美加8.14大停电“初步分析与各方评论
“美加8.14大停电初步分析”美国东部夏令时间（EDT）2003年8月14日16：11（北京时间15日4；11），美国、加拿大发生北美历史上规模最大的停电事故，停电区域涉及美国俄亥俄州，密歇根州，纽约州等8个州以及加拿大魁北克省，安大略省2个省，根北美电力可靠性协会（NERC）统计，此次停电事故累计损失负荷 61800MW，超过5000多万人的生活受到影响，据美国经济专家预测，此次美国历史上规模最大的停电事故所造成的经济损失可能高达300亿美国/d，事故区域在16日11：00（即事故发生后的42h49min）基本恢复供电，到目前为止，有关各方均未公布事故发生的原因及事故原始资料。
我们根据收集的有关资料，对停电做了初步的分析，并介绍了以美国为主的各界对此停电事故的评论和反思。
1、停电事故发生的过程和恢复情况受本次停电事故影响最严重的地区是NERC的NPCC（东北电力协调委员会）分区，MAAC（大西洋中区委员会）分区和ECAR（东部中区可靠性协调组织）3个分区，包括PJM电网、中西部电网、魁北克水电系统、安大略电网、新英格兰电网和纽约电网，发生事故的电力系统基本情况、负荷损失情况见表1。
表1 事故发生的电网及负荷损失情况 MWNERC 2002年夏季装机电网损失分区最大负荷容量负荷MAAC 52570 64000 PJM电网（宾西法尼亚州、新泽西州）4200ECAR 96330 122990 中西部电网Midwcst ISO（俄亥俄州，密歇根州、威斯康星州）魁北克水电系统（加拿大魁北克省）安大略电网（加拿大安大略省）1300010020000NPCC 101150 133460 新英格兰电网（台萨诸塞州和康涅狄格州）纽约电网（纽约州）2500 22000合计损失负荷618001.1停电事故发生的过程综合北美电力右靠性协会（NERC）、美联社和美国电力公司（AEP）、国际输电公司（ITC ）、剑桥能源研究协会（CERA）等机构的资料、事故的发生过程（参见图1如下）8月14日14：00左右，俄亥俄州FirstEnergy的E5号680MW燃煤机组退出运行；15.06 ～15:32，向克里夫兰供电的两条输电线路（Chamberlin-Harding345KV输电线和Hanna-Juniper345KV输电线）相继跳闸，克里夫兰出现低电压；15：41～15：46，向北部俄亥俄电网供电的连接FirstEmergy和美国电力公司（AEP）的两条输电线路（Star-South Canton345KV输电线路和Tidd-Canton Control 345KV输电线）跳闸；16：06向北部俄亥俄电网供电的1条输电线（Sammis-Star 345KV 输电线）跳闸，FirstEnergy向密歇根ITC电网拉电200MW，密歇根电网出现低电压，加拿大和美国东部电网出现功率摇摆；16：09，连接俄亥俄南北电网的两条联络线（Galion-Mushingum River-Ohio Central 345KV线路）East Lima-Fostoria Cenrtal 345KV 线路跳闸，俄亥俄南北电网解列，FirstEnergy(北网)向密歇根ITC 电网拉电2200MW，IPC与安大略电网的潮流反转，密歇根电网电压下降，密歇根中部两座总容量1800MW的电厂Kinder-Mor-gan和MCV在15s 内相继停运；16：10，密歇根ITC电网电压崩溃，在8s内密歇根30条输电线停运，ITC 电网与密歇根其它电网解列，俄亥俄北网从安大略和密电码歇根拉电，潮流达到2800MW，事故波及安大略和纽约电网，纽约电网切断与安大略电网的连接以自保，但电网很快崩溃，由此自16：11爆发了大面积停电事故，在事故发生后，AEP电网和PJM电网分别阻止了停电向印第安纳、PJM南部发展。
