美加“8[1].14”大停电介绍以及启示
简述美加大停电及广东电网的问题与对策(三)——经验教训
Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒＴｅ ｔ＆ Ｒｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ Ｃｈ ｎ Ｘｕ ａ ｇ ｏ ｇ Ｐ ｗｅ ｓ ｓａｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｔ ｅ ｎ
陈红军
Ｇ ａ ｇ ｏ ｇＰ ｗｅ ｉ Ｃ ｒｏａｉｎ ｈ ｎＨ ｎｊｎ ｕ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒ ｄ ｏ ｐ ｒｔ Ｃ ｅ ｏ ｇｕ Ｇｒ ｏ
ａｄＣ ｎｄ ｕ ／４２ ０ ， ｎ ｎ ｌ ｉｏ ｅ ｒｂ ｍ ｃｄｗｉ ｙＧ ａ ｇｏ ｇｌｗ ｒ ｅｗ ｒ ｎ ｅ ｏ ｎｅｍｅｓｒ ｏ ｌ ｂ ｎ ａａａｉ Ａ ｇ１ ／０ ３ ａ ａ ｓ ｔ ｏ ｌ ｓ ａｅ ｔ ｂ ｕｎ ｄ ｎ ｏ ｅ ｔ ｏｋａｄｔ ｕ ｔ ａｕｅ ｓ ｕｄ ｅ ｎ ａ ｙｓ ｎ ｈ ｐ ｅ ｆ ｈ ｙ ｎ ｈｃ ｒ ｓｈ
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●专论
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简述美加大停 电及广东 电网的问题与对策 （ ） 三
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经验 教 训
Ｂｒ ｆ ｅｃｉｔ ｎ ａ ｄａ ａｙ ｉ ｏ ｈ ｏ ｒＢｌｃ ｏ ｔｏ Ａ ｎ ｉ ｌ ｄ ｓｒｐ ｉ ｎ ｎ ｌｓｓ ｎ ｔ ｅＰ ｗｅ ａ ｋ ｕ ｆＵＳ ａ ｄ ｅｙ ｏ
电力不能大量储存 ，电力 系统需要大 量用来 发电 的零部件和传输能力 ，电力 系统 还需要有大量 的
同时政府职能也就相应地从统 一监管转变 为分别 监管。这同时也带来 了一些负面影响 ，比如 电力 建设投资减少 、市场投机行为造成电价巨幅波动 、 电网的安全稳定运行等问题。 由于建设线路 的投 资回报率 低 、周期长 ，例 如 ，９ ０年 代 ， 回报 率 为 ８ ％；而 建 设 发 电厂 的 回 报率则达 １％ ～１ ％；因此 ，除非必要 ，一般 是 ２ ５
规划 ，同时它还需要采取鼓励措施来促使人 们对
传输线路进行维修 和更新 。根 据这些理 由，取 消 管制规定 的理论是失败 的。因此 才会有后来 的加
美国加州电力危机和美加大停电对世界电力的影响
美国加州电力危机和美加大停电对世界电力的影响
朱成章
【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】2003(36)11
【摘要】美国加州电力危机和美加大停电对世界电力工业的改革和发展有很大影响.本文分析加州电力危机和美加大停电给我们的启示.
