電力調(diào)度事故大反思

（1）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面

北美電網(wǎng)包括三個(gè)獨(dú)立電網(wǎng) ①東部互聯(lián)電網(wǎng),包括美國(guó)東部 的地區(qū)和加拿大從薩斯喀徹溫省向東延伸至沿海省份的地區(qū) ②西部互聯(lián)電網(wǎng),包括美國(guó)西部的地區(qū)不含阿拉斯加州和加拿大阿爾伯達(dá)省、不列顛哥倫比亞省以及墨西哥的一小部分 ③相對(duì)較小的德克薩斯州電網(wǎng)。這三個(gè)互聯(lián)系統(tǒng)在電氣上相互獨(dú)立,通過(guò)少數(shù)幾條輸送容量較小的直流聯(lián)絡(luò)線相連。這次發(fā)生大面積停電事故在東部地區(qū)。被認(rèn)為造成大停電的主要導(dǎo)火線是包括底特律、多倫多和克利夫蘭地區(qū)的Erie 湖大環(huán)網(wǎng)，沿該環(huán)網(wǎng)流動(dòng)的潮流經(jīng)常無(wú)任何預(yù)警地發(fā)生轉(zhuǎn)向，造成下方城市負(fù)荷加重。此次系統(tǒng)潮流突然發(fā)生轉(zhuǎn)向時(shí)，控制室的調(diào)度員面對(duì)這一情況束手無(wú)策。

（2）電網(wǎng)設(shè)備方面

美國(guó)高壓主干電網(wǎng)至少已有四五十年的歷史，一些早期建設(shè)的線路及設(shè)備比較陳舊，而更新設(shè)備又需要大量資金投入。投資電網(wǎng)建設(shè)的資金回報(bào)周期長(zhǎng)、回報(bào)率低。例如在20世紀(jì)90年代，投資發(fā)電廠資金回報(bào)率常常在12%~15%，而投資輸電線路只有8%左右。因此，只有當(dāng)供電可靠性問(wèn)題非常嚴(yán)重，或是供電要求迫切時(shí)，電力公司才會(huì)考慮投資修建輸電線路。另外，環(huán)保方面的限制也增加了輸電線路建設(shè)的難度。

（3）電網(wǎng)調(diào)度方面

由于沒(méi)有統(tǒng)一調(diào)度的機(jī)制，各地區(qū)電網(wǎng)之間缺乏及時(shí)有效的信息交換，因此在事故發(fā)展過(guò)程中，無(wú)法做到對(duì)事故處理的統(tǒng)一指揮，導(dǎo)致了事故蔓延擴(kuò)大。國(guó)際電網(wǎng)公司（ITC）追蹤到大停電以前1h 5min的數(shù)據(jù)，認(rèn)為如果能夠早一點(diǎn)得到系統(tǒng)發(fā)生事故的一些異常信號(hào)，就可能及時(shí)采取應(yīng)急措施，制止大停電事故的發(fā)生。

（4）保護(hù)控制技術(shù)方面

美國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易造成運(yùn)行潮流相互竄動(dòng)，增加了電網(wǎng)保護(hù)、控制以及解列的難度。這次停電事件中，在事故發(fā)生初期FE與AEP公司的多條聯(lián)絡(luò)線跳閘（有些在緊急額定容量以下），對(duì)事故擴(kuò)大起到推波助瀾的作用。NERC在對(duì)事故記錄的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)許多“時(shí)標(biāo)”不準(zhǔn)確，原因是記錄信息的計(jì)算機(jī)發(fā)生信息積壓，或者是時(shí)鐘沒(méi)有與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間校準(zhǔn)。

（5）電力市場(chǎng)化體制方面

電力市場(chǎng)化也存在一些負(fù)面影響，例如電力放松管制后，電網(wǎng)設(shè)備方面的投資相應(yīng)減少。據(jù)美國(guó)有關(guān)方面的統(tǒng)計(jì)資料顯示，在過(guò)去10年內(nèi)，美國(guó)負(fù)荷需求增加了30%，但輸電能力僅增加了15%，由此使高壓線路的功率輸送裕度減少，電網(wǎng)常常工作在危險(xiǎn)區(qū)或邊緣區(qū)。