1.2停电事故发生后电网的恢复情况在停电事故发生3h19min后的美国东部时间14日19：30，负荷恢复66.5%，其中魁北克水电系统已完全恢复；16日11：00（事故发生后42h49min），北美东部电网基本恢复正常，但仍采取分区轮流停电措施，截止１７日１７：００（事故发生后72h49min）表2 美国、加拿大电网事故恢复情况绝大多数机组恢复运行，不再实行分区轮流停电，电网详细恢复情况如表2所示。
为确保电网的安全恢复，在电网恢复的过程中，运行机构采取了分区停电措施，同时呼吁用户节约用电。
1.3停电事故的初步定性分析综合收集到的资料，由事故过程中的事件发生顺序和过程中的潮流的变化，基本可以判断本次大停电属于潮流大范围转移导致的快速电压崩溃，同时，系统中还伴有大潮流在断面间来回窜动造成的大量线路相继跳闸以及局部系统和大网解列后因频率和电压崩溃导致局部系统全停现象。
2、停电事故发生原因初步分析目前相关权威机构仍未对事故的过程和原因作出说明，根据国外媒体上公开发表的有关报道，对停电事故发生的原因初步分析如下：（1）缺乏统一电网规则，电磁环网普遍存在北美国电力系统缺乏统一的电网规划，普遍存在复杂的电磁环网可能是造成大停电事故频发的结构原因，(例如，从电网地理接线图看，除安大略电网主网架为230KV外，事故地区其它电网网架以345KV 为主）。
一个结构合理的电网，应是便于调度和事故处理的电网，它是电网安全稳定运行的物质基础。
（2）调度不力此次事故的诱因可能是环伊利潮（ErieLake）大环网的潮流过载和不恰当的调度措施，环伊利湖大环网的线路减载（TransmissionLonding Rdlief）调度程序是靠由Nyiso Mid-WestISO\AEP 、MichinganTranscoLLC、Intcrma-tional Transmission (ITC)\FE 、PJM 、JMA等组成lake Erie Energengcy Redispatch Agree-ment(LEER)来协调处理的，其调度权力和效率是否足以应付大事故的处理值得怀疑。
（3）无功电源不足和调节手段缺乏在事故初期，Ohio 州克里夫兰地区就显示了存在地区低压现象，历史上该地区也曾发生过多起低电压事故，在夏季重载情况下，无功电源的不足和调节手段的匮乏也有可能是此次停电事故的根源，它导致地区系统电压崩溃事故，进而祸及整个互联系统稳定运用行。
（4）保护装臵和安全装臵可靠性不高停电地区的保护装臵和安全自动装臵可靠性不高，没能有效地阻止事故的蔓延也是造成本次大面积停电事故的一个重要因素。
3、事故发生后各方的评论与反思3.1电力管理体制和市场监管美国国会分别于1978年和1992年通过了公用事业管理政策法（PURPA）和能源政策法（EPA ），启动了美国公用事业的放松管制，自此，美国大部分州都不同程度地进行了行业体制改革，一些州在实施中遇到了很多问题，如架利福尼亚州，放松管制的改革引起了争议。
美国经济学家罗伯特〃库特纳（Robert Kuttner）在16日的《纽约时报》（News York times ）刊文认为，电力与普通商品不同，不能大量储存，需要规划和协调，还需要采取鼓励措施促进输电线路的维修和更新，因此，放松管理的理论是失败的，相比之下，美国东南部许多地方却保留了传统的管理规定，目前那里的电价便宜，电力供应也有保证。
美国没一个制定强制性系统运行规则并负责互联系统安全的机构，NERC作为北美电力系统的可靠性协调机构，虽然有权制定系统运行和规划可能性标准并对系统可靠性进行评估，但只能给出建议，没有强制实施和惩处违规行为（这次事件的主角FirstEnergy就有违反可靠性标准的记录）的权力，要求美国联邦立法机构通过立法，成立带有法定权力的电力可靠性组织以迫使所有的市场参与者执行可靠性标准，但有关建立强制性可靠性组织的立法遇到了困难，布什政府倾向于行业自律。
目前，美国输电服务分别由100多个输电公司来承担联邦政府和州政府有一定的管理权限，美国联邦能源管理委会员（FERC）认为美国电网管理分散，不利于电网稳定高效运行，提出建立区域输电组织（RTO ），旨在建立一个更加高效的区域系统，在此系统中采用单一的输电费，实施更好的阻塞管理。