【总页数】6页(P1-6)
【作者】朱成章
【作者单位】中国电力企业联合会,北京,100761
【正文语种】中文
【中图分类】TK01
【相关文献】
1.美国加州电力危机对我国电力市场化改革的启示 [J], 郑燕;王敬敏;张敬伟
2.台湾电力经济专家张家泽教授评析美国加州电力危机 [J], 张家泽
3.加大电网投资力度加强电网规划论证确保联网效益——美国加州电力危机启示之
三 [J], 黄继明;薛年华
4.美加大停电及加州电力危机的深层教训 [J], 朱成章
5.美国加州电力危机对电力市场改革的影响 [J], 杜松怀
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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。
2003年美加电厂大停电事故
1121160123
1 电力需求预测严重偏低，发输电设施没有增长，造成严重缺 电。
2 严重扭曲与短视地解除电力管制方案。 3 放松管制的结果是管制更深。 4 居民环保意识增强，强烈反对建设新电厂。 5 电力市场设计不健全。 6 在电力供应不足的情况下过早地引入竞争机制。
这个错误使得供电吃紧时加州的 三大综合电力公司需要以高额的 批发价向发电商买电，却只能以 低价格售给用户，而当供电吃紧 成为长期持续现象时，三大综合 电力公司的巨额亏损便不可避免。
3.放松管制的结果是管制更深
加州电力改革原先的构想是想使三大民营综 合电力公司免受主管机关管制的束缚，并引进竞 争法提高生产率和降低电价，但由于自由化措施 不当，结果反而使主管机关介入得更深。尤其在 4年的过渡期间，对三大电力公司所加的管制包 括强制搁浅成本的回收，强制三大电力公司必须 在电力库内交易，以及对于用户的过度保护，各 公用电业公司不得在两年内辞退发电部门职工， 以及不得减少对低收入用户及公共福利与环保部 门的补贴规定等。
4.居民环保意识增强，
强烈反对建设新电厂。
除了电力改革措施不当之外，加州居民环保意 识增强，强烈反对建设新电厂，也是形成这次电力 危机的原因之一。兴建电厂在全世界各地都会遇到 当地居民反对，但加州居民反对建电厂已达到荒谬 的地步，凡事都要投票。此外，加州的环保法规是 美国各州中标准较高的，导致电厂建造成本提高， 对新加入的投资者缺乏吸引力，再加上狂热的绿色 主义、官僚主义、管制措施的不确定性，致使十年 来未建成一座大型电厂，加州的电力备用率下降为 1.5%。
各种电能市场林立，市场间协 调与监督困难，而且没有建立 起健全的市场监督机制，因此 无法防止电力企业使用不正当 的竞争手段，其中尤以辅助服 务市场的问题最为突出。
三道防线：构筑大电网安全屏障(标准版)
( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改三道防线：构筑大电网安全屏障(标准版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes三道防线：构筑大电网安全屏障(标准版)近年来，美国、加拿大、俄罗斯等国发生的大面积停电，引起了国际社会对电网安全的高度关注。
党中央、国务院领导高度重视我国电网的安全稳定问题，多次作出重要批示，要求电力部门加强防范，保证电网安全和电力的有序供应。
国家电网公司作为关系国家安全和国民经济命脉的国有重点能源企业，长期以来坚持把确保国家电网的安全和稳定作为首要工作来抓：组织专家学者对我国电网安全问题进行分析和经验总结，针对国外大停电事故进行反思；组织科研力量开展大量科技研发，提升了我国大电网分析和控制的能力；编制《国家电网公司“十一五”科技发展规划》和《大电网安全关键技术研究框架》等，确定了未来较长一段时间的科研攻关项目和研究目标。
经验和启示合理规划：电网安全的物质基础保证电网安全首先必须保证电网规划安全。
加强电网建设、合理规划电网是电网安全的第一步。
国家电网公司提出的发展特高压电网，加强城网建设的发展目标，将为电网安全奠定坚实的物质基础。
合理规划网架、建设结构清晰的网架结构，坚持分层分区，加强受端电网建设，送端电源合理接入受端电网等技术原则，是国家电网公司在长期电网规划中取得的宝贵经验。
管理机制：电网安全的保障参与电网的各利益主体，包括发电公司、电网公司、用户等都必须为电网的安全承担责任和义务。
