美加大停电简介

18.14美加大停电的经过和启示的经过和启示2内容摘要„1.基本情况„2.事故起始及发展过程„3.事故过程中的分析„4.事故原因初步分析„5.北美可靠性委员会采取措施细节„6.美加大停电的启示31.基本情况„美国东部时间2003年8月14日16时11分（北京时间8月15日4时11分）开始，美国和加拿大东北部联合电网发生大面积停电事故。„美国发生事故的电网，总装机容量为6.59亿千瓦。在事故发生的最初3分钟内，就有21个电厂停止运行。此后共造成约100个发电厂，其中包括22个核电站被迫停止运行。„停电范围约240万平方公里，美国8个州约70万平方公里受影响的居民人数共计5千万，加拿大两省约170万平方公里的地区受影响人口达1000万。41.基本情况(续)大湖周边地区停电最为严重，包括：密歇根、俄亥俄、纽约城、安大略、魁北克、新泽西北部、马萨诸塞和康涅狄格。虽然事故波及整个东部电网,但是南部和西部电网并没有受到影响。5事故发生时，瞬时停电的用户总计2800万千瓦，同时有500～1000万千瓦的用户陆续停电，据统计共损失负荷6180万千瓦，其中¾PJM互联电网：400万千瓦（宾州-新泽西-马里兰联合电力系统）¾中西部ISO：1850万千瓦¾魁北克水电：10万千瓦¾安大略IMO：2100万千瓦¾新英格兰ISO：250万千瓦¾纽约ISO：2440万千瓦1.基本情况(续)61.基本情况(续)事故发生12小时后，纽约等都市区才陆续恢复供电，29小时后主要停电区域恢复供电。具体恢复情况见下表：停电时间恢复容量（万kW）恢复供电%7小时后213011.8%13小时后411066.5%15小时后488079%29小时后电网基本恢复，限制负荷量90%71.基本情况(续)8大停电事故7小时后美国的卫星照片1.基本情况(续)91.基本情况(续)102.事故起始及发展过程¾正常情况下，潮流从南部和东部注入俄亥俄州北部和密执根州东部¾由于一条线路因灌木丛火灾而跳闸，俄亥俄州北部和东部系统隔离¾由于一条线路因过负荷而跳闸，俄亥俄州北部和密执根州东部均和南部系统隔离¾潮流走向变为逆时针倒转，从宾夕法尼亚州经过纽约州、安大略省、注入密执根州，从而向俄亥俄北部和密执根东部供电¾正如当天所发生的那样，因为纽约州内部电力需求相对较小，大量功率从纽约州输出到安大略省¾历史上，纽约州常常需要输入电能¾纽约州和安大略省解列¾由于纽约州和安大略省解列，大量潮流无处可去，突然触发了纽约州大停机¾东部互联电网解列¾大面积停电11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：线路跳开通道断开发电机切机事件序号事件输电线路1212:05:44–1:31:34PM发电机切机1)12:05:44–Conesville＃5(额定值375MW)2)1:14:04–Greenwood＃1(额定值785MW)3)1:31:34–Eastlake＃5(额定值597MW)13Conesville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。12:05:44–1:31:34PM发电机切机142:02PM俄亥俄州西南部线路断开4)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。152:36从Cinergy打向MISO的电话记录：“Ihatetoworryyou,butIthinkwe’reatripawayfrom….settingalittlehistory.”zCoordinatingtheresponsetoCinergy'stroublesinvolvedatleastsixofficialsatMidwestISO.对Cinergy的问题作出正确的响应，至少涉及6位MidwestISO的官员的协调zActionshinderedbyfailureofanISOprogram,calledastateestimator,thathelpstomonitorgridconditions.由于ISO一个程序的失败，阻碍了采取一系列操作，该程序称为状态估计器，帮助监视电网运行条件zThestateestimatorhasbeendownforanhourandahalf,saidMISOat2:36.2:02PM俄亥俄州西南部线路断开163:05:41–3:41:33PM俄亥俄州东部和北部之间的线路断开5)3:05:41–Harding-Chamberlain345kV线路6)3:32:03–Hanna-Juniper345kV线路7)3:41:33–Star-SouthCanton345kV线路17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。