GB/T 40613-2021 电力系统大面积停电恢复技术导则

　　ICS 29 . 020 CCS F 2 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40613—2021

　　电力系统大面积停电恢复技术导则

　　Technicalguidelinesforpowersystem restorationfrom large-scaleblackouts

　　2021-10-1 1 发布 2022-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 40613—202 1

　　GB/T 40613—202 1

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国电力企业联合会提出。

　　本文件由全国电网运行与控制标准化技术委员会(SAC/TC 446)归口 。

　　本文件起草单位：国家电网有限公司国家电力调度控制中心、中 国 电力科学研究院有限公司、中国南方电网电力调度控制中心、国网北京市电力公司、国网江西省电力有限公司、广西电网有限责任公司、国网湖南省电力有限公司。

　　本文件主要起草人：孙华东、何飞、郭强、李柏青、刘丽平、陈国平、叶俭、曲罛、吴萍、王震、陈浩、黄磊、李凌、张媛媛、张印宝、冷喜武、张子岩、宋瑞华、郑彬、王超、叶钟海、王琦、关立、张健、王晓彤、陈亦平、班连庚、徐光虎、唐晓骏、王安斯、屠竞哲、黄东敏、张志强、贺海磊、潘晓杰、张 三 洪、王 莹、孙震宇、张承义。

　　GB/T 40613—202 1

　　电力系统大面积停电恢复技术导则

　　1 范围

　　本文件确立了电力系统大面积停电恢复的总体原则，规定了系统恢复的技术要求、安全校核要求和方案编制的基本要求。

　　本文件适用于 220 kV 及以上电力系统的大面积停电恢复，涉及其他电压等级的电力系统参照

　　执行。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 31464—2015 电网运行准则

　　GB 38755 电力系统安全稳定导则

　　GB/T 50064 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范

　　3 术语和定义

　　GB/T 31464—2015 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　大面积停电 large-scaleblackouts

　　由于自然灾害、电力安全事故、网络攻击和外力破坏等原因造成区域性电网、省级电网或城市电网大量减供负荷，对国家安全、社会稳定以及人民群众生产生活造成影响和威胁的停电事件。

　　3.2

　　黑启动 blackstart

　　电力系统故障全停或局部电网大面积停电的情况，通过该系统中具有自启动能力的机组启动，或通过外启动电源供给，带动系统内其他机组，逐步恢复系统运行的过程。

　　[来源：GB/T 31464—2015,3 . 5 . 2,有修改]