为此，要制定适合我国国情的电力市场模式和具有合理利润回报的电价体系，建立公正、合理的激励约束机制，促进电厂和电网的同步发展；在管理方面，要坚持统一规划、统一调度；在电网运行方面，要制定强制性技术标准，规范电网参与者的责任和义务，严格执行调度命令。
2006年欧洲“11.4”大停电及其给湖南电网的启示
安全与 综合
湖
南
电 力
第２ ７卷／ ０ ７ 第 ４期 ２０ 年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２０ ０ ６年欧洲 “ １ ４ １ ． ＂大停 电及其 给湖南 电网的启示
曾次玲 ，谢 培元 勤 ，曾 ，李丽 莎
（ ．湖 南省 电力公 司调 度通信 局 ，湖 南 长 沙 ４ ０ ０ ；２ 娄底 电业局 ，湖 南 娄 底 ４ ７ ０ ） １ １０ ７ ． １ ０ ０
１ 前 言
电网互 联是 目前 电力行 业 的主要 趋势 之一 。大
存在 这种风 险 的几率就更 大 ，所 以认真 总结 和汲取 国内外 电力系统 事故教训 ，保证 电 网的安 全稳定 运 行是 目前 电力 系统 的重 中之重 。根据 ＵＣ Ｅ发 布的 Ｔ 关于 ２ ０ ０ ６年 １ 月 ４日停 电事 故 的 中期 报 告 ∞和最 １ 终报 告“ ，介绍 归纳 了 ２ ０ ０ ６年西 欧 “ １ ４ １ ． ”停 电事
Ｚ ＥＮＧ ｉｌ ｇ ，ＸＩ ｅ— ｕ ｎ ，Ｚ Ｃ—ｎ ｉ Ｅ Ｐ ｉｙ ａ ＥＮＧ ｎ ，ＬＩＬｉｓ ａ Ｑｉ —ｈ
（ ．Ｈｕ ａ ｅ ｔｉ Ｐ ｗｅ ｓ ａｃ ＆ Ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｃ ｎ ｒ Ｃｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ７， ｈｎ ；２ Ｈｕ ａ ｕ ｉ １ ｎ ｎＥｌｃｒｃ ｏ ｒＤｉｐ ｔｈ ｏ ｎｃ ｔｏ ｅ ｔｅ， ａ ｇ ｈ １ ０ Ｃ ｉａ ． ｎ ｎＬｏ ｄ ０
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大停电事件的原因及预防措施
• 2 大规模停电事故 • （1）美国——世界上电力工业最发达的国家，用电量最 大，停电事故也最多，持续时间最长，后果最为严重。早 在1965 年11 月9 日，东北部大停电约2000 万kW；1977 年7 月13 日，纽约市停电600 万kW；1982 年12 月22 日 西海岸停电1235 万kW；1996年2 月2 日和3 日，西海岸 又停电2800 万kW；1998年6 月25 日美国中北部和加拿 大安大略省停电95 • 万kW；1999 年夏季东北部2 度经历大规模停电。以上都 属气候原因。西部地区于1994 年12 月、1996年7 月和8 月、1998 年6 月和1999 年夏季，不断地发生大型停电事 故；东海岸地域于1999 年连续停电；加里弗尼亚州于
• （3）保护系统更新 • 实施对保护、继电器、继电器整定装置的更新改 造。应采用自动化保护系统和自动化负荷中断装 置，要完善由运行人员手动即可使负荷中断的装 置。做好与相邻系统众多保护继电器之间的协调。 • （4）实施模拟判断 • 保证系统模拟模型的正确性和系统监视装置的完 备性，应能实时地判断输电线的断电事件。要重 新审查发生事故时的系统复原程序。拟定一种运 行计划，以便使事故发展趋势限制在规定值内。 要重新审查异常时的运行方法和假想事故的征兆 与模式。
大停电事件的原因及预防措施
• 1 引言 • 最近几年，世界上发生了多起大规模停电事故，波及面广， 影响很大，损失严重。有约数千万人受到影响，停电功率 高达数千瓦，涉及整个城市、大片地域甚至全国处于瘫痪 状态。各种调查报告结论指出，有些事故与酷暑季节、天 气炎热、广用空调等致冷设备有关，但更重要的是电力工 业从国有化 • 走向民营化、市场化、自由化的过渡过程中引起的。电力 公司日本有10 家，美国却多达3500 家，竞争激烈，电力 供求不平衡，条块分割，情报交流不畅，信息没有共享， 输变电设备投资不足，监视管理系统不完善，运行人员素 质不高等等。这些重大事故是由多种因素综合所致，而最 主要的是没有引起人们足够的重视和认真吸取经验教训。 • 本文论述近年来，特别是2003 年的多起大规模停电事故 及其原因与相关的预防措施。对于我国快速的电力工业发 展和市场化很有警示作用。
从调度角度看大停电的防御措施(陈亦平)
