美加大停电
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18.14美加大停电的经过和启示内容摘要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1.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。
1.1.基本情况(续)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1.1.基本情况(续)1.1.基本情况(续)2.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大面积停电事故发展过程图示线路跳开通道断开发电机切机事件序号12:05:44 –1:31:34 PM 发电机切机1)12:05:44 –Conesville＃5 (额定值375 MW)2)1:14:04 –Greenwood ＃1 (额定值785 MW)3)1:31:34 –Eastlake ＃5 (额定值597 MW)12:05:44 –1:31:34 PM 发电机切机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345 kV系统相连。
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。
美加大停电对处于变革中的电力行业的一些启示
更深层次来讲，美国电力行业的“放松管制”被视为此次美加大停电的罪魁祸首，同时也被视为电力无数事故的原因。美国国内的电力消费量非常庞大，一方面美国建立了更多的电厂，已足够满足美国大部分地区的需求，而另一方面，连接电厂与区域输电公司的高压电网系统，以及区域间交互的电网系统，却在美国电力行业放松管制进程中，建设进展迟缓。美国的用电量在过去四年增长了8%，发电能力增长了12%。然而这一期间对于传输线路的投资每年为20到50亿美元，仅仅是维持其电力增长需求的一个零头。
因此，中国的电力体制改革必须顺应国情，需要仔细研究，慎重确定放松管制的程度，以及放松管制的时间表。
4、美加大停电给电力行业带来的启示
美国在历史上已经发生了三次大停电事故，反映了在美国电力行业放松管理的不同过程中所面临的问题，主要根源在于在电力交易日趋频繁的过程中，电网能力不足，而又没有投资电网的动力。此外，美国电力行业监管机构也迫于各州的压力没有成功采取有力的措施改变局面，促使整个国家采用统一的可靠性标准，或者创建区域性组织，监控国内跨大型区域的电力输送等努力，都失败了。在某些区域，特别是位于 南部和西北地区的大型的电力公司，以及他们所支持的政客，都竭尽全力阻挠联邦电力可靠性委员会执行强制性可靠性标准，或者采取类似统一的电力市场准则等举措。甚至，他们会用类似“州的权利”来证明他们的观点，事实上，他们希望保护当地财产，而这些行为阻止了整个体系的现代化的实现。此次美加大停电又充分显示了这一根源性原因导致的恶果，因此采取有力措施避免相同事故的发生成了美国电力行业进步的当务之急。同时，正在经历电力行业改革的世界各国也有必要通过这一事件，汲取教训，采取的必要的行动来防止类似事件重演。
美加大停电
大停电根本原因
电网严重老化，设施落后、设备不足 信息交流不畅，导致停电面积加大 保护控制不完善 没有统一调度指挥，丧失了处理事故的时
布什要求调查、国会要求汇报 胡锦涛、温家宝批示要求：高度重视，防患于未然
美国八个州：俄亥俄、密执安、宾夕法尼亚、纽约、佛蒙特、马萨诸塞、康涅狄格和 新泽西吉加拿大安大略省的约61800MW的负荷。
在很多地区，大部分必要的服务仍然持续运行，虽然在一 些城市后备服务不能马上供应。电话系统在很多地区仍然 保持畅通，但是由于大量的人向家里打电话，使得很多线 路超负荷运转。手机服务业一度因为服务上用完了后备电 源而中断。电视和电台在备用电源的支持下仍正常运作。
在北美电网中约有140个控制区域。控制区在地理上相 对独立，由电网调度运行中心、独立系统运行员（ISO） 或区域输电组织（RTO）进行电网的实时控制，实现电力 的实时发供平衡，维持系统的可靠运行。每个控制区的调 度员通过调整机组出力，使本区域与其它区域的电力交换 符合计划值，各控制区通过联络线彼此联结。
•伦敦 8.28 大停电
•伦敦 8.28 大停电
•伦敦 8.28 大停电
•美国1996年7月
(200万户6小时)、
8月(750万户6小 时)连续2次大停 电。
•克林顿将其提高 到国家安全的高 度来认识。
•台湾1998年7月
(846万户21小时)
专家正在设法查致停电事件从密歇根蔓延到纽约市 和甚至到加拿大。
北美电力可靠性理事会主席肯特星期六发布声明说： “我们目前相当肯定，停电事件是从俄亥俄州开始的。我 们目前正设法查明为什么在三条输电缆失灵之后局面未能 立即受到控制。”
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。
美加大停电
美国东部时间2003年8月14日下午约4时20分开始，美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电。
初步调查显示，停电是由于纽约一家发电厂遭雷击起火所致，美国官方已否认这与恐怖活动有关。
目前，部分地区已开始恢复供电。
这次历史上最大规模的停电波及美国的很多城市，加拿大安大略省的部分城市也受到影响。
停电影响了地铁、电梯以及机场的正常运营，在一些地方造成了交通拥堵，给成千上万市民的工作和生活造成了极大不便。
新华社记者在纽约街头看到，城市交通已基本瘫痪，街上人头攒动，车流和人流都在艰难地缓慢移动，但人们都显得比较平静，没有出现恐慌。
