关于814美加大停电事故起因和建议的最终报告(中文_部分)
美加814大停电原因、过程、危害、启示
美加8.14大停电电力实09马剑2003年8月14日，美国中西部、东北部及加拿大安大略省遭受了大面积停电事件。
事故开始于美国东部时间16时左右，在美国部分地区，电力供应在4日后仍未恢复，而在全部电力供应恢复之前，安大略省部分地区的停电持续了一个多星期。
一、事件全过程1、事故的发展过程[1]：事件发生前，停电地区中西部正值高温天气，电网负荷很大。
潮流方向是从印第安纳州和俄亥俄州南部通过密歇根州和俄亥俄州北部向底特律地区送电，并通过底特律地区送往加拿大的安达略省。
14时左右,俄亥俄北部属FE电网公司的Eastlake5号机组（597MW）跳闸。
15时05分，俄亥俄南北联络断面上送克里夫兰的一条345千伏线路跳闸，其输送的功率转移到相邻的345kV线路（Hanna–Juniper）上。
15时32分，俄亥俄另一条南北联络线Ohio Hanna—Juniper345千伏线路因对树放电跳闸，这是因为上一事件引起该线路长时间过热并下垂，从而接触线下树木。
当时由于警报系统失灵没能及时报警并通知运行人员，15:32该线路因短路故障而跳闸，使得克利夫兰失去第二回电源线，系统电压降低。
[2] 15时41分，俄亥俄又有两条南北联络线相继跳闸，克里夫兰地区出现严重低电压。
16时06分，俄亥俄南北联络断面又有一条345千伏线路跳闸。
此时潮流反向从底特律地区向俄亥俄州北部送电。
16时09分，俄亥俄南北联络最后两条345千伏联络线跳闸。
俄亥俄州南北联络断面全部断开，潮流发生大范围转移，通过印第安纳州经密歇根州与底特律地区向俄亥俄州北部送电。
大约30-45秒后，因电压下降，密歇根州中部电网大约180万千瓦机组相继跳闸，密歇根州中部电网电压开始崩溃。
16时10分，底特律地区电压全面快速崩溃，在8秒钟之内约30条密歇根州和底特律间的联络线跳闸，潮流再次发生大范围转移，从俄亥俄州南部经宾西法尼亚、纽约州、安达略、底特律向克里夫兰送电。
美加停电
文章从调度的角度介绍了8.14美加大停电的过程，详细分析了事故中调度员在处理紧急事故，控制中心的自动化系统以及各级控制中心的协调中存在的问题，提出了在事故发展的各个阶段调度员可以采取控制事故的措施，指出若调度员采取有效措施，可以避免这次大停电事故。
文章还总结了我们应从本次事故中汲取的教训。
关键词：美加大停电；电力系统调度；控制中心1引言2003年8月14日，美国东北部、中西部及加拿大安大略省发生了一次大停电事故。
它造成的巨大损失和影响在美国电力史上是空前的，也引起了世界各国的高度关注。
联合调查组历时半年多时间，经过大量的现场调查和模拟计算，于2004年4月6日公布了有关美加大停电的最终调查报告[1]。
此次事故所揭示的电网运行中的问题，特别是在电网结构日益复杂、电网互联日益紧密、市场环境下交易电量巨大、输电裕度逐渐变小的情况下，如何从技术上确保电网安全、稳定、经济地运行，对我国的电网调度运行工作有着重大的借鉴意义，因而，这次事故也引起了国内许多专家和工程运行人员的极大关注。
我国学者从电网建设、自动装置的优化配置、电网监控和负荷模型研究等角度对该事故进行了反思[2,3]。
从调度的角度分析，值得我们深思的一个问题是：从13:31时Eastlake5号机跳闸开始到16:05时Sammis-Star线路跳闸、系统崩溃，事故的发展共持续了2h34min，在这样相当长的一段时间内，调度员在做什么？他们是否有机会采取一些有效措施制止事故的发展？还是他们已经采取了一切必要的措施而事故仍无可避免？本文试图从事故的演变过程和事故中调度的表现来进行分析。
2事故背景简介2.1故障区域电网的运行模式北美电网包括三个独立电网：①东部互联电网，包括美国东部2/3的地区和加拿大从萨斯喀彻温省向东延伸至沿海省份的地区；②西部互联电网，包括美国西部1/3的地区（不含阿拉斯加州）和加拿大阿尔伯达省、不列颠哥伦比亚省以及墨西哥的一小部分；③相对较小的德克萨斯州电网。
美加814大停电介绍以及启示
2：事故连锁效应阶段