RTO计划是针对伴随电力市场而来的系统安全问题制定的，是在ISO基础上发展而成的输电管理组织，它减少了发电到用户间的组织机构数量，同时促进发电竟争，提高输电效率和电网运行的可靠性，FERC鼓励各输电公司加入RTO，将其输电运行交给RTO，以促进跨地区联合运行。
3.2 输电网建设这次停电事故，暴露出北美电网存在严重的薄弱环节，美国的输电网在许多地方容易形成阻塞，例如美国东部的186条输电线路中，去年有50条曾经达到容量极限，有21条线路至少有10%的时间处于超负荷状态，其中宾夕法尼亚州西部一条线路情况最严重，一些线路一年中有80%以上时间处于阴塞状态。
电网建设滞后于电力市场的发展，根据美国电力研究（EPRI）的一份报告，在过去的12年里，美国大宗电力交易的数值增长了4倍，这种增长是在北美电网已经在接近稳定极限的情况下发生的。
电网的建设投资没有与经济增长保持协调发展。
根据爱迪生电力研究所（EEI）的研究，从1975年到现在，美国的经济翻一番，而同期的电网投资却从每年50亿美元下降到20亿美元，平均每年减少1亿美元，另据RPRL的研究，在过去的10多年中，美国的用电负荷增长了30%，而同期的高压输电线路容量仅增长了15%，EPRT主席兼CEO Kurt Yeager认为，美国未来几年电网升级将需要500～1000亿美元，以下原因的存在限制了对输电网建设的投资。
（1）和发电侧不同，输电线路仍然处于政府严格管制下，回报率低（平均4%）。
（2）电网法规不一致，损害了输电公司投资电网的兴趣，，美国剑桥能源研究协会（CERA）认为，各大公司缺乏加大投资以扩充并更新设备的动力，加拿大西安大略大学电气与计算机工程系主任Tarlochan Sidhu 说，政府给安大略输电网的输电费用规定发上限，提高输电费用要得到安大略有Hydro Ona 公司联络部主任Anne CeightonYU ，过去5年的输电投资达到35亿加元，未来5年也将达到这一数字，为提高电网可靠性，该公司每年的改造投入需要3亿加元，Dominon债券评级服务公司副总经理说，政府应去除输电费用上限，否则Hydro One 的财务状况将变差。
输电网建设中的选址和环保问题是影响输电网建的一个重要原因，输电设施选址时遇到压力很大。
美国各州担心建立输电设施污染当地环境，反对修建输电线路，另外，作为“公共物品”，在解除管制的情况下，输电网开放，各电力公司可以使用彼此的网络，在这种情况下，没有任何公司愿意投巨资改造电网，因为这将有利于其竟争对手。
_美加8_14大停电_初步分析与各方评论
美国东部夏令时间 (ED T ) 2003 年 8 月 14 日 16: 11 (北京时间 15 日 4: 11) , 美国、加拿大发生 北美历史上规模最大的停电事故, 停电区域涉及 美国俄亥俄州、密歇根州、纽约州等 8 个州以及加 拿大魁北克省、安大略省 2 个省。据北美电力可靠 性协会 (N ERC ) 统计, 此次停电事故累计损失负 荷 61 800 MW 。超过 5 000 多万人的生活受到影 响。据美国经济专家预测, 此次美国历史上规模最 大的停电事故所造成的经济损失可能高达 300 亿 美元 d。 事故区域在 16 日 11: 00 (即事故发生后 的 42 h 49 m in) 基本恢复供电。到目前为止, 有关 各方均未公布事故发生的原因及事故原始资料。 我们根据收集的有关资料, 对停电做了初步的分 析, 并介绍了以美国为主的各界对此次停电事故 的评论和反思。
损失情况见表 1。
表 1 事故发生的电网及负荷损失情况 MW
N ERC 2002年夏季 装机 分区 最大负荷 容量
电 网
损失 负荷
MAAC
52 570
64 000
PJM 电 网 ( 宾 西 法 尼 亚 州、新泽西州)
4 200
ECA R 96 330 N PCC 101 150 合计损失负荷
中 西 部 电 网 M idw est 13 000