此外，在現(xiàn)有電網(wǎng)條件下雖可以采用一些新技術(shù)來(lái)提高電網(wǎng)輸送容量，以防止事故擴(kuò)展到全網(wǎng)，但這種投資回報(bào)率低，難以吸引足夠的投資。

（6）廠網(wǎng)協(xié)調(diào)方面

由于未建立起廠網(wǎng)協(xié)調(diào)的繼電保護(hù)和安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，使得在系統(tǒng)電壓下降時(shí)，許多發(fā)電機(jī)組很快退出運(yùn)行，加劇了電壓崩潰的發(fā)生。

（7）系統(tǒng)計(jì)算分析和仿真試驗(yàn)方面

此次事故從第一回線路跳開至系統(tǒng)崩潰歷時(shí)1個(gè)多小時(shí)，由于未及時(shí)采取措施而導(dǎo)致了事故擴(kuò)大。如果事先對(duì)這類運(yùn)行方式作好充分的系統(tǒng)計(jì)算分析或仿真試驗(yàn)，采取相應(yīng)的防范措施，是可以防止事故擴(kuò)大的。但由于計(jì)算分析和仿真試驗(yàn)方面存在不足，未能作好充分的反事故預(yù)案準(zhǔn)備。

（8）經(jīng)濟(jì)性和安全性統(tǒng)籌考慮方面

本次大停電根本原因在于：美國(guó)社會(huì)以追求經(jīng)濟(jì)利益的最大化為唯一目標(biāo)。盡管也有保證電網(wǎng)安全的呼聲，但是比較微弱。而具有公用事業(yè)性質(zhì)的電網(wǎng)公司只能在現(xiàn)有的條件下來(lái)管理，在安全性方面存在較多的隱患。這次大停電給社會(huì)、經(jīng)濟(jì)秩序造成的損失使公眾加深了對(duì)電網(wǎng)安全重要性的認(rèn)識(shí)，將引起各方面的深刻反思。

由美加電網(wǎng)停電事故得到的啟示

從上述三次大停電事故可以得到如下啟示：

（1）美國(guó)在電網(wǎng)建設(shè)和管理中缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)管理，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)存在不合理的薄弱環(huán)節(jié)，抗故障能力差。

（2）美國(guó)沒(méi)有一個(gè)能夠協(xié)調(diào)組織各地區(qū)電網(wǎng)的統(tǒng)一電力調(diào)度中心，不能做到對(duì)大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，容易造成運(yùn)行調(diào)度和事故處理過(guò)程的盲目性，貽誤時(shí)機(jī)，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。

（3）電網(wǎng)公司沒(méi)有自己的調(diào)峰和調(diào)頻電廠，電網(wǎng)運(yùn)行備用不足，缺乏調(diào)控手段。

（4）美國(guó)大部分電網(wǎng)建于20世紀(jì)50年代，由于片面追求經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)變電站和輸配電系統(tǒng)的維護(hù)和改造投入不足，造成高峰時(shí)線路負(fù)荷過(guò)重。

（5）在廠網(wǎng)協(xié)調(diào)方面存在問(wèn)題，未建立起廠網(wǎng)協(xié)調(diào)的保護(hù)和安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。

（6）各獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行部門（ISO）自成體系，自我防護(hù)，相互之間缺乏溝通，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)情況了解不夠，因而不能及時(shí)采取有效措施，制止事故的蔓延。

從美加大停電事故中應(yīng)吸取的教訓(xùn)