从8月14日下午12：15开始，FE（第一能源公司）和AEP（美国 电力公司）的控制区内发生了一系列的突发事件，这些时间最终导致 了东北部电网的大停电，按照一些重要事件的发生顺序，事故的演变 过程可以分成以下几个阶段。
（1）第一阶段；12：05到14：04，其间有两个重要事件发生
图1 美加大停电地理区域
二：“8.14”大停电的后果
• 1： “8.14”大停电造成美国东北部和加拿大东部机场瘫痪 、 公共交通瘫痪 、航班延迟 、成千上万的人被困在地铁 、电 梯 、火车和高速公路上，超过5000万人的失去电力供应，停 电时间29h后才完全恢复电力 ；
• 2： “8.14”大停电给美国经济带来严重影响 ，据美国经济专 家预测 ，此次美国历史规模最大的停电事故，所造成的经济 损失可能多达300亿美元/d，而据纽约市政厅估计 ，此次停电 造成纽约市财政减收7.5亿美元 ，税收减少4000万美元 ；而 加拿大方面，其经济损失也高达23亿加元；
• 西部电网包括美国西部、加拿大的两个省以及墨西哥北部地区， 区内是WECC（西部电力协调委员会）协作区。
• 得克 三大联合电力网非同步运行，相互之间通过背靠背直流系统联 络。
• “8.14”大停电主要发生在北美大联合电力系统，其是世界上 最大的联合系统，到2007年总装机容量超过13亿kw，覆盖美国、 加拿大和墨西哥的一部分，由4个同步电网组成：东部电网、 西部电网、德克萨斯电网和魁北克电网。
图6 俄亥俄州部分地图
图7 事故中心潮流的大致分布 图8 事故中心潮流的数值及其流向
“8.14”大停电的发生过程
一：事故累积阶段 电网运行状况逐步恶化的累积效应是大面积停电的前奏，影响电网运
814大停电原因及分析
美加“8.14大停电”原因及分析北美电力可靠性委员会（NERC）对有关8.14大停电原因的报告以及有关方面的资料清晰地给出了此次事故的起因和发展过程，现简述如下。
从2003年8月14日下午美国东部时间（EDT，下述均为此时间）15时06分开始，美国俄亥俄州的主要电力公司第一能源公司（First Energy Corp.，以下简记为FE）的控制区内发生了一系列的突发事件。
这些事件的累计效应最终导致了大面积停电。
其影响范围包括美国的俄亥俄州、密执安州、宾夕法尼亚州、纽约州、佛蒙特州、马萨诸塞州、康涅狄格州、新泽西州和加拿大的安大略省、魁北克省，损失负荷达61.8 Gw，影响了近5千万人口的用电。
事故演变过程可分为如下几个阶段:（1）事故发生前的阶段。
图1中，各系统之间靠345kV和138kV线路构成一个交直流混联的巨大电网，其总体潮流为自南向北传送。
属于事故源头的第一能源(FE)系统因负荷高，受入大量有功，系统负荷约为12.635GW，受电约2.575GW(占总负荷的21%)，导致大量消耗无功。
尽管此时系统仍然处于正常的运行状态，但无功不足导致系统电压降低。
其中FE管辖的俄亥俄州的克力夫兰-阿克伦（Cleveland-Akron）地区为故障首发地点。
在事故前，供给该地区有功及无功的重要电源：机组戴维斯-贝斯机组（Davis-Besse）和东湖4号机（Eastlake4）已经停运。
在13∶31东湖5号机（Eastlake5）的停运，进一步耗尽了克力夫兰-阿克伦地区的无功功率，使该系统电压进一步降低。
（2）短路引起的线路开断阶段。
15∶05俄亥俄州的一条345kV（Chamberlin-Harding）输电线路在触树短路后跳闸（线路开断前潮流仅为正常裕量的43.5%），致使由南部向克力夫兰-阿克伦地区送电的另外3条345kV线路（Hanna-Juniper、Star-South Canton和Sammis-Star，如图2所示）的负荷加重（其中Hanna-Juniper线路上增加的负荷最多，同时向该地区送电的138kV线路的潮流也随之增加，如图3所示。
美加大停电事件体制根源探析
美加大停电事件体制根源探析美、加“8〃14”大停电事件，再次引发了人们对电力体制改革的思考。
停电事件的发生有一定的偶然性，原因也是多方面的，不能因此一概否定美国的电力体制改革，但美国近年来的几起事件，比如：加州电力危机，几次电价的急剧上涨，大面积停电事故频发等等，与其电力体制也存在必然的联系。