　　3.3

　　黑启动电源 black-startpowersupply

　　不依靠外来电源能自行启动的机组，以及可用于黑启动的外部电源。

　　3.4

　　外启动电源 external-startpowersupply

　　能够通过联络线或相邻变电站送电至停电系统的外部电源。

　　3.5

　　第二批启动电源 second-startpowersupply

　　不具备自行启动能力且需要优先恢复运行的机组。

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　　3.6

　　黑启动路径 black-startpath

　　黑启动电源启动第二批启动电源或恢复必要负荷所经过的线路、厂站母线和变压器。

　　3.7

　　黑启动分区目标网架 targetgridoftheblack-startpartitions

　　黑启动分区内，利用恢复初期已获得的系统发电容量，通过逐步恢复重要线路启动主力电源，以此建立起来的独立的、包括了关键电厂、变电站、线路以及适量负荷的基础电网。

　　3.8

　　相邻黑启动分区界面 interfaceofadjacentblack-startpartitions

　　某一个黑启动分区与另一个黑启动分区相连接的线路、厂站母线和变压器等电气设备。

　　3.9

　　系统恢复准备阶段 preparationstageofpowersystem recovery

　　电力系统大面积停电后，确定故障后系统状态，根据系统恢复研究方案，确定拟选取的黑启动电源和黑启动路径、系统黑启动分区方案、网架重构策略以及紧急负荷的供电路径等。

　　3 . 10

　　电源黑启动阶段 stageofpowersupplyblackstart

　　黑启动电源完成自启动、恢复黑启动路径及启动第二批启动电源的阶段。

　　3 . 1 1

　　网架重构阶段 stageofgridreconstruction

　　充分利用恢复初期已恢复的发电容量，尽快给全网失电厂站送电，并建立主干网架的阶段。

　　3 . 12

　　负荷恢复阶段 stageofloadrecovery

　　电力系统主干网架形成后，主力电厂均已启动并网，大规模负荷投入操作的阶段。

　　3 . 13

　　黑启动初始状态 initialstateofblackstart

　　为满足黑启动运行条件，各黑启动电源、第二批启动电源、黑启动路径上各厂站的一、二次设备状态置于预先规定的状态。

　　4 总体要求

　　4 . 1 电力系统大面积停电后，系统恢复可分为四个阶段：系统恢复准备阶段、电源黑启动阶段、网架重构阶段和负荷恢复阶段。

　　4 . 2 根据系统的发展变化滚动开展系统恢复研究工作，编制的系统恢复研究报告应符合附录 A 的要求，系统恢复实施方案应符合附录 B 的要求，黑启动试验方案应符合附录 C 的要求，系统恢复调度执行方案应符合附录 D 的要求。

　　4 . 3 应根据电网结构的特点和黑启动电源所在电网的位置合理划分黑启动分区。 在系统大面积停电状态下，调动各区域的黑启动能力，各黑启动分区同时实施启动，采用多区域、多分区并举的系统恢复策略。

　　注：每个黑启动分区中包括至少一个黑启动电源、若干个第二批启动电源和关键变电站，以及黑启动电源与第二批启动电源、关键变电站之间的线路。

　　4 . 4 大面积停电后，应立即按照应急机制启动通信应急预案和 自动化应急预案，保证调度电话和继电保护通道的畅通，以及自动化信息准确可靠。

　　4 . 5 在系统恢复过程中，应满足以下要求：

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　　a) 根据系统实际情况可考虑退出区域型稳控装置中的切机、切负荷功能，就地型稳控装置运行状态不变;

　　b ) 应退出机组自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)功能;

　　c ) 应防止继电保护和安全自动装置不正确动作而中断或延误系统恢复;

　　d) 应保持有功功率和无功功率的平衡，确保系统稳定运行;

　　e) 应保障电网设备安全，避免发生设备损坏。

　　4 . 6 系统电压和频率的波动可比正常运行方式允许范围有所增加，但不能超出设备能够承受的范围，应避免出现非同期合闸。

　　5 系统恢复准备阶段

　　5 . 1 判别电网停电范围，确认电网初始状态，确定黑启动分区。

　　5 . 2 确定黑启动电源、相邻电网中可利用的外启动电源、黑启动路径、重要线路，确认黑启动分区 目标网架的情况和第二批启动电源的状态。 具体要求如下：

　　a) 应选择具有黑启动能力的水电厂、抽水蓄能电厂、具有 自启动能力的燃气电厂、具有区外厂用电源的电厂、系统内部带电孤岛、具有快速切负荷的机组(FCB 机组)、系统外部电源等作为黑启动电源。 黑启动电源的 自启动能力需要通过试验验证。

　　b) 黑启动路径应遵循最基本的路径规划原则，减少启动路径的长度或操作步骤及不同电压等级的变换，优先选择充电功率小的线路，可先不恢复启动路径中的串补、串抗等串联补偿设备，应避免发生发电机自励磁、过电压等电磁暂态问题。

　　5 . 3 黑启动路径设备保护应能适应单侧电源的情况，以保证在黑启动过程中可靠动作切除故障。

　　5 . 4 黑启动电源及其黑启动路径第二批启动电源所涉及的各变电站应设置为黑启动初始状态。 具体要求如下：

　　a) 黑启动电源、第二批启动电源的初始状态应保证直流电源及安全控制回路正常，电源的各参数正常，具备启动条件;

　　b ) 黑启动路径和重要恢复路径上各变电站应保证直流电源及安全控制回路正常，可直接由外部受电，并可作为下一级厂站的电源;

　　c ) 各厂站要安排防止非同期合闸的措施。

　　6 电源黑启动阶段

　　6 . 1 应加强对发电厂和变电站直流电源的监视和维护，采取减少直流负荷的措施，延长直流电源的供电时间，保证电力通信、自动化、继电保护、安全自动装置和控制操作等基本负荷的供电，接带负荷时间满足黑启动要求。