由于停电使收款机无法使用，绝大部分商店都关门停业。
记者在街边接连询问了几家仍在营业的小商店，被告知电池、蜡烛等应急物品都已脱销。
在付费电话前，人们排成了长队，因为大部分手机因为停电而无法接通。
新泽西州北部、佛蒙特州的部分地方和康涅狄格州也发生了停电事故。
停电发生后，美国关闭了俄亥俄州和纽约州等4个州的7座核电站，医院、监狱等不少机构纷纷启用备用电源应急。
加拿大总理府官员14日说，当天美国东北部和加拿大的大面积停电是因闪电击中美国纽约州北部一家电厂引起火灾造成的。
纽约州和新泽西州都因停电宣布进入紧急状态。
纽约市市长布隆伯格说，没有迹象表明这是一起恐怖袭击事件。
“或许这是一起自然事故导致电力系统的中断”。
美联邦调查局、国土安全部和纽约警方一致认为，没有证据表明这次大面积停电是恐怖分子发动的袭击，也没有证据表明这是一起犯罪案件。
联邦调查局发言人比尔·卡特说：“目前我们还没有任何东西表明这起事故具有犯罪性质或是一起恐怖行动。
”纽约市警察局的一位发言人说：“我们现在更关心的是如何使路灯亮起来，使城市恢复正常，而不是事故的原因。
”美国总统布什14日晚（北京时间15日早上）在圣地亚哥发表讲话说，受停电影响的市民的生活可能马上恢复正常，但政府“正在逐步、有效地处理这一全国性问题”。
美国上一次大规模停电发生在1996年8月。
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。
（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）
（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。
美加大停电及加州电力危机的深层教训
美加大停电及加州电力危机的深层教训2511203077崔荣坤本文介绍了2003年8月14日美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电。
这次历史上最大规模的停电波及美国纽约等许多城市,加拿大安大略省的部分城市也受到影响。
停电影响了地铁、电梯以及机场的正常运营,在一些地方造成交通拥堵,影响了5000万人口的正常生活,损失达300亿美元。
他反映出许多共性的教训是深刻而沉重的【关键词】电力危机停电深层分析如果没有加州电力危机,如果没有美加大停电,我们很有可能对某些问题的认识还统一不起来,并为此支付学费。
我们必须改革和发展电力工业,我们希望少走弯路,少付点学费。
2003年8月14日美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电。
这次历史上最大规模的停电波及美国纽约等许多城市,加拿大安大略省的部分城市也受到影响。
停电影响了地铁、电梯以及机场的正常运营,在一些地方造成交通拥堵,影响了5000万人口的正常生活,损失达300亿美元。
美国从20世纪60年代以来,大停电至少有6次,其中5次都是美加大停电。
1965年11月9日发生的美国纽约市、加拿大安大略省等地的大停电,影响了3000万个用户,持续时间13个小时;1977年7月13日纽约市大停电,影响了900万人口,持续时间达26小时;1996年7月2日美国加利福尼亚等西部与加拿大艾伯特等地的大停电,影响200万人口,持续时间从几分钟到几个小时;1996年8月10日几乎与上次停电同样的地方,影响人口750万,持续时间长达9小时;1998年6月25日美国明尼苏达州等地和加拿大的安大略等地又发生大停电,影响15.2万人,持续19小时。
除了这些大停电事故外,还有为数众多的事故和故障,美国能源部在2000年曾对以上各次停电事故和故障作过研究,提出了不少有见地的措施,但都没有能够阻止停电事故的发生。
联系美国加州电力危机,它反映出许多共性的教训是深刻而沉重的。
一、对加州电力危机教训的深层分析1. 经过近年来的反思和调查研究,发现加州所发生的电力危机不是偶然的,而是许多因素集合促成的,这些因素有:(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。
大停电事故 PPT
美加大停电事故分析
密歇根电网 METC
1300万
底特律电网 ITC
安大略电网
IMO 2000万
魁北克电网 10万
纽约州电网
NY ISO 2200万
新英格兰电网
NE ISO 250万
北俄亥俄电网 FE
PJM电网 420万
事故区域：美国加拿大东部互联系统所属东北 部电网 事故损失：负荷6180万千瓦，影响5000万人， 300亿美元/天
事故调查组从8:00 a.m. EDT的事件开 始分析，以确定大停电发生的原因。
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：
连锁事故发生前的阶段
由于空调负荷及其他负荷的增长, 在8月 14日以前的几天以及8月14日中午, 俄亥 俄州北部许多节点的电压呈下降趋势。
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：300亿美元/天 安大略省损失：50亿美圆
连锁事故开始阶段
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。
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。
8.14美加大停电及十大新兴科技领域
2003年8.14美加大停电¾北美历史上最严重的停电事故：>30h，波及美8州和加，受灾5千万人，每天直接损失近300亿美元
¾停电引起纽约、渥太华等多个大型城市完全瘫痪，“感觉比9
交通瘫痪
恐慌：打手电抢购
垃圾成堆,环境问题
停电后的曼哈顿月亮
美国互联电力系统的运行风险!
