摘要：工厂设计柴油发电机为黑启动电源，当工厂由于某种原因失去电源，柴油发电机启动供电后，后续的燃气发动机才能启动正常供电。针对单一启动电源存在的不足，改进了黑启动的流程，对燃气发电机的燃料气供应系统进行改造，并在失电时提供备用燃气发电机的启动信号。实现了黑启动过程的全程自动控制，减少了人工操作的影响，缩短了启动时间。
关键词：电力系统；黑启动；优化
加纳天然气处理厂是加纳共和国建造的第一个天然气处理厂。因加纳国家电力供应极其不稳,故工厂采用发电机组自发电生产。柴油发电机作为工厂的唯一黑启动电源，如果不能正常启动，则燃气发电机由于得不到辅助电源，也无法启动，导致工厂电力短时间内无法得到恢复。一旦燃气发电机由于故障停机，而此时柴油发电机又无法启动，工厂就会失去电源，严重影响工厂正常生产。
1黑启动过程存在的问题分析
一是柴油发电机作为全厂电力恢复的唯一供电设备，其设备可靠性完全决定了系统的可靠性，一旦柴油发电机处于保养阶段或故障阶段，全厂将失去启动电源。二是系统黑启动时只有柴油发电机进行黑启动，燃气发电机无法参与黑启动。现场有3台燃气发电机，燃气发电机无法参与黑启动，得不到合理的利用。三是在整个黑启动过程中，由于燃料气供应系统的中断，导致燃料气的供应恢复及燃气发电机的启动必须由手动来完成，这样不但自动化控制程度不高，而且燃气发电机在过程中启动较慢，导致电力恢复时间较长。
2黑启动方式的改进
针燃气发电机黑启动条件，需要对燃气发电机的燃料气供应系统进行改造，并在失电时提供备用燃气发电机的启动信号，使其满足黑启动要求。2.1燃气调压撬控制盘供电线路改造燃气调压撬主要负责为燃气发电机组提供燃料气。工艺上由脱乙烷塔顶气或原料气经过调压撬减压后输送到燃气发电机。燃气调压撬由PLC控制盘控制，其电源在C段母线上，其进出口电磁阀在失电情况下会自动关闭。控制室内有一台ACUPS，系统功率9kw，此UPS负责SCADA系统和通讯系统的供电。该UPS液晶显示窗显示使用容量0.23kVA，负荷率2%。燃气调压控制系统为PLC控制，系统需求功率非常小。若将燃气调压撬电源接入该UPS，当工厂停电后燃气调压系统保持供电，避免了电磁阀在在失电情况下会自动关闭，保证了燃气发电机燃料气的供应。将3台燃气调压撬控制盘电源由C母线转接入ACUPS系统后，UPS液晶显示窗显示使用容量0.26kVA，负荷率3%，不会影响UPS的正常工作。
2.2改进燃气发电机的控制逻辑
如果全网失电情况下，母线上的低电压检测继电器将会得到失电信号，三个母线上的低电压检测继电器如果同时检测到电压丢失，则发电机控制系统会自动输出启动信号去启动柴油发电机。所以可以用触发柴油发电机运行的信号来触发备用燃气发电机组启动。当燃气发电机处于备用模式下，即发电机本地控制盘在自动位置，室内控制柜选择开关在“standby”位置时，只要提供发电机控制系统一个外部控制信号，即备用发电机就会启动，并按照设定的程序进行自动合闸向电网供电。改进后的燃气发电机组控制逻辑实现了备用发电机自动启动并网的全过程自动化。
3结语
改进前只有1台柴油发电机可进行黑启动，改进后1台柴油发电机和3台燃气发电机均可进行黑启动，4台发电机均损坏的概率非常低，因此黑启动的可靠性大大提高。同时，由于改进了发电机组的控制逻辑，使得燃气发电机可自动启动，因此在电力恢复时间上有着显著的优势。改造前正常电力中断时间最少需要260s，改造后的黑启动系统则可以在170s完成电力系统的恢复。电力中断时间缩短了90s。通过合理的修改燃气发电机启动运行方式，为燃气发电机在黑网情况下创造了启动条件，因燃气发电机具有能够快速启动、宽幅加载和灵敏响应的特点，因此利用燃气发电机做为黑启动电源有着独特的优势。
作者：李彩红 张涛 姚伯富 单位：中原油田分公司天然气处理厂
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