加州电力危机，从某种程度上使人们对电力改革的长期性和复杂性有了新的认识，改革举措的出台也因此变得比较谨慎了。
美、加“8〃14”大停电事件的发生，对其改革的决策和推进势必产生深刻的影响。
同时对美加停电事件进行分析，可以给我们许多启示。
1、美加停电事件给予我们最直接的警示是：改革应当重视电网安全问题。
在美国推行电力改革伊始，就有专家警告，如果不予以高度重视，放松管制就可能变成灯火管制。
“8〃14”大停电事件，不是第一次，也不会是最后一次。
根据ABB专家的介绍，在世界各国电力改革的初期，电网的可靠性都不同程度有所降低。
专家认为，该事件之前，有些人处在一种感觉良好的环境中，事件后，发现所谓的安全环境并不存在。
改革与安全应当是并行不悖、相辅相成的，电力体制改革的推进不是以牺牲电力系统的安全、可靠性为代价，相反，改革和发展的目的之一就是要实现更高的安全、可靠性这一目标。
同时，电力系统的安全也是电力改革能否顺利进行的重要条件和成功与否的重要标志。
因此，改革必须高度重视安全问题。
电力体制改革对电网安全稳定的影响是多方面的。
如果把电网公司视为监管下的普通经营性企业，那么，必然使各电网企业的成本压力与日俱增。
七年改革，促使美国各电网企业普遍削减成本，因为削减成本可直接使企业自身受益，并使股东满意。
在“避免法律指控”的前提下，降低成本的一般性措施包括使电网在较低的稳定裕度水平下运行，减少维修次数，缩减或者取消投资，这意味着减少电网设施的投入量。
许多电力公司现在仅维持最少的常规维护，因此降低了设备的可靠性，许多偏远的设施出于成本原因而采用无人值守、远方操作，增加了外力破坏的可能性等等。
(完整版)8.14美加大停电事故原因分析及启示
8.14美加大停电事故原因分析及启示美加大停电事故原因作初步分析（1）电网结构方面北美电网包括三个独立电网①东部互联电网,包括美国东部的地区和加拿大从萨斯喀彻温省向东延伸至沿海省份的地区②西部互联电网,包括美国西部的地区不含阿拉斯加州和加拿大阿尔伯达省、不列颠哥伦比亚省以及墨西哥的一小部分③相对较小的德克萨斯州电网。
这三个互联系统在电气上相互独立,通过少数几条输送容量较小的直流联络线相连。
这次发生大面积停电事故在东部地区。
被认为造成大停电的主要导火线是包括底特律、多伦多和克利夫兰地区的Erie 湖大环网，沿该环网流动的潮流经常无任何预警地发生转向，造成下方城市负荷加重。
此次系统潮流突然发生转向时，控制室的调度员面对这一情况束手无策。
（2）电网设备方面美国高压主干电网至少已有四五十年的历史，一些早期建设的线路及设备比较陈旧，而更新设备又需要大量资金投入。
投资电网建设的资金回报周期长、回报率低。
例如在20世纪90年代，投资发电厂资金回报率常常在12%~15%，而投资输电线路只有8%左右。
因此，只有当供电可靠性问题非常严重，或是供电要求迫切时，电力公司才会考虑投资修建输电线路。
另外，环保方面的限制也增加了输电线路建设的难度。
（3）电网调度方面由于没有统一调度的机制，各地区电网之间缺乏及时有效的信息交换，因此在事故发展过程中，无法做到对事故处理的统一指挥，导致了事故蔓延扩大。
国际电网公司（ITC）追踪到大停电以前1h 5min的数据，认为如果能够早一点得到系统发生事故的一些异常信号，就可能及时采取应急措施，制止大停电事故的发生。
（4）保护控制技术方面美国电网结构复杂，容易造成运行潮流相互窜动，增加了电网保护、控制以及解列的难度。
这次停电事件中，在事故发生初期FE与AEP公司的多条联络线跳闸（有些在紧急额定容量以下），对事故扩大起到推波助澜的作用。
NERC在对事故记录的调查中发现许多“时标”不准确，原因是记录信息的计算机发生信息积压，或者是时钟没有与国家标准时间校准。
美加_8_14_大停电事故初步分析以及应吸取的教训_印永华
10
Power System Technology
Vol. 27 No. 10
及时有效的信息交换，因此在事故发展过程中，无法 做到对事故处理的统一指挥，导致了事故蔓延扩大。 国际电网公司（ITC）追踪到大停电以前 1h 5min 的数 据，认为如果能够早一点得到系统发生事故的一些异 常信号，就可能及时采取应急措施，制止大停电事故 的发生。
