更全的杂志信息网

巴西大停电的思考

更新时间:2016-07-05

0 引言

2018年3月21日15∶48,巴西再次发生大停电事故,导致巴西北部和东北部电力系统与主网解列,北部和东北部 14个州2049个城市受到严重影响,占比达到 93%(共2204个城市)[1]。巴西南部、东南部和中西部受到一定影响,共计9个州。巴西全国共26个州和1个联邦区,此次事故影响的州/区占比 85%。此次大停电共计切负荷19 760 MW,相当于全国骨干电网当时负荷总量的25%。事故造成中西部、南部以及东南部地区与东北部地区的联络断开,北部和东北部地区的电力系统崩溃,南部、东南部和中西部地区受到干扰。此次事故受影响较大的州有:阿拉戈斯、阿马帕、亚马孙、巴伊亚、塞阿拉、马拉尼、帕拉、帕拉伊巴、皮奥伊、伯南布哥、北里奥格兰德、隆多尼亚、塞尔希培和托坎廷斯等,如图 1所示。

我转过脸往前跑去,不想让大梁看到我的一脸泪水。走了好远,我回头望,大梁还站在那儿,旁边只有那棵孤零零的乌桕树……我想早去早回,急匆匆地往前赶。手里紧紧攥着那拨浪鼓,有时碰出一记或清亮或浑浊的鼓声。余音袅袅,我感觉狼剩儿就等在那余音的尽头。当年只要传来这清浊相杂的鼓声,跟着肯定就跑来了我的狼剩儿。这鼓声已经十三年冇再响起了。有两回槐生要玩这拨浪鼓,我都冇可,我怕听到那鼓声。今朝这鼓声我不怕,我爱听。我攥着这鼓声,像是攥着一根丝线,线的那一头就是我的狼剩儿。

初步调查显示,事故起因为±800 kV美丽山直流输电一期工程的送端Xingu换流站内500 kV交流母线断路器,因整定值为出厂设置,当日负荷增加时线路负载电流超过预设值引起过载跳闸,使得处于试运营阶段的Xingu换流站失去仅有的一条500 kV交流母线电源,引发双极闭锁。同时,由于试运营阶段的安稳装置未考虑单母线运行失压情况,导致直流安稳系统判断切除6台机组的信号为错误信号而未发出切机指令,导致正在运行的美丽山水电站7台机组继续运行,最终因自身保护而全部切除,加剧了故障。初步判断,巴西电网结构不合理、控制保护的设置不统一是造成此次大面积停电的主要原因,但巴西国家电力调度中心(ONS)认为丢失 4 000 MW 不会对巴西电网造成影响,具体事故原因仍在调查中。

回顾历史上重大的停电事故,网架结构不合理、运行方式不合理、保护控制系统故障等一直是引发大电网停电的主要因素。文中首先回顾全球历史上重大的停电事故,介绍了历次大停电事故的主要过程。其次分析了大停电事故的主要原因并提出了相应的改进对策。最后,结合当前电网发展和研究的热点,提出了应对大停电事故的主要研究方向。

图1 巴西大停电受影响的区域 Fig. 1 Impacted area of the blackout

1 全球大停电事故回顾

有史以来,全球共发生比较严重的大停电事故51次,1965—2009年之间国外发生20起大停电事故,事故时间、地点及原因见表1;2010年至今国外发生大停电事故22次,见表2。可见,大停电发生的频率比以前高得多。表3列出了我国大停电事故。

随着全球范围内的能源转型和环境保护压力增加,电力系统中的新能源装机比例和发电比例逐步提高。大规模远距离的新能源发电基地,往往通过大容量高电压远距离的交流特高压或直流特高压将电能输送到负荷中心。大规模新能源接入后的交直流混合电力系统与传统电力系统存在较大区别,这给电网大停电的防范带来新的挑战。

第2阶段是2010年至今,虽然因保护控制系统引发连锁事故的大停电也时有发生,但更多的初始故障起因为自然灾害,如雷电、大风、地震、海啸、雨雪冰冻等。随着电网信息化水平和新能源接入的不断提高,新型故障开始产生。如2015年12月23日,乌克兰电网因受到“黑暗力量”(BlackEnergy)恶意软件攻击引发大停电。这是全球首次人为故意使用恶意软件或网络病毒攻击电力系统保护控制设备引发的电网大停电事故。2016年9月28日,台风和暴雨等极端天气袭击新能源装机比例非常高的澳大利亚南部地区,引发新能源大规模脱网。这是首次新能源大规模脱网导致的电网停电事故。

