在電網發(fā)生大面積或全網停電的情況下，如果沒有任何黑啟動措施，將使得停電時間大大延長，甚至對電網安全恢復無從入手，不知所措，并由此造成國民經濟的重大損失。水電站(包括抽水蓄能電站)的水輪發(fā)電機組是電網安全恢復首選的黑啟動電源，與火電、核電機組相比，水輪發(fā)電機結構簡單，沒有復雜的輔機系統(tǒng)，廠用電少，啟動速度快，是安全、理想、方便的電網安全恢復工具之一，筆者根據在電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的多年實踐，認為電網安全恢復采用黑啟動低電壓恢復不僅速度快，而且安全可靠。
　　
　　1　電網安全穩(wěn)定的要求
　　
　　電力系統(tǒng)穩(wěn)定性定義包含3個內容：不發(fā)生主系統(tǒng)的非同步運行；不發(fā)生頻率崩潰；不發(fā)生電壓崩潰。在原則上，首先應當盡一切可能防止主系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定破壞事故。對于主系統(tǒng)的穩(wěn)定破壞，如果處理不當或者因繼電保護等不正確動作，都可能導致系統(tǒng)大面積長期停電的事故，因此，考慮電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最壞情況，從最壞處著眼，建立應對電網失去穩(wěn)定性的措施，確實是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的最后一道防線。
　　
　　黑啟動的實質是指在電網發(fā)生大面積或全網停電的情況下，電網利用內部部分發(fā)電機組(即電源)自身或外來的動力資源使發(fā)電機組啟動達到額定轉速并建立正常電壓，有步驟地對電網進行充電，恢復電網運行和用戶供電。
　　
　　目前，電力系統(tǒng)的黑啟動主要分為電網黑啟動和水電站黑啟動兩個層面。
　　
　　1.1　電網黑啟動
　　
　　電網黑啟動是指系統(tǒng)全部停電后(不排除獨立小電網仍維持運行)，迅速恢復電網供電的方式。電網恢復的基本方法有串行恢復和并行恢復兩種。
　　
　　(1)串行恢復
　　
　　串行恢復是在大多數發(fā)電機并網前對整個(或局部)網絡進行充電。在電網局部和子系統(tǒng)恢復時常被電網所采用。
　　
　　串行恢復存在的主要問題是：高壓輸電系統(tǒng)充電時系統(tǒng)產生的無功常常超出實施充電的發(fā)電機的無功吸收能力，可能導致系統(tǒng)端出現(xiàn)過電壓。
　　
　　(2)并行恢復
　　
　　并行恢復是將系統(tǒng)分成幾個子系統(tǒng)同時恢復，各子系統(tǒng)同步后進行同期并列將整個網絡連接起來。在系統(tǒng)全黑情況下或沒有任何外部互聯(lián)情況時，因子系統(tǒng)同步恢復能顯著縮短恢復時間，因而此方案通常被全電網所采用。
　　
　　1.2　水電站黑啟動
　　
　　水電站黑啟動是指機組在無400V廠用電情況下，依DC220V電源迅速完成機組自啟動，對內恢復廠用電，并配合調度對電網安全恢復。
　　
　　水電站黑啟動的基本任務為：對內恢復廠用電；對電網安全恢復，即用機組自啟動后并對電網進行充電。
　　
　　2　水電站黑啟動的分析
　　
　　對于對內恢復廠用電，水電站能否自啟動的關鍵是開機操作時導水機構的油壓維持時間(一般在半個小時左右)和蓄電池(含UPS)的供電維護時間。對于對外恢復電網即在機組自啟動后對電網進行充電。而水電站一般經長距離高壓線路接入系統(tǒng)，當電網發(fā)生大面積停電事故后，在黑啟動機組實施對電網充電過程中，存在的突出問題是對高壓輸電系統(tǒng)充電時，導致系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重過電壓。為此如何對充電過程中的過電壓進行控制是水電站黑啟動中的另一個關鍵問題。
　　
　　下面結合實際探討水電站黑啟動實施的兩個主要任務。