美加“8·14”大停电事故初步分析以及应吸取的教训
印永华，郭剑波，赵建军，卜广全
（中国电力科学研究院，北京 100085）
PRELIMINARY ANALYSIS OF LARGE SCALE BLACKOUT IN INTERCONNECTED NORTH AMERICA POWER GRID ON AUGUST 14 AND LESSONS TO BE DRAWN
(完整版)关于814美加大停电事故起因和建议的最终报告(中文_部分)
美加电力系统停电事故特别调查组关于2003年8月14日美国－加拿大停电事故起因和建议的最终报告2004年4月美加电力系统停电事故特别调查组2004年3月31日尊敬的总统和总理阁下：我们非常高兴地向你们提交美加电力系统停电事故特别调查组的最终报告。
在你们的直接授权下，特别调查组已经完成了对2003年8月14日停电事故起因的彻底调查，并且对所应采取的措施提出了建议，以便降低将来发生类似规模事故的可能性。
报告表明，本次事故应该能够避免，并且美国和加拿大都必须立即采取措施以保证我们的电力系统更加可靠。
最重要的是，必须使可靠性准则成为强制规定，并对不遵守准则的行为进行实际的处罚。
我们希望两国继续合作以落实报告中提出的措施。
如果不执行这些建议，将会威胁到供电可靠性，而这对经济、能源和国家安全至关重要。
特别调查组的所完成的工作，是两国政府间密切而有效合作的典型例证。
这种合作还将在我们努力实施报告中建议的过程中得到延续。
我们决心同国会、议会、各州（省）及所有股东合作，确保北美电网的坚强和可靠。
在此我们还要感谢特别调查组的全体成员和各工作组的努力工作和大力支持，使我们完成了停电事故调查并得到最终调查报告。
所有参与者都对此作出了重要的贡献。
我们提交此报告并乐观地认为此报告的建议将会使我们两国人民获得更好的电力供给。
美国能源部部长：Spencer Abraham 加拿大自然资源部部长：John Efford目录第一章．简介 (4)第二章．北美电力系统及相关可靠性组织简介........... 错误!未定义书签。
第三章．停电事故.................................. 错误!未定义书签。
第四章．大停电事故前北美东北部电网的状态........... 错误!未定义书签。
第五章．大停电从俄亥俄州开始的过程和原因........... 错误!未定义书签。
第六章．大停电事故崩溃阶段 ........................ 错误!未定义书签。
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美加电力系统停电事故特别调查组
关于2003年8月14日美国－加拿大停电事故起因和建议的最终报告
2004年4月
美加电力系统停电事故特别调查组
2004年3月31日
尊敬的总统和总理阁下：
我们非常高兴地向你们提交美加电力系统停电事故特别调查组的最终报告。
在你们的直接授权下，特别调查组已经完成了对2003年8月14日停电事故起因的彻底调查，并且对所应采取的措施提出了建议，以便降低将来发生类似规模事故的可能性。
报告表明，本次事故应该能够避免，并且美国和加拿大都必须立即采取措施以保证我们的电力系统更加可靠。
最重要的是，必须使可靠性准则成为强制规定，并对不遵守准则的行为进行实际的处罚。
我们希望两国继续合作以落实报告中提出的措施。
如果不执行这些建议，将会威胁到供电可靠性，而这对经济、能源和国家安全至关重要。
特别调查组的所完成的工作，是两国政府间密切而有效合作的典型例证。
这种合作还将在我们努力实施报告中建议的过程中得到延续。
我们决心同国会、议会、各州（省）及所有股东合作，确保北美电网的坚强和可靠。
在此我们还要感谢特别调查组的全体成员和各工作组的努力工作和大力支持，使我们完成了停电事故调查并得到最终调查报告。
所有参与者都对此作出了重要的贡献。
我们提交此报告并乐观地认为此报告的建议将会使我们两国人民获得更好的电力供给。
美国能源部部长：Spencer Abraham 加拿大自然资源部部长：John Efford