2 大停电事故的主要原因及改进对策

2.1 自然灾害

雷电、大风、地震、海啸、森林火灾、雨雪冰冻等自然灾害十分普遍,极易造成短时间内输配电线路跳闸,引发切机切负荷,从而造成大停电。从历史上主要大停电来看,此类事故引发的大停电占比高达 1/3。自然因素造成的停电一般发展速度比较快,影响范围广,故障恢复比较慢且故障反复频繁。自然因素导致的设备物理损伤一般难以短时间恢复,而极端气候条件一般还易引起负荷激增进一步缩小故障电网的安全稳定裕度。如2008年中国南方雨雪冰冻天气,湖南电网多条重要输电线路发生倒塌断线,电网重要线路、节点出现物理损伤破坏网架结构。1999年土耳其8.17大地震、1999年台湾省 9.21大地震、2008

虽然在互联网技术应用的情况下,中小企业的管理方式已经进行了创新。但是纵观我国中小企业的实际发展情况来讲,有效的管理规范是非常重要的,只有在完善的管理机制下,中小企业才能够持续发展。但是从经济法视角下中小企业在实际管理当中存在着非常多的问题。

表1 1965—2009国外大停电事故 Tab. 1 Large-scale blackouts outside China from 1965 to 2009

日期 国家/地区 事故原因事故影响1965.11.9 美国东北部加拿大[2-3]保护误动引发2条275 kV线路跳闸,潮流转移导致发电机过载切机 停电约13.5 h,影响人口3 000万,损失负荷约4 770 MW 1977.7.13 美国纽约[4] 雷电引发1条线路跳闸,保护误动引发连锁事故 停电时间25 h,影响人口900万,停电期间发生火灾1 037起和多起盗抢案件1983.12.27 瑞典[5] 重要变电站故障引发多条线路连锁跳闸 停电时间1~5.5 h,损失负荷11 400 MW,占全网负荷67%1989.3.13 加拿大魁北克[6] 太阳黑子活动导致强磁干扰引发多个变电站停电 停电时间7~21h,损失负荷约9500MW 1995.6.8 以色列[7] 2条线路因火灾跳闸引发潮流转移,过励切机加剧潮流转移,联络线潮流过重引发距离保护动作,造成解列南北联络线断开,南部地区失去约2000MW负荷,北部地区失去约1377MW负荷,全国约70%用户失去电力供应1996.7.2 美国西部[8] 1条345 kV线路保护误动,另一条230 kV线路保护误动,进而引发多条线路跳闸停电时间0.5~6h,损失负荷10.6 GW,影响200多万用户1996.8.10 美国西部[8] 3条500 kV交流线路和2条直流线路重载运行发生连续对树短路引发连锁跳闸,发电厂切机引发系统震荡 损失负荷30. 4GW,影响750多万用户1999.3.11 巴西[9] 雷电引发1条线路跳闸,潮流转移引起多条线路跳闸造成系统震荡停电时间约4 h,受影响人口7 500万,损失负荷24.7 GW 2003.8.14 美国东北部加拿大[10-11]多条线路连锁跳闸引起系统震荡,EMS状态估计错误且调度人员失去电网感知涉及美国8个州和加拿大2省,停电时间约29 h,受影响人口约5 000万,损失负荷61.8 GW 2003.8.23 英国伦敦[9] 变压器故障同时人为整定值错误 停电时间约40 min,受影响人口41万,损失负荷724 MW 2003.9.23 瑞典、丹麦[10]发电机组故障导致停运,变电站隔离开关故障导致双母线故障引起4条线路跳闸,潮流转移后线路过载,伴随缺电地区电压崩溃,机组震荡解列停电时间约7 h,受影响人口约500万,损失负荷1 800 MW 2003.9.28 意大利[10] 1条线路重载跳闸,功角过大导致重合闸失败,潮流转移引起多条线路跳闸,从而引起机组震荡解列全国停电约19 h,受影响人口约5 400万,损失负荷24 GW 2003.11.8 利比亚[9] 变电站故障且保护预案不足 停电时间约0.5~6 h,受影响人口400万,损失负荷1876 MW 2004.7.12 希腊雅典[12] 变电站故障引发低压减载 停电发生在雅典奥运会前,停电时间约5 h,损失负荷约4 500 MW 2005.5.25 俄罗斯莫斯科[13]500 kV变电站内电流互感器起火爆炸,母差保护动作,母线退出运行;站内另一母线两相接地导致500 kV变电站全停,进而引起另一220 kV变电站全停;潮流转移导致多条线路重载跳闸,多个电厂切机停电时间约41h,受影响人口达200万,损失负荷3539.5MW 2006.8.14 日本东京[14] 一家建筑公司起重船的起重机吊臂在作业过程中撞损了跨河的6条275 kV输电线 影响139.1万用户,损失负荷1510 MW 2006.9.24 巴基斯坦[14] 输电系统故障 全国70%居民受到停电影响,停电约4 h,其中经济中心卡拉奇最严重,损失负荷600 MW 2006.11.4 西欧[15] 2条高压输电线路重载跳闸引发多条线路跳闸,引起电网解列西欧10余个国家停电,其中德国、法国、意大利受影响最严重,影响人口约1 000万,切除负荷超过14.5 GW 2007.4.26 哥伦比亚[16] 首都波哥大北部的托尔卡总发电厂技术故障 涉及全国80%的区域,停电时间约3h 2009.11.10 巴西[17]强冷空气引发了飓风、强降雨以及密集的雷电,导致3次不同线路不同相短路,伊泰普水电站切机,系统震荡导致负荷中心大规模跳闸,核电站高频保护误动进一步恶化故障,导致负荷侧低频低压减载,电源侧高频切机涉及巴西18个州,受影响人口达6 000万,损失负荷28.83 GW