3:05:41–3:41:33PM俄亥俄州东部和北部之间的线路断开18„3:36MISOCallsFirstEnergyzMISOasks“…whatisgoingonoverthere?”FirstEnergysaystheyareunsure.zIwonderwhatisgoingonhere,MISOsaysat3:36p.m.Somethingstrangeishappening.“„PJM打电话给MISO这时,PJMandMISO都认为仅仅两条线路退出运行。实际上，已经有八条线路退出运行。当提及关于第一条线路退出的问题时，一个MISO管理员回答道,“我没有机会调查详情，太多的事件顷刻间发生。”3:05:41–3:41:33PM俄亥俄州东部和北部之间的线路断开193:45:33–4:08:58PM俄亥俄州东部到北部的剩余线路跳闸8)3:45:33–CantonCentral-Tidd345kV线路9)4:06:03–Sammis-Star345kV线路20CantonCentral-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。3:45:33–4:08:58PM俄亥俄州东部到北部的剩余线路跳闸21„3:57FirstEnergy打电话给MISO¾FirstEnergy告诉MISO说一条主要线路的电压很低，面临危险。“你知道怎么一回事吗?”„MISO回答说Hanna-Juniper线路退出运行，又说,“我不清楚这条线路是否还处于退出状态。“„Wehavenoclue,FirstEnergyreplied.Ourcomputerisgivingusfitstoo.Wedon'tevenknowthestatusofsomeofthestuffaroundus.„MISO解释道:“我根本弄不清知道发生了什么，奇怪的事情全部发生在同一时间”3:45:33–4:08:58PM俄亥俄州东部到北部的剩余线路跳闸224:08:58–4:10:27PM俄亥俄州西北部线路跳闸、密歇根中部发电机跳开10)4:08:58–Galion-OhioCentral-Muskingum345kV线路11)4:09:06–EastLima-FostoriaCentral345kV线路12)4:09:23-4:10:27KinderMorgan机组(额定：500MW;负荷：200MW)23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。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。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244:10:00–4:10:38PM穿过密歇根及俄亥俄州北部的线路跳开，密歇根北部、俄亥俄北部发电机跳开，俄亥俄北部与宾夕法尼亚分离13)4:10–Harding-Fox345kV线路14)4:10:04–4:10:45–俄亥俄州北部沿Erie湖的20台发电机（共带负荷2174MW）15)4:10:37–West-EastMichigan345kV线路16)4:10:38–MidlandCogenerationVenture(共带负荷1265MW)17)4:10:38–底特律西北输电系统分离18)4:10:38–Perry-Ashtabula-ErieWest345kV线路254:10:04–4:10:45期间，俄亥俄州北部Erie湖沿岸的20台发电机（共带负荷2174MW）跳开。这些发电容量的损失，加大了向俄亥俄州北部及歇根州东部负荷中心送电的剩余通道的潮流，包括穿越密歇根的由西向东的送电线路。接着在4:10:37，密歇根由西向东的345kV送电线路跳开，密歇根东部只剩一条围绕密歇根北部的迂回路径连接，这条线路以及安大略与俄亥俄北部的联络线在1s后跳开。调查人员仍在研究由此导致的潮流。4:10:38，MidlandCogenerationVenture(MCV)发电机（共带负荷1265MW）跳开。这给剩余系统强加了更重的潮流，使俄亥俄州北部及密歇根州东部有很大的电压降。从东北部到底特律地区的剩余输电通道被分离。4:10:38Perry-Ashtabula-ErieWest345kV线路跳闸，使沿Erie湖南岸从宾夕法尼亚到俄亥俄州北部的路径情况恶化。4:10:00–4:10:38PM穿过密歇根及俄亥俄州北部的线路跳开，密歇根北部、俄亥俄北部发电机跳开，俄亥俄北部与宾夕法尼亚分离264:10:38情况概要当Perry-Ashtabula-ErieWest345kV线路于