大停电事故的形态 • 形态 ：大停电在几秒到1分钟内完成 形态1：大停电在几秒到 分钟内完成 – 从大停电的导火索出现到最终大部分电网停电，前后 仅仅历经几秒的时间，人还没有来得及反应，整个大 停电中都是自动装置在动作。 • 形态 ：大停电历时十分钟以上 形态2： – 人在不断地参与和影响大停电的过程，最后却仍然以 挽救电网失败为结局。 无论是何种原因、哪种形态，通过对历史大停电 事故过程分析可以发现：调度运行人员在防御大停电 调度运行人员在防御大停电 时都可以扮演更重要的角色。 时都可以扮演更重要的角色。
2006.11.4欧洲大停电中调度员的角色
9月18日，因安全距离不够，德国梅耶船厂向E.ON申请 18日 因安全距离不够，德国梅耶船厂向E.ON申请 E.ON 停运双回380kV线路以便新建邮轮出港（Diele380kV线路以便新建邮轮出港 停运双回380kV线路以便新建邮轮出港（DieleConneforde线 E.ON内部380kV双回线 内部380kV双回线） Conneforde线，E.ON内部380kV双回线） 10月27日 E.ON通过N 分析计算， 10月27日，E.ON通过N-1分析计算，安排上述线路于 通过 2006年11月 时计划停运， 2006年11月5日1时计划停运，相应调减该公司送荷兰 电力350MW 并通报了相关的德国REW 350MW， REW公司及荷兰 电力350MW，并通报了相关的德国REW公司及荷兰 TenneT公司 公司。 TenneT公司。 11月 11月 22时停运 11月3日，造船厂向E.ON申请 提前于11月4日22时停运 造船厂向E.ON申请 提前于11 E.ON 线路，E.ON未进行充分校核即同意了该申请 线路，E.ON未进行充分校核即同意了该申请 11月 19时 才通报RWE RWE和 T， 11月4日19时， E.ON 才通报RWE和Tenne T，将提前于 11月 22时停运线路 时停运线路。 UCTE的市场交易规则限制 11月4日22时停运线路。受UCTE的市场交易规则限制 小时以内的交易计划不允许变更）， ），此时已无法调 （8小时以内的交易计划不允许变更），此时已无法调 22时德国送荷兰电力 时德国送荷兰电力。 减22时德国送荷兰电力。 11月 21:3011月4日21:30-21:35 未进行N 校核，仅凭经验判断电网N E.ON ：未进行N-1校核，仅凭经验判断电网N-1没问题 进行N 校核，发现Wehrendorf Landesbegen线路潮流很重 Wehrendorf线路潮流很重， RWE ：进行N-1校核，发现Wehrendorf-Landesbegen线路潮流很重，但没有过载 11月 21:38，E.ON停运了Diele-Conneforde双线 停运了Diele 11月4日21:38，E.ON停运了Diele-Conneforde双线 11月 21:41，RWE通报E.ON，两公司之间的380kV联络线（Wehrendorf-Landsbergen线 重载， 通报E.ON 380kV联络线 11月4日21:41，RWE通报E.ON，两公司之间的380kV联络线（Wehrendorf-Landsbergen线）重载，此时两 公司的值班调度员才发现线路两侧保护定值不同，RWE侧为2100A，E.ON侧为3000A。 侧为2100A 侧为3000A 公司的值班调度员才发现线路两侧保护定值不同，RWE侧为2100A，E.ON侧为3000A。 11月 22:05-22:07， Wehrendorf-Landsbergen线路电流超过告警值 E.ON值班调度员未进行计算分析 线路电流超过告警值， 11月4日22:05-22:07， Wehrendorf-Landsbergen线路电流超过告警值，E.ON值班调度员未进行计算分析 也未通报RWE公司，决定在Landsbergen变电站进行合母操作，希望降低线路电流。 RWE公司 Landsbergen变电站进行合母操作 ，也未通报RWE公司，决定在Landsbergen变电站进行合母操作，希望降低线路电流。 11月 22:10，E.ON在Landsbergen进行合母操作 结果线路电流反而上升了67A RWE侧保护动作 进行合母操作， 67A， 侧保护动作， 11月4日22:10，E.ON在Landsbergen进行合母操作，结果线路电流反而上升了67A，RWE侧保护动作，线路 跳闸。 跳闸。
{信息技术}华东电力试验研究院科学技术信息所