表2 2010 年至今国外主要大停电事故 Tab. 2 Large-scale blackouts outside China since 2010

日期 国家/地区 事故原因 事故影响2011.1.16 澳大利亚墨尔本[16]丛林大火烧毁发电机,潮流转移导致过负荷引发跳闸墨尔本市及郊区居民用电和商业用电均受到严重影响,高温天气下空调和冰箱无法使用,交通信号灯无法工作导致交通瘫痪2011.2.4 巴西[16,18] 变电站母线失灵保护误动,母线全停,水电站低压保护整定不合理引发连锁事故涉及巴西18个州,停电时间约8 h,受影响人口达4 000万,损失负荷8 000 MW 2011.3.11 日本[16] 9.0级大地震和海啸导致核电机组切机 地震导致大规模停电,福岛第一核电站1~6号机组约4 600 MW发电停机,地震后发生爆炸导致核泄漏2011.4.19 哥斯达黎加[16] 国内最大变电站阿雷纳尔变电站技术故障 全国停电3 h 2011.6.26 菲律宾[16]大马尼拉区闪电击中1条输电线路导致跳闸,进而导致4个发电厂失去电源,并引起另两条线路跳闸停电涉及大马尼拉区大部分地区和附近几个省,损失负荷2 000 MW 2011.6.27 美国纽约[16] 闪电击中皇后变电站附近线路导致多条线路跳闸 停电48 min,影响人口48.5万2011.7.4 格鲁吉亚[16] 1条自西向东的线路故障 东部的大部分地区停电,第比利斯市约110万居民受到影响2011.7.23 西班牙[16]巴塞罗那 1座变电站电缆故障,导致6座变电站连锁反应涉及巴塞罗那大部分地区,影响约30万用户,约70%交通信号灯无法正常工作,多条有轨电车和地铁线路停运2011.9.8 美国圣迭戈美墨边境[16,19-20]人为误操作导致500 kV线路跳闸,低频减载装置拒动,发电厂过负荷切机停电时间约8 h,受影响人口达500万,损失负荷4.3 GW。由于临近9.11,事故还造成社会恐慌2011.9.15 韩国[16] 负荷预测出现负偏差,系统备用不足,实施轮流停电以避免全国停电全国162万户居民家在没接到任何通报的情况下突然遭遇停电30 min,停电总时间5 h 2011.9.24 智利中部[16] 输电线路震动引发碰线,同时发生变电站故障包括首都圣地亚哥在内的4个大区电力供应中断,停电范围在狭长的智利版图上延伸达1 300 km。受影响人口达600万2011.10.31 美国东北部[16] 受暴风雪突降影响,多条供电线路跳闸 停电影响320万人,停电时间数小时到数日不等2012.7.30 印度[21-22] 220 kV线路故障导致潮流转移,400 kV线路三段保护误动,系统震荡解列印度北部电网故障停电约14 h,受影响人口达3.7亿,损失负荷36 GW 2012.7.31 印度[21-22] 发电机跳闸,潮流转移后,1条220 kV线路重载跳闸加重潮流转移,400 kV线路三段保护误动印度北部、东部、东北部电网故障停电约20 h,受影响人口达6亿,损失负荷48 GW 2013.5.22 越南南部[23] 500 kV永久性接地短路引发多条线路和发电机连锁故障 损失负荷约2 000 MW,约为南部地区总负荷2014.11.1 孟加拉国[24] 直流闭锁导致低频减载 停电时间12 h,损失负荷415 MW 2014.8.31 突尼斯[25] 重要线路短路跳闸 全国停电约15 min~4 h 2015.3.27 荷兰[26] 变电站技术故障 荷兰北部大面积停电约5.5h,约100万户居民受到停电影响2015.3.31 土耳其[27-28] 1条400 kV线路重载跳闸,引发长距离平行线路接连跳闸导致电网解列全国51个省份出现停电事故,停电时间约9h,影响人口4290万,占全国人口65%2015.12.23 乌克兰[29-30] 电脑病毒攻击引发停电事故(第1次) 停电时间数小时,影响居民22.5万户,约140万人2016.9.28 澳大利亚南部[31]台风和暴雨等极端天气诱发新能源大规模脱网(第1次)南澳大利亚州全州停电,停电7.5h后恢复80%~90%负荷供电,50 h后全部负荷恢复供电2018.3.21 巴西[1] 换流站交流母线失压,美丽山水电站切机拒动,直流线路双极闭锁事故影响的州/区占比85%。此次大停电共计切负荷19 760 MW,相当于全国骨干电网当时负荷总量的25%

