电力系统突发性灾害与大停电风险
中国科学院院士 中国电力科学研究院 周孝信

    电力安全事关国家经济安全、社会稳定和人民生活安定。多年来，国家和政府时时都在强调电力安全，特别是美国、加拿大、英国、莫斯科等国的大停电事故的陆续发生，更加引起了我们对电力安全问题的高度重视。
   

    电力系统突发性灾害
    自然环境、设备技术、人是电力生产的三要素。因此，电力系统的突发性灾害可以分为如下三类：
    一是自然灾害导致的电力系统突发性灾害。这主要指台风、地震、雷电等造成电力设施损坏、短路故障，引发系统事故，甚至造成系统瓦解。
    二是设备自身故障或缺陷导致的电力系统突发性灾害。如输变电及其控制、保护设备故障引发系统事故，或者输变电控制、保护设备隐藏性缺陷使之不能正确动作而引发的系统事故。
    三是人员过失导致的电力系统突发性灾害。这是指运行人员误操作或调度人员调度处理不当，从而导致或扩大系统事故。

    国外大停电事故的反思
    众所周知，电力系统突发性灾害最严重的后果是大面积停电。大面积停电会使正常的工作与生活秩序陷入瘫痪，造成重大的经济损失和社会影响。比如，美国2003年发生的"8·14"大停电事故，损失电力负荷6180万KW，影响5000万人的工作和生活，造成40-100亿美元的经济损失。这一事故充分暴露了美国电网系统的脆弱性。
    引发大停电的电力系统事故主要有两类。一类是稳定破坏事故。这是指短路故障或者非故障切除重要部件引发严重的电力系统事故。第二类是过负荷连锁反应事故。这是指故障或非故障切除重载线路，电力潮流转移，引发相邻线路连锁反应，因过负荷或后备保护动作相继切除，发电机组跳闸，系统解列甚至全网瓦解。
    认真分析国外大停电事故的原因，我们可以从中得到如下启示：
    2 互联电网应有统一的调度协调机制
    2 运行中电网要有足够的电源和网络备用
    2 加强线路继电保护、发电机保护、系统保护（低频、低电压减负荷等）整定的协调配合
    2 第三道防线是控制电网事故扩大的重要措施
    2 对系统中关键线路、变电站的继电保护接线、整定要加强检查
    2 建设大电网在线安全防御体系的必要性
 

    我国电网面临的安全稳定运行问题及对策思考
    由于世界上很多国家都采用并网输电的方式进行电力传输，美国等国家出现的停电事故在很多国家都有可能发生，包括我国在内。我国的电网建设近年来得到了快速的发展，但仍然存在一系列影响电网安全稳定运行的问题。
    总体来看，我国电网结构薄弱、大容量远距离输电、弱联网和电磁环网的现状使电网抗扰动能力较弱；同时，我国台风、泥石流、雷击等引发电网系统事故的自然灾害频繁，大停电的风险依然存在。
    从技术层面来看，也存在不少问题：如500KV交流远距离输电和电磁环网的安全稳定问题、多馈入直流输电的受端电网安全稳定运行问题、交流互联电网的低频振荡和暂态稳定问题等。
    针对这些问题，我们要在吸取国内外大停电事故经验教训的基础上，从技术和管理两个层面，采取有效措施，防范连锁反应大停电事故。
     一．提高电网安全稳定运行的技术措施
     1．提高交流500KV线路输电能力的综合技术：串补、可控串补、动态无功补偿、紧凑型线路、大截面新型导线等。
    2．提高互联电网、交直流混合电网安全稳定的技术措施：配置电力系统稳定器（PSS）、振荡解列装置和区域性安全稳定装置；
    3．设置SVC等动态无功补偿装置、低电压切负荷和低频率切负荷装置，提高受端电网的稳定性。
    4．在现有电网调度自动化系统、广域测量系统和超实时仿真的基础上研究建立互联电网的在线安全分析、评估和预警系统，建设电网在线广域安全防御体系，研究开发具有动态安全分析、预警和辅助决策功能的下一代调度自动化系统。

二．保障电网安全稳定运行的管理建议

    1．坚持电源和电网发展的统一规划。美国电网装机容量达，电网覆盖面广，但多次发生大面积停电事故，其主要原因是美国电网缺乏统一规划，致使其电网结构复杂，电压等级重叠交错，电磁环网多，高峰负荷时极易发生线路过载；故障发生后，也很难较快采取恰当的解决措施。再加上近些年美国推行电力市场改革，电网投资减少，电网发展相对滞后，更加剧了这一状况。我们要汲取美国电网的教训，根据我国社会经济发展的需要，做好电源和电网的优化规划布局，建设容量充足、结构合理、动作灵活、安全稳定的电网。
    2．加强调度运行管理，强化对电网的统一调度。美国此次停电事故，与其在电网调度上缺乏统一有效的管理和调度机制是有很大关联的。美国实行的"联合电网、协商调度"过分注重市场法则，忽视了电力生产、输送和消费所需的协调统一原则。因此，就我国来说，要加强各级调度之间的协调，完善调度手段，提高调度运行水平，确保严重事故时电网的安全稳定运行。
    3．做好电网大面积停电事故的应急工作。充分认识做好电网大面积停电事故应急工作的重要性，进一步完善应急预案体系和组织体系，建立健全分类管理、分级负责、条块结合、属地管理为主的应急管理体制，实现电力应急与电力安全、电力发展的和谐统一。