓄能電站也是可以選擇的黑啟動(dòng)電源。

經(jīng)調(diào)研，目前山西電網(wǎng)中燃?xì)怆娬揪荒茏鳛閱?dòng)電源；在火電機(jī)組中，省內(nèi)機(jī)組全部不具備自恢復(fù)功能。除了利用萬家寨、龍口、西龍池（未來垣曲抽水蓄能）等水電站作為黑啟動(dòng)電源外，根據(jù)山西電網(wǎng)的地理位置以及與周邊電網(wǎng)的聯(lián)系，利用內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)或1 000 kV特高壓交流輸電系統(tǒng)的電力支援作為黑啟動(dòng)電源也是可以選擇的方案。

北部區(qū)域萬家寨、龍口水電站和西龍池抽水蓄能電站為黑啟動(dòng)電源；中部區(qū)域沒有黑啟動(dòng)電源；南部區(qū)域目前沒有黑啟動(dòng)電源，未來垣曲抽水蓄能電站可作為黑啟動(dòng)電源，被啟動(dòng)電源主要有風(fēng)陵渡電廠、兆光電廠等。

根據(jù)上述分析，按照山西電網(wǎng)的實(shí)際情況，經(jīng)與調(diào)度控制中心等相關(guān)部門分析、研究，最終確定了8個(gè)內(nèi)部分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架。具體方案如下（外部電源未列出）。

a）萬家寨水電站—平朔電廠。220 kV系統(tǒng)，中間無電壓等級(jí)變換。萬家寨水電機(jī)組是啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為180 MW；平朔電廠為被啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為300 MW。萬家寨水電站—平朔電廠線路長度174.8 km。方案如圖1所示。

圖1 萬家寨水電站—平朔電廠方案

b）萬家寨水電站—京玉電廠。220 kV系統(tǒng)，中間無電壓等級(jí)變換。萬家寨水電機(jī)組是啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為180 MW；京玉電廠為被啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為350 MW。萬家寨水電站—京玉電廠線路長度166.3 km。方案如圖2所示。

圖2 萬家寨水電站—京玉電廠方案

c）龍口水電站—樓子營電廠。220 kV系統(tǒng)，中間無電壓等級(jí)變換。龍口水電站機(jī)組是啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為100 MW；樓子營電廠為被啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為350 MW。龍口水電站—樓子營電廠輸電線路長度17.39 km。方案如圖3所示。

圖3 龍口水電站—樓子營電廠方案

d）龍口水電站—平朔電廠。220 kV系統(tǒng)，中間無電壓等級(jí)變換。龍口水電站機(jī)組是啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為100 MW；平朔電廠為被啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為300 MW。龍口水電站—平朔電廠線路的長度210.78 km。方案如圖4所示。

圖4 龍口水電站—平朔電廠方案

e）西龍池抽水蓄能電站—河曲電廠。500 kV系統(tǒng)，中間無電壓等級(jí)變換。西龍池抽水蓄能電站機(jī)組是啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為300 MW；河曲電廠為被啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為600 MW，其高壓廠用啟動(dòng)變壓器接在廠內(nèi)500 kV升壓站母線。西龍池抽水蓄能電站—河曲電廠線路長度292.1 km。在苗忻線（苗山側(cè)）和曲寨線（河曲側(cè)）接有150 Mvar電抗器。方案如圖5所示。

圖5 西龍池抽水蓄能電站—河曲電廠方案

f）西龍池抽水蓄能電站—昱光電廠。500 kV系統(tǒng)，中間無電壓等級(jí)變換。西龍池抽水蓄能電站機(jī)組是啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為300 MW；昱光電廠為被啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為350 MW。西龍池抽水蓄能電站—昱光電廠線路長度258.792 km，苗山開閉站線路側(cè)接有150 MVA并聯(lián)電抗器。方案如圖6所示。

圖6 西龍池抽水蓄能電站—昱光電廠方案

g）西龍池抽水蓄能電站—武鄉(xiāng)電廠。500 kV系統(tǒng)，中間無電壓等級(jí)變換。西龍池抽水蓄能電站機(jī)組是啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為300 MW；武鄉(xiāng)電廠為被啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為600 MW。武鄉(xiāng)電廠高壓啟動(dòng)備用變壓器接在本廠500 kV升壓站且單獨(dú)成串。西龍池抽水蓄能電站—武鄉(xiāng)電廠線路長度339.638 km。晉中變電站母線帶150 MVA并聯(lián)電抗器，榆社開閉站母線帶150 MVA并聯(lián)電抗器。方案如圖7所示。