表3 我国大停电事故 Tab. 3 Large-scale blackouts in China

日期 国家/地区 事故原因事故影响1999.7.29 中国台湾[32] 连日暴雨导致输电线路杆塔倾斜,从而引发中北部的各发电厂因保护机制跳闸 全台80%电厂因保护机制而跳闸2005.9.26 中国海南[33] 台风造成电力设备严重损坏,多条线路发生永久性故障损失海电网统调负荷675 MW,仅余约5 MW厂内负荷孤岛运行。停电约3 h后海口重要用户恢复供电,约9 h后三亚重要用户恢复供电,3天后海南全省恢复主网送电2006.7.1 华中(河南)[34]两条500 kV线路无故障跳闸,河南电网部分机组和220 kV线路跳闸,稳控装置拒动,华中电网震荡解列华中东部电网切负荷165 6MW,事故处理过程中切除豫西电网发电2 000 MW,切除豫中、北负荷980 MW,湖南省和江西省紧急增加发电出力1300 MW和1 000 MW 2007.3.4 辽宁[35] 温带风暴潮导致多条输配电线路发生多次连锁跳闸,多个变电站全停损失电量150 GW⋅h,14座220 kV变电站,205座66 kV变电站全停。大连电网孤岛运行2008.1-2 中南部[36-37] 严重的雨雪冰冻天气导致多条输电线路倒塌停电 冰灾导致贵州、湖南、湖北、江西等地区大面积停电,损失电量6.21 TW⋅h,影响人口2.6亿2012.4.10 深圳[38]500 kV深圳变电站的220 kV侧线路一相开关爆炸,隔离故障时另一相刀闸支柱瓷瓶碎裂导致1个220 kV变电站和7个110 kV变电站失压停电30~40 min,影响用户16.8万,占比6.5%,损失负荷760 MW,占比7.9%2013.6.5 上海[38] 500 kV电缆故障导致500 kV主变和220kV主变各停电1台,导致下游3个110 kV变电站停电停电持续69 min,影响用户1.3万,损失负荷80 MW 2015.11.7 辽宁[35] 严重的大风和雨雪冰冻天气导致多条输配电线路发生多次连锁跳闸,多个变电站全停损失负荷255.2 MW,损失电量约650 MW⋅h。大连电网近似孤岛运行46.5 h,营口电网重要联络线一半停电约46 h 2017.8.15 中国台湾[39] 因中油公司的燃气供应无预警中断,台湾电力公司运营的天然气发电厂桃园大潭电厂1~6号机组全部跳闸停电时间约3 h,影响约700万户,失去电源4 200 MW,占全台装机总容量10%

针对自然因素引发的停电事故,电网应积极利用气象大数据和天气预报信息,将气象预测与负荷预测、发电计划相结合。同时,针对极端天气条件,进一步提高预警和防范措施,完善安稳控制策略,保证电网有充足可用的备用容量。如2016年澳大利亚南部大停电,传统发电容量不足,无法满足新能源大规模脱网后的发电缺额,导致了大停电事故。

2.2 设备故障

where v0is the velocity of body-reference system,er and eu are the tensor representations of r and u.

