美加联合电网大面积停电事故的反思和启示

美加联合电网大面积停电事故的反思和启示中国电力科学研究院胡学浩内容摘要1.事故概况2.事故起始及发展过程3.事故原因初步分析4.防止我国互联大电网发生大面积停电事故的紧迫性5.美加联合电网大面积停电事故的启示6.结语1.事故概况美国东部(EDT)时间2003年8月14日16:11开始（北京时间8月15日晨4:11），美国东北部和加拿大东部联合电网发生了大面积停电事故纽约:交通瘫痪、公路堵塞、人困在电梯和地铁隧道里、冒酷热步行回家停电影响美国：俄亥俄州、密歇根州、纽约州、马萨诸塞州、康涅狄克州、新泽西州、宾夕法尼亚州、佛蒙特州（8个州）加拿大：安大略省、魁北克省（2个省）损失负荷：6180万千瓦5000万居民失去电力供应恢复需几天时间-8月14日19：30恢复134万千瓦-8月14日23：00恢复2130万千瓦-8月15日11：00恢复4860万千瓦美国切机20多台（含9台核电机组）美加共计切机百余台美经济学家估计：美损失：300亿美圆/天安大略省损失：50亿美圆1.事故概况(续)2.事故起始及发展过程美加事故工作组于2003年9月11日公布了关于814大停电事故发生、发展、影响区域等较为详细情况的最新工作报告。着重于对主要线路（230kV及以上）、大发电厂事件的描述。并明确表示，本报告并没有试图解释各发生事件之间的联系，更详细的事故分析会在随后几周内做出。本报告所有“时间”都取自于数据记录的“时标”。所有时间都为EDT时间。事故前电网状况

大停电包括的大部分事故发生于8月14日从中午到4:13p.m.EDT.这段时间。发电厂、线路的运行及区域间的功率交换可能会导致当天晚些时候的事故。事故调查组从8:00a.m.EDT的事件开始分析，以确定大停电发生的原因。下图为停电涉及的区域及地名，与后面事故发展过程图可相互对照。事故发展过程图示

报告以图示的方式，详细地再现了事故的发生发展过程。图中所用图例如下：

输电线路事件线路跳开

通道断开

发电机切机

事件序号

12:05:44–1:31:34PM

发电机切机

12:05:44–Conesville＃5(额定值375MW)

1:14:04–Greenwood＃1(额定值785MW)1:31:34–Eastlake＃5(额定值597MW)Conesville电厂位于俄亥俄州中央；Greenwood电厂位于底特律北部，Greenwood＃1机组在1:14:04跳开，1:57.恢复运行；Eastlake＃5机组位于俄亥俄州北部Erie湖南岸，与345kV系统相连。这些机组跳开后使系统潮流方式发生了变化。

2:02PM

俄亥俄州西南部线路断开

Stuart–Atlanta345kV线路

这条线路是从俄亥俄州西南部至俄亥俄州北部输电通道的一部分，由于线路经过部分地区发生灌木着火而导致线路断开。着火产生的过热空气使线路上方空气电离而发生导线短路。

3:05:41–3:41:33PM

俄亥俄州东部和北部之间的线路断开

3:05:41–Harding-Chamberlain345kV线路

3:32:03–Hanna-Juniper345kV线路

3:41:33–Star-SouthCanton345kV线路

这三条线路是从俄亥俄州东部至俄亥俄州北部输电通道的一部分，现在Harding-Chamberlain线路跳闸的原因不明，Hanna-Juniper线路由于触到树木对地短路而跳闸，Star-SouthCanton线路在14日早些时候跳开并重合了2次，但这些事件的重要性尚不清楚。

由于这三条线路跳闸，从俄亥俄州东部至俄亥俄州北部输电通道的输送能力被削弱，原来流经这三条线路的潮流-立刻转移至其它线路，包括低电压等级的连接俄亥俄州北部与电网的138kV系统。但是，这种新的潮流运行方式使另外一些线路也过负荷。随着电压降低，俄亥俄州北部的600MW工业负荷失电（由于电压低，电机停机），138kV及69kV系统配网用户也自动的与系统隔离。