（信息技术）华东电力试验研究院科学技术信息所发展燃气轮机优化电源结构——美加大停电的思考胡立业（华东电力试验研究院，上海200437）2003年我国遭遇大面积电荒，全国19个省市出现拉闸限电。
于“电荒”日益严重的情况下，正常的经济活动受到极大冲击。
电力严重不足的问题已成为影响经济持续高速发展的阻力。
电网供电紧缺，重载运行是事故发生的温床。
向用户提供安全、经济、优质的电力供应服务是电力工业发展的根本目的。
当前缺电和电网安全问题是我国电力发展面临的新挑战。
2003年8月14日，美国东北部和加拿大联合电网发生严重的停电事故，也是世界电力发展史上最大的壹次事故，数百台发电机组停运，电网解列，停电范围9300多平方英里，涉及美国8个州及加拿大，造成包括纽约于内的许多城市壹度瘫痪。
据北美电力可靠性协会（NERC）统计，此次停电共损失6180万kW 负荷，影响了5000多万人的正常生活。
经济学家估计，给美国经济造成的损失每天高达250～300亿美元。
巨大的直接经济损失和无法计量的间接损失警示我们必须高度重视电力安全，电力安全是最大的经济。
美加“8·14”停电事件引发了我们对电网安全问题的深入思考。
我们应积极研究应对措施，保证电网安全、稳定、经济运行，防止事故发生和壹旦事故发生后如何尽快恢复。
本文根据上海电网的情况，从电源这壹侧面进行分析讨论，建议加快发展燃气轮机，优化电源结构。
1燃气轮机的特点和应用范围随着天然气开发、贮存、输送技术的发展，应用领域的扩大，新型燃气轮机的单机容量和效率大幅度提高以及大容量、高效率的新型燃气轮机联合循环机组问世，燃气轮机发电获得高速发展。
且且近年来电力体制改革、环保力度加大，使这种初投资低、高效、清洁、灵活方便的发电装置备受青睐。
1.1燃气轮机特点（1）设备和安装费用低于美国，简单循环燃气轮机发电机组的投资成本约为375美元/kW，低于联合循环机组的550美元/kW，而比燃煤蒸汽机组的1000美元/kW（或更高）低得多。
用现代电网大停电事故剖析电网运行风险及其控制措施
Ⅱ 向电网 安 全 运 行 的风 险 ， 并 有 针 对 性 的 提 出 了包 括 科 学 规 划 电网 、 加 强 二 次 系统 管理 及 加 强 调 度 人 员 素 质 能 力 方 面 的 控 制措 施。
式． 使 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 系统 １ ７ ８ ０ ＭＷ 负荷 转 移 到 ２ ２ ０ ｋ Ｖ 系统 ， 造 成 华
中 电 网 失 稳 振 荡
２ 影响 电网安全运行 的风险分析
２ ． １ 电网 网架 薄 弱 ， 架构 不 合理
电 网 架 构 的 不 合 理 。往 往使 电 网运 行 于薄 弱 的 网架 结 构 中． 将 会 大 大增 加 发 生 电 网事 故 的 几 率 。 若是 不 能保 证 电力 规
的需求越来越大 ． 而我 国 的 电 网发 展 也 无 疑 在 不 断 的 壮 大 ． 并
锁跳 闸 （ 没有设置该保护 ． 或 是 该 保 护 参 数 设 置 不合 理 ） ， 使 得
线路 无序 解 列 ， 极 大 地破 坏 了 电 网的 完 整 性 。 在 系统 振 荡 过程 中。 位 于振 荡 中心 的 南 部 和 东南 部 联 络 线 线 路 保 护 动 作 延 时 ，
单 一 受 电通 道 输 送 规 模 偏 大 ， 一旦 重要 送 电通 道 断 线 是 包括 底 特 律 、 多 伦 多 和 克 利 夫 兰 地 区 的 伊 利 湖 超 过 构 不 合 理 ， 受端 系统 将 由于 大 量 的 功 率 缺 额 而 导 致 稳 定 破 坏 。另 外 ， １ ２ ０ ０ ｋ ｍ 长 的 大环 网通 过 １ ３ ８ ｋ Ｖ／ ２ ３ ０ ｋ Ｖ ／ ３ ４ ５ ｋ Ｖ输电线路连接 ． 开，
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美国电网由于历史条件和发展历史不同（以私营为主）， 其电压标准很不一样： （1）东部输电网500、230、138、69、26kv，配电网13和4kv； （2）中部输电网765、345、138、79、34kv，配电网12和4kv； （3）德克萨斯输电网345、138、69、25kv； （4）765kv的特高压（UHV）输电线是美国的最高电压等级； （5）直流输电多为400和450kv，少部分采用500kv； 这样美国的电网实质上是多级电压和多点联络，电网的 保护和控制无法统一配置和整定； 同时，交错的电网会很形成电磁环网，容易使潮流在无 任何预警地发生转移，造成连锁性的停电。