圖7 西龍池抽水蓄能電站—武鄉(xiāng)電廠方案

h）垣曲抽水蓄能電站—風(fēng)陵渡電廠。500 kV系統(tǒng)，中間無電壓等級(jí)變換。垣曲抽水蓄能電站機(jī)組是啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為300 MW；風(fēng)陵渡電廠機(jī)組為被啟動(dòng)電源，機(jī)組容量為600 MW，500 kV母線接有150 Mvar并聯(lián)電抗器。垣曲抽水蓄能電站—風(fēng)陵渡電廠輸電線路長度174 km（因垣曲抽水蓄能電站尚未投運(yùn)，因此垣曲—運(yùn)城變電站輸電線路暫按110 km計(jì)算）。方案如圖8所示。

圖8 垣曲抽水蓄能電站—風(fēng)陵渡電廠方案

3 黑啟動(dòng)方案計(jì)算的理論依據(jù)

3.1 發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁產(chǎn)生原因及判據(jù)

同步發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁是參數(shù)諧振現(xiàn)象之一，是同步發(fā)電機(jī)電感參數(shù)周期性變化引起的，只有在回路的自由振蕩頻率與系統(tǒng)的工作頻率相接近時(shí)，外界輸入電路的能量超過電路電阻所消耗能量的情況下，系統(tǒng)電路中的偶然性微小擾動(dòng)才會(huì)發(fā)展并出現(xiàn)電流和電壓幅值逐漸增大的自勵(lì)磁現(xiàn)象。同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的參數(shù)配合是發(fā)電機(jī)是否產(chǎn)生自勵(lì)磁的決定性因素。根據(jù)發(fā)電機(jī)定子電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子相對(duì)速度的不同，有2種發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁現(xiàn)象，即同步自勵(lì)磁與異步自勵(lì)磁。

參考相關(guān)文獻(xiàn)[2]，這里采用阻抗法對(duì)發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁進(jìn)行分析計(jì)算，校核方法則采用容量法。

阻抗法：發(fā)電機(jī)經(jīng)主變壓器帶空載長距離輸電線路，阻抗中應(yīng)將主變壓器的漏抗xT統(tǒng)一考慮，當(dāng)xc＞1.2（xd+xT）時(shí)，將不會(huì)發(fā)生發(fā)電機(jī)同步和異步自勵(lì)磁。

容量法1：當(dāng)KSe＞Qc時(shí)，發(fā)電機(jī)將不會(huì)發(fā)生自勵(lì)磁，其中，Se、K分別為黑啟動(dòng)機(jī)組發(fā)電機(jī)容量和短路比，Qc為路徑輸電線路充電容量。

容量法2：當(dāng)Se＞Qc×xd時(shí)，發(fā)電機(jī)將不會(huì)發(fā)生自勵(lì)磁，其中，Se為黑啟動(dòng)發(fā)電機(jī)容量，Qc為分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架路徑輸電線路充電容量；xd為黑啟動(dòng)發(fā)電機(jī)等值同步電抗（包含以發(fā)電機(jī)容量為基準(zhǔn)的主變壓器漏抗）。

3.2 工頻過電壓

電力系統(tǒng)中，在正?；蚬收蠒r(shí)可能出現(xiàn)的頻率為工頻或接近工頻的幅值超過最大工作相電壓，統(tǒng)稱工頻過電壓或工頻電壓升高。工頻過電壓本身一般對(duì)于系統(tǒng)中絕緣正常的電氣設(shè)備沒有危害，但在超高壓輸電確定系統(tǒng)絕緣水平時(shí)，卻有著重要的作用。黑啟動(dòng)工頻過電壓計(jì)算時(shí)主要考慮空載長距離輸電線路的電容效應(yīng)、不對(duì)稱接地故障以及發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷3種情況。

3.2.1 空載線路電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高

從送端啟動(dòng)電源開始經(jīng)各變電站母線到達(dá)受端電廠高壓母線，π型等值線路的電容集中掛于相應(yīng)母線上，則沿線各母線向送端方向看入的等值阻抗可由受端N向前遞推計(jì)算，第i個(gè)母線的等值阻抗如圖9所示。