电线路 (Sta r2Sou th Can ton 345 kV 输电线路和 流达到 2 800 MW , 事故波及安大略和纽约电网,
T idd2Can ton Con t ro l 345 kV 输电线) 跳闸;
纽约电网切断与安大略电网的连接以自保, 但电
16: 06, 向北部俄亥俄电网供电的 1 条输电线 网很快崩溃, 由此自 16: 11 爆发了大面积停电事
大停电事故资料
向北出宾夕法尼亚通过纽约、安大略到密歇根的冲击 潮流的结果是，4s后这四条线路相继跳开，将纽约与宾夕 法尼亚分离。 这种情况下，东部互联电网的北部（它仍包括密歇根 东部、俄亥俄北部迅速减小的负荷）仍通过2个位置（1.在 东部，通过纽约与新泽西的联络线；2.在西部，通过安大 略、马尼托巴、明尼苏达之间的230 kV线路）与互联电网 其它部分相连。很大的潮流通过纽约与新泽西联络线向北 移。
12:05:44 – 1:31:34 PM 发电机切机
1)
2) 3)
12:05:44 – Conesville＃5 (额定值375 MW) 1:14:04 – Greenwood ＃1 (额定值785 MW) 1:31:34 – Eastlake ＃5 (额定值597 MW)
Conesville电厂位于俄亥俄州中央；
Fostoria Central-Galion线路形成从俄亥俄中部到北部通道 的一部分，此路径由于4:08:58 Galion-Muskingum-Ohio Central 线路跳闸以及4:09:06 East Lima-Fostoria Central线路跳闸而阻 塞。 靠近宾夕法尼亚边界，位于Erie湖南岸的Perry 1核电站机 组，以及靠近Cleveland 的Avon Lake电厂＃9机组几乎在同一 时间跳开。当连接Cleveland和Toledo地区的Beaver-Davis Besse 345 kV线路跳开后，使Cleveland地区与东部互联电网分离。 Cleveland地区最初由于低频减载动作而自动甩负荷，最终由 于线路跳开而甩负荷。
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）。
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。
美加发生大面积停电事故演示_市电力公司_
FirstEnergy公司的设备经常出现故障，造成经常性的停 电，许多用户因此购买柴油发电机自给。2002年的输电 线路检修费用是1999年来最低的。
谢 谢 !
大宗电力交易量增长了4倍（过去12年里） ——EPRI
电网建设没有与经济和负荷增长保持协调发展
50亿美元/年降为20亿美元/年（1975年～）——EEI 电力负荷增长30％，高压输电线路容量仅增长15％（过去10年） ——EPRI
各方对事故的评论与反思
妨碍电网建设的多个因素
北美输电网的收益仍然处于政府严格监管下， 并设定了输电费用的上限，回报率低。各公司 可以使用彼此的网络。电力公司缺乏加大投资 以更新设备的动力。 输电网建设的选址和环保问题是影响输电网建 设的另一个重要原因。
各方对事故的评论与反思
电力管理体制和市场监管 输电网建设 运行调度 设备
各方对事故的评论与反思
电力管理体制和市场监管
对放松管制的改革引起争议
1992年美国启动了对公用事业的放松管制
北美没有制定强制性系统运行规则并负责互 联系统安全的机构
NERC无权强制实施可靠性标准，并惩处违规行为。
16：09 克里夫兰地区停电， 俄亥俄州北部电网 崩溃
16：16 新泽西有核电站 跳闸
大停电事故的初步定性分析
潮流大范围转移导致的快速电压崩溃 大量线路相继跳闸以及局部系统和大网 解列后因频率和电压崩溃导致局部系统 全停。
魁北克电网
密 歇 根 电 网
安大略电网 IMO 纽约州电网 NYISO
底特律电网 ITC
(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
