大停电事故及其教训
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正在研究、未来可能装备电网的保护
➢ 利用被保护元件单端或两端故障暂态信息的继电保护 ➢ 主保护动作速度2－5毫秒
以尽可能快的速度、在尽可能小的范围内切除故障，减 少系统产生的不平衡能量
二、我国保障电网安全运行的“三道防线” （2）
第二道防线：保障电网安全运行的安全自动装置 ➢ 自动重合闸装置：除减少重合于永久故障时系统不平衡能量
美国
2003.8.14 北 美 东 部 损失负荷61.8GW，停电8州1省5000万人，停电面积24000平方公
网
里，最长停电29小时，损失300亿美元。
瑞典丹麦 2003.9.23 瑞 典 － 丹 停电1800MW，影响500万人用电，停6.5小时 麦
意大利 2003.9.28 意大利
6,400MW的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电19小时。
美国东北部大停电
时间
1965.11.9
纽约大停电事故 美国西部网大停电
1977.7.13 1994.12.14
美国西部网大停电
1996.7.2
美国西部网大停电
1996.8.10
后果
最长停电时间达13h，影响居民3000万人，直 接经济损失达1亿美元。
停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与抢劫， 华尔街计算机停电，损失价值超过百万人小时。 系统解列成东西南北四个大岛，事故影响到14 个州200万人的用电。
自动装置分散动作使系统崩溃。
一、国际大停电事故及其教训（4）
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G
高周切机
C
3
高周切机 G 12/10
D
失步解列M1
各线路配置过负荷后备保护
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10 低 周 减 载
失步解列M2
B
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高周切机
图1 正常潮流状态及自动装置配置
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高周切机
5/4 4
系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万 用户
系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用
一、国际大停电事故及其教训（3）
大停电的直接原因分析：
❖ 在部分元件停运检修状态下，局部发生故障； ❖ 故障切除后运行状态转移中部分输电元件运行异常或保护误
动； ❖ 后备保护和自动装置切除过载的输电元件； ❖ 连锁过载被切除后的输电通道转移及系统不稳定； ❖ 输电网络被大面积的无序断开后低周波、低电压、高周波等
英国 2003.8.28 伦敦地铁 停电724MW，影响41万用户，50万乘客被困，停电37分钟～1小时 马来西亚 2003.9.1 马来西亚 马来西亚北方5个州发生大停电事故，停电持续约4个小时。
来自百度文库
一、国际大停电事故及其教训（2）
美国发生的其它大停电事故－预防特大停电事故是对现代科学技术的挑战
事故名称
G
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低
压 减
5 ''
载
图6 M1断面再次失步解列，全系统解列成四片
一、国际大停电事故及其教训（10）
M1
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周
波
减
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低 压 5'' 减 载
图7 各发电厂功率过剩，高周波切机动作，全系统瓦解
一、国际大停电事故及其教训（11）
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P 3
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图5 M2断面先于M1断面失步而解列，解列后的系统功率极不平衡
一、国际大停电事故及其教训（9）
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国际大停电事故及其教训
张保会
西安交通大学
2006/10/16
目
录
1. 国际大停电事故及其教训 2. 我国保障电网安全运行的“三道防线” 3. 电力系统广域运行信息及其应用 4. 结论
一、国际大停电事故及其教训（1）
国外03年发生的大停电事故－特大停电事故是现代社会的灾难
国家 发生时间 事故名称
事故后果
低 压 低 周 减 载 7 秒 动 作
一、国际大停电事故及其教训（5）
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图2 在一条线停电检修时，另一条线路发生短路被保护切除
一、国际大停电事故及其教训（6）
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外，尽量减少网络拓扑的变化，尽快恢复网络输电能力； ➢ 备自投、事故减出力、自动切负荷、抽水改发电等：快速保
❖互联系统失稳后，应按功率尽可能平衡的原则有序解列，避 免大面积停电，并有利快速恢复。
二、我国保障电网安全运行的“三道防线” （1）
第一道防线：高速、准确地切除故障元件的继电保护和 反应被保护设备运行异常的保护
被我国超高压电网普遍采用的装备
➢ 利用被保护元件两端的尽可能简单的信息； ➢ 超高压系统主保护动作速度10－25毫秒； ➢ 超高压系统主保护动作正确率99.82%;
F 低 压 7'' 减 载
图4 由于低压减载的动作时间与过负荷保护动作时间不配合，切除了连接F母线 的另两条线路，损失F母线负荷16，并可能造成同步稳定性的破坏
一、国际大停电事故及其教训（8）
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可吸取的教训：
❖元件的故障或扰动，在局部系统内部采取措施来消除影响， 不使其扩散到局部系统外；
❖区域系统之间输电断面上的故障，切除故障元件后尽量保持 输电断面的完整性；
❖反应元件运行异常的保护应与系统的安全自动装置协调动作， 保证网络连接的强壮性，尽量满足输电能力与输电需求的平 衡，切不可独立、无序乱动；
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图3 故障切除后过负荷保护起动,由于没有正确调整潮流或调 整慢，致使切除一个输电断面，造成大范围潮流转移
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大停电事故的启示：