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； • 3： “8.14”大停电中共损失6180kw负荷，263座电厂531台发电 机停运（包括10座核电站19台核电机组），几十条高压输电线 停运。
图21 FE地区138kv电压变化曲线
（4）第四阶段：15：39到16：08俄亥俄州北部138输电线系统崩溃 在Cleveland地区的345kv的345主干线路跳闸后，供给Cleveland 和Akron的138kv系统立即过载并且电压降低，16条138kv线路先后相 继跳闸，由于电压严重降低，导致Akron地区大批工业负荷的电压敏 感设备跳开，损失负荷600MW。 15：45：33，Canton-Tidd 345kv线路跳闸，16：05：57 Sammis -Star（345kv）线路由于距离三段保护感受低阻抗,并误认为是短路 故障而跳闸（这时并不是由于线路的树闪接地引起的）。这条线路断 开后，从俄亥俄州东南至俄亥俄州北部的345kv线路完全断开，只留 下三条路径输电至俄亥俄州西部： <1> 由宾夕法尼亚洲西北沿伊利湖至俄亥俄州北部； <2> 由俄亥俄州西南至俄亥俄州东北； <3> 由密歇根东部和安大略。 此时，ITC-FE的洲际线路潮流反向，由密歇根东部输入俄亥俄州北 部200MW。
图27 Sammis-Star 跳闸前潮流分布
图25 Sammis-Star 345kv线路跳闸
图28 俄亥俄线路跳闸
图29 系统初始的潮流轨迹
16：10：38.6，从Perry-Ashtabula-Erie 伊利湖东南 到北俄亥俄的弱联络线跳闸，至此事故中心（密歇根东部与俄 亥俄北部，包括底特律、 Cleveland和Akron地区）仅通过和 安大略的联络线和美加东部主网联络，通过断面负荷由300MW （16：10：09）形成冲击峰值3700MW（16：10：39），此时Cl eveland地区的频率降低很快，即使低频切负荷1750MW后，仍 不能使发电和负荷平衡。 在事故中心电网电压进一步下降崩溃的同时，潮流再次 发生大范围转移，从俄亥俄南部经宾夕法尼亚、安大略、底特 律逆时针大环最终向北俄亥俄和东密歇根地区送电，安大略和 底特律间潮流断面骤然反向，且PJM和纽约电网断面潮流极大。
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 1）13：31时，由于此前Cleveland有功及无功的重要电源一机 组Davis—Bessel和机组Eastlake 4已经停运，致使机组Eastlake 5 号680KW的燃煤机跳闸的停运 ，进一步耗尽了Cleveland—Akron地区 的临界电压下的支撑。当 Eastlake 5退出运行后，Cleveland地区的 FE无功功率的净输入达到132Mvar这样使系统失去重要的无功电源， 不仅如此，这台机组跳闸要求FE从相邻电网输入额外的电力以弥补机 组跳闸所引起的功率缺额，这就使俄亥俄州北部电网的电压调整更加 困难，难以维持较高的水平，也使FE电网在调整运行方式时缺乏灵活 性。
图32 系统分裂前潮流分布
图30 墨西哥和俄亥俄州电网分裂
图31 系统分裂后潮流分布
图33 安大略至底特律电压、有功和无功振荡曲线
图12 Eastlake 5机组
图13 Eastlake 5电压、有功以及无功曲线
2）14：02时345KV Stuart-Atlanta由于对地短路跳闸，而且这条线路并 不是系统重点监控的对象，这就导致MISO（FE的上级调度中心）的状态估计 软件因不能得到实时的数据而进行了错误的状态估计。 13：07的时候MISO的工作人员解决了这一问题，但同时却又忘记恢复程 序的自启动功能，14：40的时候调度员才发现状态估计软件没有运行，而且 程序启动后没有将Stuart-Atlanta跳闸线路的影响考虑到MISO的状态估计模 型中，因此程序运行仍有问题，直到系统崩溃前2min才解决了这个问题。 （2）第二阶段：14：14至15：59 FE的自动化系统故障 1）FE的警告系统失效。FE的SCADA系统中的警告和记录软件在14：14时收 到最后一个有效警告信号后不久就出现故障，之后，FE的控制台上再没有收 到任何的警告信号。 2）EMS远方终端的损失。在14：20到14：25之前，FE的一些安装在变电站 的远方控制终端停止了运行，直到14：36FE的调度员才发现这个问题。 3）EMS服务器故障。14：41负责EMS告警处理功能的主服务器当机，备用 服务器在13分钟后即14：54也发生当机，于是这两台服务器上的所有EMS程序 都停止了运行。