　　6 . 2 黑启动电源机组励磁调节器应采用 自动电压调节模式，励磁调节器参数应满足黑启动要求。

　　6 . 3 黑启动电源机组调速器应采用频率调节模式，调速器参数应满足黑启动要求。

　　6 . 4 黑启动电源应根据自身的厂用电的接线方式，确定机组黑启动最佳厂用电恢复路径。 如应将优先恢复的电气元件与黑启动电源接在同一段母线上。

　　6 . 5 宜确保黑启动分区内第二批启动电源的快速恢复。

　　7 网架重构阶段

　　7 . 1 网架重构可采用分层分区的策略。

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　　7 . 2 每个黑启动分区应确定一个目标网架。 通过黑启动分区内的主力电厂、关键变电站、输电线路和少量负荷的交替恢复，建立黑启动分区的 目标网架。

　　7 . 3 各黑启动分区内应具有较好的调频调压手段，设置主调频机组;黑启动分区之间应具有明确、可靠的同期并列点。 通过相邻黑启动分区界面的同期并列点将各黑启动分区进行互联，建立主网架。

　　7 . 4 两个黑启动分区之间的并列操作时，应调整两个黑启动分区的系统频率、电压，满足并列条件。 两个黑启动分区并列时的允许频率差宜在 0.1 Hz~0.2 Hz 之间。

　　7 . 5 火电机组电源启动后，应配合适当的负荷恢复或调整水电出力，保证火电机组的出力满足机组稳定运行技术要求。

　　7 . 6 应控制机组出力和联络线输送功率，避免稳定破坏。

　　7 . 7 应保证无功功率的平衡和电压稳定，避免发生发电机自励磁和工频过电压等问题。

　　8 负荷恢复阶段

　　8 . 1 负荷应在调度机构的统一指挥下有序恢复，按照系统恢复实施方案中负荷恢复的优先次序有序恢复，应优先保证重要负荷的恢复。

　　8 . 2 每次负荷恢复后，待频率及电压恢复到正常运行水平时，再开始下一批的恢复。

　　8 . 3 系统频率和电压应控制在允许范围内：

　　a) 应分批次恢复负荷，每次恢复不应使频率偏差超过 0.5 Hz,系统频率不应低于 49.5 Hz,指定的中枢点电压应控制在 0.9 p.u.~1.1 p.u.范围内;

　　b) 在负荷恢复过程中，保证系统的旋转备用容量始终大于系统发电总出力的 20%。

　　9 系统恢复的安全校核

　　9 . 1 系统恢复安全校核应根据电源黑启动、网架重构、负荷恢复不同阶段的具体情况和要求，进行电磁暂态、机电暂态等安全计算校核，编制系统恢复研究报告，并制定系统恢复实施方案。

　　9 . 2 应明确变压器中性点接地方式，校核系统恢复各阶段继电保护和安全自动装置的适应性，提出继电保护装置和安全自动装置合理投、退方式。

　　9 . 3 选择黑启动路径应进行 自励磁、过电压、频率、电压等问题的计算校核。 计算时，频率应控制在

　　49.5 Hz~50.5 Hz 范围之内。具体内容如下：

　　a ) 计算校核黑启动电源带空载长线路工况下的发电机自励磁问题，并提出抑制措施;

　　b) 应计算校核黑启动路径所涉及的 110 kV及以上电压等级空载线路充电过程中的工频过电压、操作过电压问题，明确规定高抗、低抗和电源容量要求，选择合适的路径，确保过电压水平应低于 GB/T 50064 中过电压限值或设计要求;