历史上非常著名的几次大停电事故几乎都与保护控制系统有着密不可分的联系,如1965美加大停电、2003美加大停电、2006西欧大停电、2006华中电网停电、2012印度大停电等。此类事故的诱因有多个方面。一是电网相对薄弱,多条重要线路或备用电源处于检修或长期停运状态,系统缺少必要的调控潜力;二是负载较重,大停电几乎都发生在每年的大负荷日季节或日负荷曲线的尖峰时段,潮流过载引发线路下垂而造成接地短路从而导致事故的发生;三是保护误动,转移的潮流加重了其他线路的潮流负担从而引发连锁事故;四是感知能力和在线安稳计算能力不足,紧急预案不充分,当电网处于紧急状态运行时,或连锁事故发生第二故障时,往往还在沿用正常状态下的安稳控制策略,缺少迅速可靠的电网感知能力和在线安稳计算能力。

针对设备故障引发的停电事故,电网主要从技术手段加以完善。如建设交直流特高压骨干网架,提高电网的网架强度;保证系统的备用容量,采用FACTS装置或HVDC等,灵活调控电网潮流;提高继电保护和安全自动装置的可靠性,加强N-1、N-2、N-1-1、N-m等多种安稳校核;基于能量管理系统/监测控制与数据采集系统/广域量测系统(EMS/SCADA/WAMS),在电力公司调度中建立在线安全稳定控制系统,提高调度员的电网感知能力和处理连锁事故的决策支持。

当然,购买合格产品,保证设备质量是安全运行、避免事故的根本。

2.3 操作失误

大规模新能源接入电力系统及直流输电技术的发展使得电力系统电力电子化趋势日益明显,系统惯性显著下降,系统的动态稳定裕度减少。因此,亟需研究电力电子化电力系统的稳定性问题,避免因新能源波动或直流闭锁导致频率、电压发生严重波动,引发系统稳定性问题。

2.4 策略失误

策略失误一般指针对某一特定事故或某一系列连锁故障,电网缺少相应的安全稳定控制策略。此种情况在2010年前发生较多,但随着N-1安全校核等安稳措施的逐步完善,近年来,此类事故仅有两次,情况均较为特殊。一是2011年韩国大停电。电网负荷预测出现严重负偏差,全国备用容量最低时仅为31 MW,严重威胁全网安全。此时,为避免全国性大停电,以负荷损失最小为顺序,采取临时性的30 min轮流停电。此策略虽然避免了全国大停电,但全国约162万户居民在高温中遭遇停电。二是2018年巴西停电。美丽山直流一期工程属于试运营阶段,试运营期的安稳控制策略未计及单母线临时运营的失压情况,安稳策略考虑不全,导致直流双极闭锁,失去大电源。

智慧课堂最大的优势在于通过信息技术将学习过程向课堂之外延展,学生不再限于在有限时间内的课堂中进行学习,而是通过信息技术手段更多地在课堂之外进行时时、处处学习。因此,智慧课堂能够提供灵活多样的教学组织形式,例如采用面授和在线学习平台(PC和移动终端均可使用)相结合的混合式学习方式。

2.5 网络攻击

计算机信息通信技术(ICT)提高了电网设备和保护控制装置的功能,同时,也埋下了受到网络攻击的隐患。随着电网信息化水平的提高,这种隐患也越来越大;必须引起足够的重视,加强信息系统的防护。乌克兰电网受到“黑暗力量”恶意软件攻击引发大停电,只是个开始,这是首次使用恶意软件或网络病毒攻击电力系统保护控制设备引发的电网大停电事故。

输电线路和变电站设备故障也是造成大停电的另一重要因素,导致的大停电事故超过60%。其中,输电线路故障造成的停电略高于变电站故障。设备故障引发的停电由于暂态过程快,其发展和演化速度较快,故障影响范围也较大。一般事故的起因除自然因素外,多为设备老化、质量问题、保护控制误动等。如2005年莫斯科大停电中起火爆炸的电流互感器,已使用超过40年,远远高于设备正常使用年限。而随着电力市场的发展和电力公司的市场属性驱使,世界各国电力公司均面临设备老化的风险。因此合理的资产管理、设备巡检、质量检验非常重要。

1.2.2 问卷考评 量表编制基本完成后,通过预调查考察量表的信、效度,信度系数值为0.934,大于0.9,说明研究数据信度质量很高。KMO值用于判断是否有效度,KMO值为0.918,大于0.6,意味着数据具有效度。由信度、效度检验可知,该量表具有较好的信度和效度。针对预调查发现的问卷不足之处,进行修正、完善,以便能准确、可靠地获得调查所需的信息。

2.6 新能源脱网

随着新能源装机比例的提高,新能源大规模脱网对电网产生了重要影响,也易造成大停电。首次新能源大规模脱网导致的电网大停电事故发生在2016年的澳大利亚南部地区。由于过去风电机组没有低电压穿越功能,电压低时直接脱网。新的风电机组都应该有低电压穿越功能。