目录
第一章．简介 (4)
第二章．北美电力系统及相关可靠性组织简介.......... 错误！未定义书签。
第三章．停电事故................................. 错误！未定义书签。
第四章．大停电事故前北美东北部电网的状态.......... 错误！未定义书签。
第五章．大停电从俄亥俄州开始的过程和原因.......... 错误！未定义书签。
第六章．大停电事故崩溃阶段 ....................... 错误！未定义书签。
第七章．8.14大停电与以前历次北美地区大停电的比较 . 错误！未定义书签。
第八章．大停电中的核电厂......................... 错误！未定义书签。
第九章．停电事故中物理和网络安全方面的问题........ 错误！未定义书签。
第十章．预防和减小未来停电事故影响的建议.......... 错误！未定义书签。
第一章．简介
2003年8月14日，美国中西部、东北部及加拿大安大略省遭受了大面积停电事故。
停电事故影响到约5000万人口，造成美国俄亥俄、密歇根、宾西法尼亚、佛蒙特、麻萨诸塞、康涅狄格、新泽西以及加拿大安大略等地区约61800MW 的负荷损失。
事故开始于美国东部时间16时左右，在美国部分地区，电力供应在4日后仍未恢复，而在全部电力供应恢复之前，安大略省部分地区的停电持续了一个多星期。
美国因停电造成的损失估计在40至100亿美元之间。
1在加拿大，8月份国民生产总值下降了0.7％，即1890万工作小时的损失，安大略省的产值下降了23亿加元。
2
8月15日布什总统和克雷蒂安总理指派了美国－加拿大电力系统事故特别
调查组，调查组的任务是调查事故的起因，并寻求降低今后发生停电事故可能性的方法。
他们任命美国能源部部长Spencer Abraham和加拿大自然资源部长Herb Dhaliwal作为特别调查组的联合负责人（后来John Efford先生接替Herb Dhaliwal先生成为加拿大自然资源部部长和特别调查组联合负责人），其它3位美国代表和3位加拿大代表被任命为特别调查组成员。
美国方面的成员包括：Tom Ridge（国土安全部部长）、Pat Wood III（联邦能源管理委员会主席）和Nils Diaz （核管理委员会主席），加拿大方面的成员是：副总理John Manley（后由副总理Anne McLellan接替）、Kenneth Vollman（国家能源部长）和Linda J. Keen （加拿大核安全委员会总裁）。
特别调查组的工作分为两个阶段：
第一阶段：对事故进行调查以判定其发生和未得到控制的原因。
第二阶段：对降低未来发生停电事故可能性和降低事故规模的措施提出建议。
特别调查组下设3个工作组辅助进行各阶段工作——电力系统工作组（ESWG）、核工作组（NWG）以及安全工作组（SWG）。
工作组由美国、加拿大政府机构各州和省的代表、联邦公务员、合同雇员组成。
特别调查组在2003年11月19日发表了中期报告，总结了两国联合调查中发
现的关于8.14停电事故起因的情况。
11月19日之后，特别调查组的技术调查组继续进行中期报告发表时未能完成的分析。
工作组将起草建议的重点放在避免将来发生停电事故和一旦事故发生后降低其规模上。
在起草这些建议的过程中，工作组充分吸取调查组补充分析中获得的信息和观点和3次公开会议（Cleveland、纽约和多伦多）以及2次技术讨论会（费城和多伦多）上得到的意见。
他们还吸取美国能源部和加拿大自然资源部为此建立的网站上的评论意见。
尽管此最终报告提出了一些事故发生前的事件和情况的最新信息和关于事故逐步进程的补充细节，但所有收到的意见和特别调查组成员进行的补充分析都没有改变中期报告中各项结论的有效性。
但是，此报告补充提出了一些中期报告中没有明确的，关于妨碍稳定要求，以及体制上和实施中缺陷的发现。
最终报告的结构与中期报告相似，它将作为中期报告的更新和替代。
它被分为10章，包括这篇作为介绍的章节。
第2章提出了维护和保障北美大电力系统可靠性的体制框架的总体看法，特别着重分析了几家相关组织的角色和责任。