　　c) 应计算校核黑启动路径所涉及的空载变压器合闸操作过程中铁磁谐振问题，选择合适路径，避免谐振产生;分析励磁涌流对保护装置的影响，必要时做出相关调整;

　　d) 应计算校核第二批启动电源辅机启动对黑启动电源(发电机)频率、电压的影响。

　　9 . 4 网架重构阶段，应进行黑启动分区和黑启动分区互联后网架的安全稳定计算校核，对于外启动电源作为黑启动电源的情况，校核网架应包括外部电源所在区域电网。

　　9 . 5 负荷恢复阶段，主要进行主网架的安全稳定校核，安全可靠地恢复绝大部分或所有负荷。 对于外启动电源作为黑启动电源的情况，校核网架应包括外部电源所在区域的电网。 具体内容如下：

　　a ) 对不同负荷恢复水平所对应的运行方式进行安全稳定校核;

　　b ) 通过系统静态安全分析计算，校核负荷恢复过程中线路、变压器过负荷和电压越限的情况;

　　c) 系统暂态稳定校核主要内容包括功角、电压、频率稳定计算，对于易出现弱阻尼的电网，还需要

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　　进行动态功角稳定计算校核;

　　d) 当负荷恢复到接近故障前水平时，系统原则上应满足 GB 38755 中第一级安全稳定标准的要求，但在少数必要情况下可按照单相永久故障重合不成功后系统保持稳定校核。

　　9 . 6 系统恢复过程中，计算合环电压差和相角差，校核合环条件。

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　　附 录 A

　　(规范性)

　　系统恢复研究报告

　　应收集具有黑启动能力厂站的相关资料，包括黑启动能力试验验证报告。

　　应包括黑启动电源、黑启动路径选择方案研究;按照第 9 章的要求，进行电源黑启动、网架重构、负荷恢复过程中的系统安全稳定校核;宜开展恢复系统的受电能力研究。

　　根据研究结果，编写相应的研究报告。

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　　附 录 B

　　(规范性)

　　系统恢复实施方案

　　应依据附录 A 系统恢复研究报告完成实施方案。

　　系统恢复调度操作方案应对各级调度机构在黑启动条件下的职责分工进行明确规定。

　　各级调度、各厂站的方案应相互配合，协调一致。

　　应包括启用系统恢复调度操作方案的条件、启动电源的确定、启动路径的选择及操作步骤、第二批启动电源的选择及启动、负荷的送电、系统并列、注意事项和实施系统恢复操作的组织措施等内容。

　　a ) 应明确黑启动路径中各相关厂站的黑启动初始状态。例如：各厂站的黑启动初始状态安排中要有防止非同期合闸的措施，变压器中性点接地方式。

　　b) 应明确子系统联络线并列点、合环点及次序。

　　c) 各级系统恢复方案中应列出负荷恢复的优先次序和数量。

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　　附 录 C

　　(规范性)

　　黑启动试验方案

　　黑启动试验前，应编制黑启动试验方案，明确试验内容、操作步骤、时间计划、测试内容及安全措施要求，以及试验组织机构、组织方案等。 在电网或电厂所设定区域内验证黑启动方案的可行性，检验仿真计算结果的正确性。

　　黑启动试验的内容宜包括试验电源机组启动、零起升压、线路充电、负荷送电、向外扩展启动其他电厂机组及与系统并列等操作过程，以及相应的电压控制要求。 可根据电网允许情况安排黑启动试验内容，至少应进行黑启动电源机组启动和零起升压试验。

　　黑启动试验完成后，根据试验现场实施情况及测试结果编制试验报告，对黑启动试验方案进行评价，提出黑启动的优化和完善建议。

　　GB/T 40613—202 1

　　附 录 D

　　(规范性)

　　系统恢复调度执行方案

　　依据试验结果，完善修改系统恢复实施方案，形成调度执行方案。

　　应包括启用黑启动调度操作方案的条件、启动电源的确定、启动路径的选择及操作步骤、第二批启动电源的选择及启动、负荷的送电、系统并列、注意事项和实施黑启动调度操作的组织措施等内容。