2003年8.28伦敦大停电下午6点，下班高峰，持续两个多小时地
铁
骤
停
7
9.23瑞典丹麦大停电
9.28意大利全国大停电
2003年我国21个省拉闸限电
2004年7月12日雅典奥运开幕前一月大停电 2005年8月18日印尼大停电，1亿多人受灾，国会大厦,
一些议员因停电被困电梯
2005年5月25日莫斯科大停电
2005年9月26
日海南电网由于台风袭击全面瓦解
复杂性:人造的最大机器,庞大,机理复杂,每秒30万公里,发输用同时性
基础性:现代都市的基础、“软肋”
“大电网控制”04年被美国《技术评论》杂志评为十大开拓性新兴科技领域之一（技术评论）
2批国家重点基础研究计划973计划资助(98、04年)
国家自然科学重大基金资助（05年）
老学科：科技热点和前沿
“全国大联网、西电动送、电力体制改革”重大需求，电力企业人才需求量上升。
8。
美加大停电介绍以及启示(共48张PPT)
• 西部电网包括 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 、 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。
电网由于 条件和发展 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 的最高电压等级； （5）直流输电多为400和450kv，少部分采用500kv；
• 东部联合电力系统是目前世界装机容量最大的同步电网，包括 的东部、中部和加拿大的五个省，分为ECAR（东中部可靠委员 会）、MAAC（大西洋中区委员会）、MAPP（ 中部电力库） 、NPCC（东北电力协调委员会） 、SERC（东南部可靠委员会 ）、 SPP（西南联合电力系统）六个协作区，覆盖的地理面积约为5 20万km2，1999年总装机容量达到65851万kw，其中 部分的230kV电压以上的输电线路长达万公里。
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 345kv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。
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这三个电力系统在电气上互相独立，通过少数几条输送容
量较小的直流相连。在每个系统内，扰动和可靠性事件在
整个系统内几乎同时感受到，这种相互依赖要求在系统的 使用者之间有很好的协调，以保证系统的可靠性。 当系统转为支持竞争性批发市场时，保证系统安全的协调 行动的持续需要就成为公共机构面临的主要挑战。这也促
•由于空调负荷的影响，整个系统负荷较大，但仍属正常的范畴。 •通过FE控制区的潮流很大，但完全在系统可以承受的范围内 •频率质量比近期的历史差，但仍然在规定的安全运行范围之内 •几台关键的发电机组处于检修状态，日计划中已经考虑了这几台 发电机以及某些输电设备的停运，经过分析，他们认为系统仍然 可以安全运行。
民众尽量少开空调、洗衣机和电视，尽可能避开 高峰时间做饭。电力公司在恢复供电期间采取轮 流停电的方式以尽可能减少对公众生活的影响。 经过29小时后，到15日美国东部时间21：03，
纽约市的电力供应全面恢复。但直到21日加拿
大安大略省的电力供应还未彻底恢复稳定。
美国输电网现状
美国境内有三大主要互联电力系统：东部互联系统
千万。美国八个州以及加拿大的安大略省的电力
中断,至少有包括508台发电机组的266个发电厂
关闭。美国部分地区的供电在两天的时间内都未
能恢复，在全部电力供应恢复前，安大略省的部 分地区经历了历时一周以上的轮流停电。
布什要求调查、国会要求汇报
胡锦涛、温家宝批示要求：高度重视，防患于未然
美国东部时间下午4:11到4:15，首先在克利 夫兰，托莱多、纽约市、奥尔巴尼、底特律以 及新泽西州的部分地区报告发生停电，然后蔓 延到纽约市的五个区以及长岛与威契斯特郡、
事故发展过程