3:45:33–4:08:58PM

俄亥俄州东部到北部的剩余线路跳闸

3:45:33–CantonCentral-Tidd345kV线路

4:06:03–Sammis-Star345kV线路CantonCentral-Tidd线路3:45:33跳开，58s后重合，但CantonCentral345/138kV变压器断开后没能再投入，使通过CantonCentral变电站支持的138kV系统与345kV网络隔离。Sammis-Star345kV线路随后于4:06:03跳开，这完全阻断了从俄亥俄州东部至俄亥俄州北部的345kV通道。这样只剩3条向北部输送功率的路径了（1.围绕Erie湖南岸，从俄亥俄州东北部及宾夕法尼亚州到俄亥俄州北部；2.从俄亥俄州南部到北部，但是随着Stuart-Atlanta线路2:02跳闸，这条路径已很脆弱；3.从密歇根州东部到俄亥俄州北部）。这也极大的削弱了俄亥俄州东北部作为密歇根州东部电源的输送能力。，使底特律地区更加依赖于密歇根从西向东的线路以及俄亥俄州南部和西部的线路。在3:42:49-4:08:58期间，多条穿过俄亥俄州北部的138kV线路断开，这使Akron及西部、南部停电。

4:08:58–4:10:27PM

俄亥俄州西北部线路跳闸、密歇根中部发电机跳开

4:08:58–Galion-OhioCentral-Muskingum345kV线路4:09:06–EastLima-FostoriaCentral345kV线路4:09:23-4:10:27KinderMorgan机组(额定：500MW;负荷：200MW)当Galion-OhioCentral-Muskingum、EastLima-FostoriaCentral线路跳开后，阻断了从俄亥俄州南部、西部到俄亥俄州北部、密歇根州东部的输电通道。这样俄亥俄州北部及歇根州东部负荷中心仅通过3条通道（1.沿Erie湖南岸从俄亥俄东北及宾夕法尼亚；2.密歇根西部通过由西向东线路；3.安大略）连接。密歇根东部与俄亥俄北部仅通过靠近Erie湖西南部弯曲处的3条345kV线路连接。密歇根中部的KinderMorgan发电机跳开（负荷为200MW）。从印第安纳通过密歇根东西线路向俄亥俄州北部及密歇根州东部负荷供电的潮流加重。印第安纳向俄亥俄州北部负荷中心供电的输电能力降低，那个区域由于负荷超过了急速下降的供电能力，电压开始下降。约4:09，东部互联系统的频率升高了0.02～0.027Hz，表明损失了约700～950MW负荷。

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ndeasternpartofInnerMongolia.Dataof2000(3provincesonly):Generatingcapacity:37862.1MW110kVandabovelines:84034km500kVlinefromSuizhong(绥中)PowerPlanttoQianxi(迁西)SubstationinHebeiProvinceinterconnectedtheNortheastandNorthChinanetworksOv焦er遍vi匙ew较o称f柄Po惠we拘r帅Sy广st抢em伙i房诚n象Ch泊in师aNo厘rt联h锅Ch娃in景a蜜Po职we维r凡Ne界tw借or孤kCoversBeijing,TianJin,HebeiandShanxiprovincesandwesternpartofInnerMongolia.Dataof2000:Generatingcapacity:42,769.1MWAnnualgeneration:210.837TWh

Richcoaldepositandcoal-firedpowerplant,butlackofwaterresources.hydropowercapacitylessthan5%500kVnetworkaroundBeijingandTianjinloadcentersOv乎er种vi泼ew被o私f旋Po土we迟r产Sy携st较em意i愚n屈Ch弹in舒aEa会st案C晌hi沸na唤P父ow榆er仔N荣et眠wo泪rkCoversShanghaiMunicipalityandJiangsu,Zhejiang,Anhuiprovinces.Dataof2000:Generatingcapacity:56,663.3MWAnnualgeneration:259.630TWh

ThemosteconomicaldevelopedregioninChina,butlackofenergyresources.LargeamountofenergyimportedfromShanxi,HenanandHubeiProvince.500kVloopcircuitwasbuiltwithinthisarea.Ov朝er特vi呆ew就o贺f浅Po岸we睁r辱Sy益st土em靠i裙n联Ch寻in邪aCe浴nt比ra获l群Ch稳in腾a廉Po比we柜r和Ne挨tw敌or元kCoversHenan,Hubei,HunanandJiangxiprovincesDataof2000:Generatingcapacity:45,560.6MWAnnualgeneration:179.650TWhHun