年中国汶川5.12大地震和2011年日本3.11大地震,均对当地的供电基础设施造成严重破坏,造成电力供应中断。2007和2015年辽宁电网受极端气候影响,多个电压等级的多座变电站及多条线路发生多次跳闸事故,电网结构反复变化,最终导致电网大规模停电。

3 大停电事故主要研究方向

结合新能源接入、交直流混合电力系统、能源互联网、信息物理电力系统、人工智能等当前电网发展和研究的热点[40-42],探讨电网大停电事故的主要研究方向。

3.1 大规模新能源接入后的交直流混合电力系统

全球大停电事故集中出现在2个阶段。第1阶段是2003—2006年,全球范围内电力市场逐步发展,电力交易、设备检修等加重了电网的潮流负担,此时的继电保护或安全自动装置误动或因过载动作极易引发潮流大规模转移造成原本已经重载的线路或变压器出现进一步过载,最终导致连锁事故和大停电。

考虑极端气候条件或天气条件的新能源发电预测与负荷预测技术亟待发展,应解决因预测误差或风速过大导致风机闭锁等新能源波动性、间歇性和不确定性等情况下的系统备用容量问题和调峰调频问题。

电网运行属于高危工作,虽然电力系统的操作有着严格的操作规程和安全规范,但操作失误仍在大停电中扮演了一定角色。针对此类事故,应加强运检管理及操作人员的安全生产责任意识,加大技术培训力度,确保相关人员熟知运行操作风险及相关应对措施。

加强分布式新能源接入后的分布式电源本地消纳研究,即分布式电源分布式消纳。从负荷侧增强可控负荷或柔性负荷的调控能力和调控潜力,采用“源-网-荷-储”协同优化调控消纳新能源电量,在一定区域内实现电能的自产自销,减小骨干网架或区域骨干网架的潮流压力,提高骨干网架的输电能力,避免因大规模潮流转移引发连锁事故。

3.2 能源互联网和信息物理电力系统

随着新一代通信技术的发展,尤其是无线通信技术的迅猛发展,当前电网与信息技术、网络技术、通信技术等融合形成的能源互联网及信息物理电力系统逐渐成为研究热点。通过能源枢纽等实现的冷、热、电、气、油等多能源互联系统的经济效益和环境效益更为可观。同时,多能互联条件下的系统安全问题也应引起注意。传统电网的安全性仅对电网自身造成影响,引发停电事故。多能源互联情况下,多种形式能源间对安全性要求各不相同。如天然气和汽油等,一旦电气设备发生故障形成电弧、电火花、漏电,安全性威胁十分严重且难以用停电损失衡量。制冷和制热系统中常用的冷媒如液氨也存在爆燃危险,氟利昂存在泄漏后的环境威胁。同时,由于电能的便捷性与高效性,其他形式能源系统一般都与电力系统相连。一旦其他能源需求过盛,电网潮流负担重,也易造成停电事故。目前对多能互联系统或能源互联网的安全性研究仍较少,因此,能源互联网安全性研究亟待开展。

可以预见,在负荷预测较准、发电计划安排合理、安稳措施完善的情况下,策略失误导致的大停电基本可以避免。

现有的电网可控负荷或柔性负荷一般多为电热类负荷(电热锅炉、蓄热电锅炉、电热烘干机等)、电制冷负荷(空调、冷库等)、电动汽车、储能等。此类负荷参与分布式电源分布式消纳既是能源互联网的发展,也是“源-网-荷-储”智慧用能的发展,同样可以降低骨干网架的潮流输送压力,避免连锁事故发生。

信息技术的进步在一定程度上提高了电网调度人员对电网整体运行状态的感知。尤其是基于互联网+、物联网、大数据、云计算、分布式计算等的电网运行、检修、调度等的决策支持系统研发,大大加强了电网运行人员对系统运行数据的有效利用。然而,此类信息技术严重依赖于安全可靠的通信网络,尤其是无线通信网络,也给网络攻击或病毒攻击创造了条件。因此,加强信息物理电力系统信息安全是保障现代电网安全运行的必要条件,也是避免大停电的重要方面。

3.3 人工智能在预防大停电事故中的应用

人工智能技术依托先进传感器、物联网、大数据、云计算、深度学习等信息通信和互联网技术,在电力系统设备管理、运行调度、市场交易等方面均有应用前景。目前对连锁故障、潮流转移、保护控制装置的误动等引发的大停电演化机理仍未形成较好的研究理论,主要原因是故障期间电网信息不足,在线安稳控制策略计算较慢,故障分析仅能通过事后仿真。因此,利用人工智能技术,在线学习系统的运行方式,采集设备的运行状态,对电网紧急运行状态提出在线安全预警,建立基于人工智能的大电网安全防御体系十分重要。