交流输电线路长度（英里） 230KV 76762 345KV 49250 500KV 26038 765KV 2453 交流小计 154503 直流输电线路长度（英里） 250-300KV 930 400KV 450KV 500KV 直流小计 852 192 1333 3307
故障发生前区域电网的运行状况
美加大停电
时间：2003年8月14日 下午4:11pm 地点：美国8个洲 加拿大2个省 扰乱了5000万人的工作和生活
停电长达29小时
直接经济损失初估达300亿美元 系统失去61800MW的负荷
有史以来、全球最大的一次停电
2003年8月14日美国东北部部分地区以及加拿大
东部地区出现的大范围停电。受影响的人估计在 加拿大有一千万（三分之一的人口）在美国有四
使人们重新审视依赖交流输电的决定，增加了依赖直流输
电的兴趣，因直流输电原则上会使协调行动变得简单一些。
在北美电网中约有140个控制区域。控制区在地理上
相对独立，由电网调度运行中心、独立系统运行员 （ISO）或区域输电组织（RTO）进行电网的实时
控制，实现电力的实时发供平衡，维持系统的可靠
运行。每个控制区的调度员通过调整机组出力，使
8月14日美国东部时间15:05，俄亥俄州北部的潮流数据显示FE电网 的负荷近似为12080MW，FE控制区需要从外部输入2575MW的电力， 占其总负荷的21%。在这种大量电力从外部输入以及伊利湖南部周 围大城市有大量空调负荷的状况下，FE电网的无功需求迅速增加。 FE的区域电网从外部净输入的无功约为132Mvar，导致俄亥俄州北 部有几个地方的电压偏低。然而， 在8月14日美国东部时间15:05 前，实际测量到的FE电网中枢点的电压是在FE电网规定的允许范围 之内。需说明的是，东部互联电网的许多区域电网对电压合格率的 要求比FE电网的标准高，例如：AEP(美洲电力公司）区域电网要求 电压不能低于额定电压的 95%，而FE电网只要求电压不低于额定电 压的92%。在8月14日，PJM（美洲电力公司的协调员）执行了大负 荷条件下的电压管理方案，FE的调度员在系统范围内采取了许多的 调压手段，如：增加发电厂的无功输出，改变发电计划，调整变压 器分接头，增加电容器的投入以改善系统电压。
在黑暗中摸索前进
纽约停电前后的对比
除了车灯在闪耀外，整 个纽约市几乎笼罩在黑 暗之中
月光下的曼哈顿，一轮明 月在美国纽约曼哈顿西区 上空显得分外明亮
停电前的卫星图像
全球光害卫星图
停电期间的卫星图片
供电恢复 在这次停电期间，电力公司对尽快恢复供电做
出了很大努力。政府也要求民众予以配合，号召
本区域与其它区域的电力交换符合计划值，各控制
区通过联络线彼此联结。为了协调更大区域内的电 网运行，北美电力可靠性委员会（NERC）在北美
设立了18个可靠性协调员，负责进行大区域内的电
网可靠性分析，并且实时协调一个或多个控制区域
在紧急情况下的电网运行。
美国高压输电系统
今天，美国高压输电线路超过了15万英里，输电网穿越了州、 地区和墨西哥及加拿大的边界，跨越了电力企业的营业范围。 通过输电互联系统将发电商与负荷中心联系在一起
新泽西州、蒙特州以及康涅狄格州的部分地
区，安大略省南部的大部分地区，包括多伦多、 汉米尔顿以及温索尔。估计受影响地区大约有 24,000平方公里。
美国八个州：俄亥俄、密执安、宾夕法尼亚、纽约、佛蒙特、马萨诸塞、 康涅狄格、新泽西和加拿大安大略省的约61800MW的负荷。
停电造成的影响
成千上万人跑到大街上
（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 ）、西部互联系统（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）和德
克萨斯电力可靠性协会（ERCOT）。东部互联电网的
东北部分（占该互联系统大约10%的负荷）在8月14日 的大停电中受到影响，其它两个互联电网未受影响。
美国
应急措施 面对这次大规模停电事故，纽约市警察 局启动了灾难应急计划。向全市增派了成 百上千名警员。警察们来到重要路口指挥 混乱的交通，将道路上拥挤不堪的人群分 散以防发生意外，并要求警员严密关注证 券交易所、桥梁、大厦等敏感地点。 纽约州、新泽西州和加拿大的一些城市 都因停电先后宣布进入紧急状态。