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“初步分析与各方评论
美加8.14⼤停电“初步分析与各⽅评论“美加8.14⼤停电初步分析”美国东部夏令时间（EDT）2003年8⽉14⽇16：11（北京时间15⽇4；11），美国、加拿⼤发⽣北美历史上规模最⼤的停电事故，停电区域涉及美国俄亥俄州，密歇根州，纽约州等8个州以及加拿⼤魁北克省，安⼤略省2个省，根北美电⼒可靠性协会（NERC）统计，此次停电事故累计损失负荷 61800MW，超过5000多万⼈的⽣活受到影响，据美国经济专家预测，此次美国历史上规模最⼤的停电事故所造成的经济损失可能⾼达300亿美国/d，事故区域在16⽇11：00（即事故发⽣后的42h49min）基本恢复供电，到⽬前为⽌，有关各⽅均未公布事故发⽣的原因及事故原始资料。
我们根据收集的有关资料，对停电做了初步的分析，并介绍了以美国为主的各界对此停电事故的评论和反思。
1、停电事故发⽣的过程和恢复情况受本次停电事故影响最严重的地区是NERC的NPCC（东北电⼒协调委员会）分区，MAAC（⼤西洋中区委员会）分区和ECAR（东部中区可靠性协调组织）3个分区，包括PJM电⽹、中西部电⽹、魁北克⽔电系统、安⼤略电⽹、新英格兰电⽹和纽约电⽹，发⽣事故的电⼒系统基本情况、负荷损失情况见表1。
表1 事故发⽣的电⽹及负荷损失情况 MWNERC 2002年夏季装机电⽹损失分区最⼤负荷容量负荷MAAC 52570 64000 PJM电⽹（宾西法尼亚州、新泽西州）4200ECAR 96330 122990 中西部电⽹Midwcst ISO（俄亥俄州，密歇根州、威斯康星州）魁北克⽔电系统（加拿⼤魁北克省）安⼤略电⽹（加拿⼤安⼤略省）1300010020000NPCC 101150 133460 新英格兰电⽹（台萨诸塞州和康涅狄格州）纽约电⽹（纽约州）2500 22000合计损失负荷618001.1停电事故发⽣的过程综合北美电⼒右靠性协会（NERC）、美联社和美国电⼒公司（AEP）、国际输电公司（ITC ）、剑桥能源研究协会（CERA）等机构的资料、事故的发⽣过程（参见图1如下）8⽉14⽇14：00左右，俄亥俄州FirstEnergy的E5号680MW燃煤机组退出运⾏；15.06 ～15:32，向克⾥夫兰供电的两条输电线路（Chamberlin-Harding345KV输电线和Hanna-Juniper345KV输电线）相继跳闸，克⾥夫兰出现低电压；15：41～15：46，向北部俄亥俄电⽹供电的连接FirstEmergy和美国电⼒公司（AEP）的两条输电线路（Star-South Canton345KV输电线路和Tidd-Canton Control 345KV输电线）跳闸；16：06向北部俄亥俄电⽹供电的1条输电线（Sammis-Star 345KV 输电线）跳闸，FirstEnergy向密歇根ITC电⽹拉电200MW，密歇根电⽹出现低电压，加拿⼤和美国东部电⽹出现功率摇摆；16：09，连接俄亥俄南北电⽹的两条联络线（Galion-Mushingum River-Ohio Central 345KV线路）East Lima-Fostoria Cenrtal 345KV 线路跳闸，俄亥俄南北电⽹解列，FirstEnergy(北⽹)向密歇根ITC 电⽹拉电2200MW，IPC与安⼤略电⽹的潮流反转，密歇根电⽹电压下降，密歇根中部两座总容量1800MW的电⼚Kinder-Mor-gan和MCV在15s 内相继停运；16：10，密歇根ITC电⽹电压崩溃，在8s内密歇根30条输电线停运，ITC 电⽹与密歇根其它电⽹解列，俄亥俄北⽹从安⼤略和密电码歇根拉电，潮流达到2800MW，事故波及安⼤略和纽约电⽹，纽约电⽹切断与安⼤略电⽹的连接以⾃保，但电⽹很快崩溃，由此⾃16：11爆发了⼤⾯积停电事故，在事故发⽣后，AEP电⽹和PJM电⽹分别阻⽌了停电向印第安纳、PJM南部发展。