（1）做好電力系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃

美國(guó)電網(wǎng)多次發(fā)生大面積停電事故，其主要內(nèi)在原因是缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)沒(méi)有做到合理的分層分區(qū)，抗干擾能力差。在高峰負(fù)荷時(shí)線路負(fù)載重，發(fā)生“N-1”故障時(shí)極易導(dǎo)致相鄰線路過(guò)載而相繼跳閘。在故障擴(kuò)大時(shí)，也很難采取恰當(dāng)?shù)慕饬写胧�。加上近年�?lái)對(duì)電網(wǎng)投資減少，電網(wǎng)發(fā)展滯后，使這一狀況更為嚴(yán)重。我國(guó)應(yīng)吸取美國(guó)的教訓(xùn)，做好電源和電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè)，其要點(diǎn)是：堅(jiān)持電源分散接入受端系統(tǒng)的原則；加強(qiáng)輸電通道中間支撐和受端系統(tǒng)的主網(wǎng)架建設(shè)；電網(wǎng)要做到合理的分層分區(qū)，結(jié)構(gòu)清晰。

（2）堅(jiān)持統(tǒng)一調(diào)度的方針

美國(guó)沒(méi)有一個(gè)能夠協(xié)調(diào)組織各地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行的統(tǒng)一電力調(diào)度中心，電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)行缺乏統(tǒng)一有效的管理機(jī)制。我國(guó)應(yīng)堅(jiān)持統(tǒng)一調(diào)度的方針，做到大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行和控制，包括：運(yùn)行方式的統(tǒng)一安排，電廠檢修的統(tǒng)一安排，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的協(xié)調(diào)配置，事故處理的統(tǒng)一指揮等，確保整個(gè)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）電網(wǎng)運(yùn)行要有足夠的備用容量

美國(guó)這次事故與先前的一些事故一樣，大多數(shù)發(fā)生在電網(wǎng)大負(fù)荷運(yùn)行期間，電源備用不足。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障，大電源退出，就會(huì)因供電不足而產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，使事故擴(kuò)大。當(dāng)前我國(guó)部分地區(qū)供電形勢(shì)緊張，電網(wǎng)運(yùn)行處于備用不足或無(wú)備用的狀態(tài)，因此要十分注意合理安排運(yùn)行方式，采取各種有效措施，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的保障。

（4）加強(qiáng)繼電保護(hù)和安全穩(wěn)定自動(dòng)裝置的優(yōu)化配置

美國(guó)電網(wǎng)歷次事故的擴(kuò)大都與繼電保護(hù)和安穩(wěn)裝置的配置有關(guān)系。我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，對(duì)二次繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的要求更高，需要發(fā)展先進(jìn)、可靠的繼電保護(hù)裝置和穩(wěn)定控制技術(shù)，搞好三道防線的建設(shè)，防止事故擴(kuò)大，避免大面積停電事故的發(fā)生。

（5）做好反事故預(yù)案和“黑啟動(dòng)”方案

大電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，存在因各種原因?qū)е率鹿蕯U(kuò)大的可能性。因此，做好電網(wǎng)事故發(fā)生后的處理預(yù)案和電網(wǎng)一旦崩潰后盡快恢復(fù)的“黑啟動(dòng)”方案十分重要。

（6）加強(qiáng)電力系統(tǒng)計(jì)算分析和仿真試驗(yàn)工作

堅(jiān)持做好電力系統(tǒng)的計(jì)算分析和仿真試驗(yàn)工作。通過(guò)事故預(yù)想分析，找出系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)可能發(fā)生的事故作好預(yù)案，這對(duì)于防止大面積停電事故的發(fā)生是十分重要的。

（7）做好電力市場(chǎng)條件下的互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究

目前我國(guó)電力體制改革進(jìn)一步深化，西電東送、南北互供和全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)工程逐步展開。為了適應(yīng)這種情況，應(yīng)加強(qiáng)電力市場(chǎng)條件下的互聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究，包括：新電力體制下的電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)則、電網(wǎng)互聯(lián)格局和方式、廠網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行、電網(wǎng)安全穩(wěn)定特性和監(jiān)測(cè)控制技術(shù)、系統(tǒng)調(diào)壓控制技術(shù)和提高電壓穩(wěn)定性的控制措施、電力系統(tǒng)負(fù)荷模型的研究與完善、發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)及PSS、調(diào)速器及原動(dòng)機(jī)模型及參數(shù)的研究與實(shí)測(cè)等等，并提出新形勢(shì)下確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免大面積停電事故的新技術(shù)和新措施。

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