圖9 第i個(gè)母線的等值阻抗及電壓

線路送端母線節(jié)點(diǎn)及其他母線節(jié)點(diǎn)電壓由送端向受端如式（1）遞推

3.2.2 受端甩負(fù)荷電壓升高

考慮受端電廠的高壓啟動(dòng)變壓器帶廠用負(fù)荷后，因故障突然跳閘甩負(fù)荷，形成線路電壓升高。下面分別討論2種情況造成的過電壓。

a）發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的變化引起的工頻電壓升高。當(dāng)受端高壓啟動(dòng)變壓器帶8%廠用負(fù)荷后，發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢(shì)E′q已經(jīng)上升到送端高壓母線電壓設(shè)定值（本文設(shè)定198 kV）。當(dāng)故障甩去廠用負(fù)荷后，發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢(shì)E′q保持不變，此時(shí)，線路的等值電路如圖1所示。各母線節(jié)點(diǎn)的電壓由E′q開始按下式遞推。

b）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升引起的工頻電壓升高。受端甩廠用負(fù)荷后，送端發(fā)電機(jī)輸入機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大于輸出電制動(dòng)力矩，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高為n*=n/n0（n0為發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；n為發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速）。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高后，頻率升高為n*倍，則甩負(fù)荷后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升引起的工頻電壓升高可按式（3）遞推。

其中，xd為同步發(fā)電機(jī)的縱軸暫態(tài)電抗；xT為變壓器的短路電抗；n*為以發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)的標(biāo)幺轉(zhuǎn)速，按n*=1.05計(jì)算。

3.2.3 不對(duì)稱故障引起的工頻電壓升高

不對(duì)稱故障是電力系統(tǒng)中最常見的故障，在單相接地或相間短路接地故障時(shí)，非故障相的電壓將會(huì)升高，避雷器參數(shù)就是依據(jù)單相接地故障時(shí)工頻電壓升高值來確定的，所以研究不對(duì)稱故障工頻過電壓時(shí)一般僅討論單相接地故障。設(shè)受端合閘時(shí)A相接地，系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)如圖10所示。

圖10 A相接地黑啟動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)

黑啟動(dòng)系統(tǒng)任意母線i的三相電壓為

其中，Z1、Z2、Z0為受端短路點(diǎn)看入系統(tǒng)的正、負(fù)和零序阻抗；Z1i、Z2i、Z0i為從線路中間節(jié)點(diǎn)（第i個(gè)變電站母線）看入系統(tǒng)的正、負(fù)和零序阻抗；i=1，2，3，…，N為線路沿線母線節(jié)點(diǎn)號(hào)，i=1為送端母線，i=N為受端母線；a=ej120為旋轉(zhuǎn)因子。

3.3 工頻過電壓的計(jì)算原則及過電壓限值

從過電壓的角度來看，系統(tǒng)開機(jī)臺(tái)數(shù)越少過電壓越高，所以出于從嚴(yán)考慮，在過電壓計(jì)算中運(yùn)行方式的確定應(yīng)遵從以下原則：以受端電廠被啟動(dòng)機(jī)組容量的8%作為負(fù)荷確定機(jī)組；當(dāng)送端電廠有不同容量的機(jī)組時(shí)，在能滿足受端電廠廠用負(fù)荷的前提下，應(yīng)首先啟動(dòng)較小容量機(jī)組。

空載長距離輸電線路電壓升高計(jì)算時(shí)，發(fā)電機(jī)計(jì)算模型選取考慮暫態(tài)電抗x′d的暫態(tài)電勢(shì)E′q，其取值滿足發(fā)電機(jī)出口電壓為額定電壓。

發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷電壓升高和路徑末端單相接地故障健全相電壓升高的計(jì)算，由于啟動(dòng)負(fù)荷很小，輸電線路末端電壓最高，所以甩負(fù)荷和發(fā)生故障前E′q取為滿足受端母線電壓甩負(fù)荷和故障前不超系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓，并據(jù)此推算E′q取值。

過電壓計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足DL/T 620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》[3]對(duì)工頻過電壓限制的要求，即斷路器的線路側(cè)不超過1.4倍、母線側(cè)不超過1.3倍。

4 山西電網(wǎng)黑啟動(dòng)方案分析計(jì)算[4-5]

山西電網(wǎng)黑啟動(dòng)方案是在2005年和2014年方案基礎(chǔ)上，結(jié)合運(yùn)行方式和電網(wǎng)規(guī)劃中電源點(diǎn)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變化，2020年進(jìn)行了重新編制，提出了新的4個(gè)啟動(dòng)電源和8個(gè)分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架。并基于自編程序?qū)μ岢龅?個(gè)分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架的啟動(dòng)路徑進(jìn)行了分析計(jì)算。