• 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。 • 得克萨斯联合电力系统包括ERCOT（德克萨斯电力可靠性委员 会）协作区。 • 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14 345kv线路对地短路
图15 不同情况下线路下垂的距离
图 18
South Canton-Star
图 17
Juniper-Hanna
图 16
Harding-Chamberlin
线 路 跳 闸
线 路 跳 闸
线 路 跳 闸
图19 FE地区345kv潮流变化曲线
图20 FE地区345kv电压变化曲线
图 9 公 司 负 荷 预 测 结 果 FE
2：机组、线路故障、有功和无功备用容量、主要输电线容量接 近极限； 3：电网电压、频率逐渐下降，运行在低限值水平。
图10 部分地区电压曲线
图11 部分地区频率曲线
在电网在运行状况逐步恶化的累积阶段，一般来讲系统都 可以继续都可以稳定运行，但是系统已经接近运行在SOC自组 织临界状态，很容易发生事故。 累积效应的持续时间与电网逐步恶化的速度和电网运行方 式的变化有很大的关系。例如：8月14日中午已经有无功不足 的迹象，而且在中午12点以前系统中已经有不寻常的波动。到 连锁停电时刻16：00，该地区的电压已经降至最低下限运行 （<95%），如果从第一条380KV输电线跳闸到第四条输电线跳 闸为止，其累计时间至少为1小时。
图23 Sammis-Star 正常时潮流分布
图22 Sammis-Star 345kv线路跳闸
图24 Sammis-Star 345kv线路跳闸后潮流分布
（5）第五阶段：系统的崩溃的扩展和停止 FE Sammis-Star线路跳闸，触发了345kv高压系统的崩 溃（“雪崩阶段”）。 16：08：59，Galion-Ohio Central-Muskingum 345kv线 路接地故障跳闸，随后16：09：06，East Lima-Fostoria 345 kv由于大电流和极低的电压引起距离继电器3段跳闸，导致从 宾夕法尼亚洲和纽约通过安大略至密歇根的系统振荡，从16： 09：08至16：10：27，一些机组跳闸，共损失容量937MW。 16：10：36，横跨密西根与俄亥俄北部的三条345kv线路 接着出现跳闸，导致密歇根中南部至底特律地区的西至东输电 线路径中断。
图2 美国三大电网分布
图3 美国电网十大地区性委员会及其所辖范围
图 4 北 美 大 停 电 事 故 中 心
图5 北美大停电涉及的电网系统
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 行状况的恶化的累积效应的因素主要体现在： 1：环境变化。“8.14”大停电发生的中午，由于天气炎热，激增的空调类负 。 。 荷导致大量电力的长距离输送。气温从8月11日的26 C升至8月14日的32 C， 各个电力公司的预测负荷都低于实际负荷，8月14日实际负荷比预测负荷高出 12%。 尽管如此，这仍属于正常的范围，而且调度员已经成功的使系统过渡 了几年前和2003年夏季早些时候的更大负荷，所以尽管当天通过FE控制区域 的潮流很大，但是并没有超出以前的水平，完全在系统可以承受的范围内。
（3）第三阶段:15:05到15：57 FE的 三条345kv输电线跳闸。 从15：05：41至15：41：35， 风速减小，线路散热减慢，线路走 廊的植物生长超过预计，线路重载 （但未过载）导线下垂加剧，于是 FE的三条345kv重要线路在低于输 电线事故运行极限的情况下跳闸。 每条线路跳闸停电后，都增加了剩 余线路的负荷，造成FE控制地区电 压的进一步降低。 此时如果减载1500~ 2500MW， 系统还能继续稳定运行，但是由于 FE的EMS系统的故障，没有意识到 事件的严重性，也就不能正确的做 出决策；同时由于缺乏FE的数据支 撑，PJM和AEP也没有正确的认识到 系统的危险程度。