❖ 任意坚强的网络都存在较薄弱的运行方式和严重的运 行状态；
❖ 跟踪运行方式和适应运行状态的实时控制系统是不可 缺或的；
❖ 分散安装、独立动作的自动装置可能保护电网，也可 能切跨电网；
❖ 电网主网架结构的不安全，是大停电事故的直接原因； ❖ 电网的无序解列、开断造成了恢复的困难。
一、国际大停电事故及其教训（12）
➢ 利用被保护元件单端或两端故障暂态信息的继电保护 ➢ 主保护动作速度2－5毫秒
以尽可能快的速度、在尽可能小的范围内切除故障，减 少系统产生的不平衡能量
二、我国保障电网安全运行的“三道防线” （2）
第二道防线：保障电网安全运行的安全自动装置 ➢ 自动重合闸装置：除减少重合于永久故障时系统不平衡能量
美国
2003.8.14 北 美 东 部 损失负荷61.8GW，停电8州1省5000万人，停电面积24000平方公
网
里，最长停电29小时，损失300亿美元。
瑞典丹麦 2003.9.23 瑞 典 － 丹 停电1800MW，影响500万人用电，停6.5小时 麦
意大利 2003.9.28 意大利
6,400MW的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电19小时。
美国东北部大停电
时间
1965.11.9
纽约大停电事故 美国西部网大停电
1977.7.13 1994.12.14
美国西部网大停电
1996.7.2
美国西部网大停电
1996.8.10
后果
最长停电时间达13h，影响居民3000万人，直 接经济损失达1亿美元。
停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与抢劫， 华尔街计算机停电，损失价值超过百万人小时。 系统解列成东西南北四个大岛，事故影响到14 个州200万人的用电。
自动装置分散动作使系统崩溃。
一、国际大停电事故及其教训（4）
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各线路配置过负荷后备保护
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图1 正常潮流状态及自动装置配置
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系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万 用户
系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用
一、国际大停电事故及其教训（3）
大停电的直接原因分析：
❖ 在部分元件停运检修状态下，局部发生故障； ❖ 故障切除后运行状态转移中部分输电元件运行异常或保护误
动； ❖ 后备保护和自动装置切除过载的输电元件； ❖ 连锁过载被切除后的输电通道转移及系统不稳定； ❖ 输电网络被大面积的无序断开后低周波、低电压、高周波等
英国 2003.8.28 伦敦地铁 停电724MW，影响41万用户，50万乘客被困，停电37分钟～1小时 马来西亚 2003.9.1 马来西亚 马来西亚北方5个州发生大停电事故，停电持续约4个小时。
来自百度文库
一、国际大停电事故及其教训（2）
美国发生的其它大停电事故－预防特大停电事故是对现代科学技术的挑战
事故名称
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图6 M1断面再次失步解列，全系统解列成四片
一、国际大停电事故及其教训（10）
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图7 各发电厂功率过剩，高周波切机动作，全系统瓦解
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图5 M2断面先于M1断面失步而解列，解列后的系统功率极不平衡
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国际大停电事故及其教训
张保会
西安交通大学
2006/10/16
目
录
1. 国际大停电事故及其教训 2. 我国保障电网安全运行的“三道防线” 3. 电力系统广域运行信息及其应用 4. 结论
一、国际大停电事故及其教训（1）
国外03年发生的大停电事故－特大停电事故是现代社会的灾难
国家 发生时间 事故名称
事故后果
低 压 低 周 减 载 7 秒 动 作
一、国际大停电事故及其教训（5）
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图2 在一条线停电检修时，另一条线路发生短路被保护切除
一、国际大停电事故及其教训（6）
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外，尽量减少网络拓扑的变化，尽快恢复网络输电能力； ➢ 备自投、事故减出力、自动切负荷、抽水改发电等：快速保
❖互联系统失稳后，应按功率尽可能平衡的原则有序解列，避 免大面积停电，并有利快速恢复。
二、我国保障电网安全运行的“三道防线” （1）
第一道防线：高速、准确地切除故障元件的继电保护和 反应被保护设备运行异常的保护
被我国超高压电网普遍采用的装备
➢ 利用被保护元件两端的尽可能简单的信息； ➢ 超高压系统主保护动作速度10－25毫秒； ➢ 超高压系统主保护动作正确率99.82%;
F 低 压 7'' 减 载
图4 由于低压减载的动作时间与过负荷保护动作时间不配合，切除了连接F母线 的另两条线路，损失F母线负荷16，并可能造成同步稳定性的破坏
一、国际大停电事故及其教训（8）
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可吸取的教训：
❖元件的故障或扰动，在局部系统内部采取措施来消除影响， 不使其扩散到局部系统外；
❖区域系统之间输电断面上的故障，切除故障元件后尽量保持 输电断面的完整性；
❖反应元件运行异常的保护应与系统的安全自动装置协调动作， 保证网络连接的强壮性，尽量满足输电能力与输电需求的平 衡，切不可独立、无序乱动；
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图3 故障切除后过负荷保护起动,由于没有正确调整潮流或调 整慢，致使切除一个输电断面，造成大范围潮流转移
一、国际大停电事故及其教训（7）
12/8
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7/7
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大停电事故的启示：
❖ 任意坚强的网络都存在较薄弱的运行方式和严重的运 行状态；
❖ 跟踪运行方式和适应运行状态的实时控制系统是不可 缺或的；
❖ 分散安装、独立动作的自动装置可能保护电网，也可 能切跨电网；
❖ 电网主网架结构的不安全，是大停电事故的直接原因； ❖ 电网的无序解列、开断造成了恢复的困难。
一、国际大停电事故及其教训（12）