设置仿真时间和仿真步数,并单击仿真按钮,开始仿真计算。在输送臂的运动过程中将要测量的变量设置为Display,则可以观察变量的变化情况。

4 结论

1)大停电是可能再次发生的。从全球历史上比较重大的51次大停电事故的起因及结果来看,并没有十足的把握避免大停电。大停电的起因主要有自然因素、设备故障、操作失误、策略失误、网络攻击和新能源脱网等。

交通项目施工处于开放性环境,全程露天施工,施工质量受气候影响较大。自然天气加大了施工难度,要充分认识到天气的影响,并思考如何最大限度的降低气候对施工的影响。混凝上的施工在不同时节都会遇到不同的天气问题,雨季导流工作就会受到雨水的影响,冬季天气冷时还要做好保温工作。交通工程相当于其他工程有着很大的区别,需要的混凝上是多级混凝上,各项施工工作交叉展开,所以对施工者的技术水平有很高的要求混凝上施工工作是整个交通工程建设过程中施工时间最长的工作,会消耗大量的工程建设资金以及机械设备份。

1.短期内“去产能”和“去库存”致使剩余劳动力增加,就业安置问题成挑战。一些产能过剩尤其是煤炭和钢铁行业的国有企业为了提升效率和降低生产成本不可避免地要释放出一些劳动力;同时,为了践行“去库存”的改革要求,势必会有些“僵尸”企业会被关闭停转,因此,也会导致一些劳动力失业。因此,如何在有效践行供给侧结构性改革的同时,深化国有企业改革,又能做好人员配置和就业安置,处理好人员分流问题,事关经济增长和社会稳定,成为必须要面对和解决的一大挑战。

2)结合电网及事故的历史及当前电网的发展,预防大停电的策略及措施可以从大规模新能源接入后的交直流混合电力系统、能源互联网和信息物理电力系统、人工智能应用等方面进行探讨。

3)现代电力系统与传统电力系统已存在较大区别,传统大停电分析、预警、防御措施难以适用于现在的复杂电力系统或能源系统,电网大停电的威胁来源更广更复杂,应该加强复杂电力系统条件下的大停电研究。同时,新兴理论技术如信息通信技术、人工智能技术等的发展也为大停电分析、预警、防御带来了新的手段。

参考文献

[1] 巴西 3⋅21 大停电事故快报[EB/OL].[2018-3-26]http://www.sohu.com/a/226390340_ 793972.

[2] Friedlander G D.The great blackout of '65[J].IEEE Spectrum,1976,13(10):83-88.

[3] Loehr G C.The "good"blackout: the northeast power failure of 9 November 1965[J].IEEE Power and Energy Magazine,2017,15(3):84-96.

[4] Sugarman R.Power/energy:New York City's blackout:A $350 million drain:Ripple effects off the July 13,1977,lightning stroke cost the public dearly in lost property,services,end income[J].IEEE Spectrum,1978,15(11):44-46.

[5] Kearsley R.Restoration in sweden and experience gained from the blackout of 1983[J].IEEE Power Engineering Review,1987,PER-7(5):48.

[6] Guillon S,Toner P,Gibson L,et al.A colorful blackout:the havoc caused by auroral electrojet generated magnetic field variations in 1989[J].IEEE Power and Energy Magazine,2016,14(6):59-71.

[7] Hain Y,Schweitzer I.Analysis of the power blackout of June 8,1995 in the Israel Electric Corporation[J].IEEE Transactions on Power Systems,1997,12(4):1752-1758.

[8] 雷晓蒙.美国西部电网1996年两次大面积停电事故初步分析[J].中国电力,1996(12):62-67.

[9] El-Werfelli M,Dunn R,Redfern M,et al.Analysis of the national 8th November 2003 Libyan blackout[C]//2008 43rd International Universities Power Engineering Conference,Padova,2008:1-5.

[10] 甘德强,胡江溢,韩祯祥.2003年国际若干停电事故思考[J].电力系统自动化,2004(03):1-4,9.

[11] 薛禹胜.综合防御由偶然故障演化为电力灾难——北美“8⋅14”大停电的警示[J].电力系统自动化,2003,18:1-5,37.

[12] Vournas C D, Nikolaidis V C, Tassoulis A. Experience from the Athens blackout of July 12, 2004[C]//2005 IEEE Russia Power Tech,IEEE,2008:1-7.

[13] 鲁顺,高立群,王坷,等.莫斯科大停电分析及启示[J].继电器,2006(16):27-31,67.