4.1 自勵(lì)磁計(jì)算

發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁計(jì)算結(jié)果如下。方法1：8個(gè)分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架的計(jì)算結(jié)果分別為17.20>7.11、17.49>7.11、97.53>13.38、15.51>12.20、18.20>3.83、6.08>3.83、8.87>3.83、16.28>3.83。方法2：8個(gè)分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架的計(jì)算結(jié)果分別為210>58.16、210>57.19、116.55>10.25、116.55>64.49、349.65>254.91、349.65>264.46、349.65>312.69、349.65>161.43。方法3：8個(gè)分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架的計(jì)算結(jié)果分別為200>68.89、200>67.74、111>11.43、111>72.75、333>270.74、333>280.88、333>332.10、333>171.45。

4.2 空載線路電容效應(yīng)計(jì)算（標(biāo)幺值）

分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架1：沿線最高電壓在平朔電廠母線為0.82。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架2：沿線最高電壓在京玉電廠母線為0.8。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架3：沿線最高電壓在樓子營電廠母線為0.79。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架4：沿線最高電壓在平朔電廠母線為0.82。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架5：沿線最高電壓在西龍池電站母線為0.82。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架6：沿線最高電壓在昱光電廠母線為0.85。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架7：沿線最高電壓在武鄉(xiāng)電廠母線為0.92。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架8：沿線最高電壓在垣曲電站母線為0.82。

4.3 受端甩負(fù)荷發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的變化引起的工頻電壓升高計(jì)算（標(biāo)幺值）

分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架1：沿線最高電壓在平朔電廠母線為0.95。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架2：沿線最高電壓在京玉電廠母線為0.95。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架3：沿線最高電壓在樓子營電廠母線為0.83。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架4：沿線最高電壓在平朔電廠母線為1.14。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架5：沿線最高電壓在西龍池母線為0.88。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架6：沿線最高電壓在昱光電廠母線為1.03。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架7：沿線最高電壓在忻州母線為0.96。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架8：沿線最高電壓在垣曲母線為0.88。

4.4 受端甩負(fù)荷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高引起的工頻電壓升高計(jì)算（標(biāo)幺值）

分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架1：沿線最高電壓在平朔電廠母線為1.02。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架2：沿線最高電壓在京玉電廠母線為1.02。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架3：沿線最高電壓在樓子營電廠母線為0.87。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架4：沿線最高電壓在平朔電廠母線為1.22。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架5：沿線最高電壓在西龍池母線為0.97。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架6：沿線最高電壓在昱光電廠母線為1.14。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架7：沿線最高電壓在忻州母線為1.07。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架8：沿線最高電壓在垣曲母線為0.95。

4.5 末端單相接地非故障相電壓升高計(jì)算（標(biāo)幺值）

分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架1：沿線最高電壓在平朔電廠母線為1.29。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架2：沿線最高電壓在京玉電廠母線為1.30。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架3：沿線最高電壓在樓子營電廠母線為1.04。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架4：沿線最高電壓在平朔電廠母線為1.27。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架5：沿線最高電壓在河曲電廠母線為1.27。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架6：沿線最高電壓在昱光電廠母線為1.25。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架7：沿線最高電壓在武鄉(xiāng)電廠母線為1.29。分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架8：沿線最高電壓在風(fēng)陵渡電廠母線為1.15。

從4.1—4.5可以看出，所提8個(gè)方案均不會(huì)產(chǎn)生同步或異步自勵(lì)磁；工頻過電壓均未超過1.3倍的設(shè)備最高運(yùn)行電壓（以252 kV/550 kV為基準(zhǔn)），符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)論

本文根據(jù)山西電網(wǎng)運(yùn)行需求，在2005年和2014年黑啟動(dòng)方案基礎(chǔ)上，結(jié)合運(yùn)行方式和電網(wǎng)規(guī)劃中電源點(diǎn)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變化，2020年對(duì)山西電網(wǎng)黑啟動(dòng)方案進(jìn)行了重新編制，編制中剔除了原方案中目前已不再為啟動(dòng)電源的火電廠，提出了新的4個(gè)啟動(dòng)電源和8個(gè)分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架?；诰幹频陌l(fā)電機(jī)自勵(lì)磁和過電壓快速計(jì)算程序，開展了山西電網(wǎng)黑啟動(dòng)方案的8個(gè)分區(qū)目標(biāo)網(wǎng)架的啟動(dòng)路徑進(jìn)行了發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁、空載長距離輸電線路過電壓、路徑末端甩負(fù)荷過電壓、路徑末端單相接地非故障相過電壓計(jì)算，計(jì)算結(jié)果可為山西電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門黑啟動(dòng)方案滾動(dòng)計(jì)算和制定提供一種高效快速的分析計(jì)算手段，可有效支撐電網(wǎng)運(yùn)行。