[14] 任元居.2006年国外重大停电事故解析[J].广西电业,2007(2):11-12.

[15] 李春艳,孙元章,陈向宜,等.西欧“11⋅4”大停电事故的初步分析及防止我国大面积停电事故的措施[J].电网技术,2006,30(24):16-21.

[16] 林伟芳,孙华东,汤涌,等.巴西“11⋅10”大停电事故分析及启示[J].电力系统自动化,2010,34(7):1-5.

[17] 王健,丁屹峰,宋方方.2011年国外大停电事故对我国电网的启示[J].现代电力,2012,29(5):1-5.[18] 林伟芳,汤涌,孙华东,等.巴西“2⋅4”大停电事故及对电网安全稳定运行的启示[J].电力系统自动化,2011,35(9):1-5.

[19] 方勇杰.美国“9⋅8”大停电对连锁故障防控技术的启示[J].电力系统自动化,2012,36(15):1-7.

[20] Portante E C,Folga S F,Kavicky J A,et al.Simulation of the September 8,2011,San Diego blackout[J]. Proceedings of the Winter Simulation Conference 2014,Savanah,GA,2014:1527-1538.

[21] 梁志峰,葛睿,董昱,等.印度“7⋅30”、“7⋅31”大停电事故分析及对我国电网调度运行工作的启示[J].电网技术,2013,37(7):1841-1848.

[22] 汤涌,卜广全,易俊.印度“7⋅30”、“7⋅31”大停电事故分析及启示[J].中国电机工程学报,2012,32(25):167-174.

[23] Huy Nguyenduc,Huy Caoduc,Chien Nguyendinh,et al.Simulation of a power grid blackout event in Vietnam[J].2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting,Denver,CO,2015:1-5.

[24] Kabir M A,Sajeeb M M H,Islam M N,et al.Frequency transient analysis of countrywide blackout of Bangladesh Power System on 1st November,2014[J].2015 International Conference on Advances in Electrical Engineering (ICAEE),Dhaka,2015:267-270.

[25] Hasni A,Khadraoui H,Bacha F.Dynamic stability assessment of a medium size power system towards large disturbances case study of the blackout of August 2014 of the Tunisian power system[J].2017 International Conference on Advanced Systems and Electric Technologies (IC_ASET),Hammamet,2017:279-284.

[26] 向萌,左剑,谢晓骞,等.荷兰2015年3月27日停电事故分析及对湖南电网的启示[J].湖南电力,2016,36(1):31-35.

[27] 邵瑶,汤涌,易俊,等.土耳其“3⋅31”大停电事故分析及启示[J].电力系统自动化,2016,40(23):9-14.[28] 李保杰,李进波,李洪杰,等.土耳其“3⋅31”大停电事故的分析及对我国电网安全运行的启示[J].中国电机工程学报,2016,36(21):5788-5795.

[29] 郭庆来,辛蜀骏,王剑辉,等.由乌克兰停电事件看信息能源系统综合安全评估[J].电力系统自动化,2016,40(5):145-147.

[30] Liang G,Weller S R,Zhao J,et al.The 2015 Ukraine blackout:implications for false data injection attacks[J].IEEE Transactions on Power Systems,2017,32(4):3317-3318.

[31] 曾辉,孙峰,李铁,等.澳大利亚“9⋅28”大停电事故分析及对中国启示[J].电力系统自动化,2017,41(13):1-6.

[32] 田云鹏. 全台大停电:1999年最严重股市大跌官员被弹劾[EB/OL].北京:环球网,[2018-4-5] http://taiwan.huanqiu.com/roll/2017-08/11131306.html.

[33] 唐斯庆,张弥,李建设,等. 海南电网"9⋅26"大面积停电事故的分析与总结[J].电力系统自动化,2006,30(1):1-7.

[34] 周勇,陈震海.华中(河南)电网“7⋅1”事故分析与思考[J].湖南电力,2008(3):28-30,47.

[35] Wang Z.The treatment process and analysis of Liaoning power grid November 7th blackout[J].2016 China International Conference on Electricity Distribution (CICED),Xi’an,2016:1-5.

[36] Chen Q,et al.Review on blackout process in China Southern area main power grid in 2008 snow disaster[J].2009 IEEE Power & Energy Society General Meeting,Calgary,AB,2009:1-8.

[37] 潘力强,张文磊,汤吉鸿,等. 2008年湖南电网特大冰灾事故综述[J]. 电网技术,2008,32(s2):20-25.

[38] 吴浩.泰州电网大面积停电风险分析与应急机制研究[D].北京:华北电力大学,2017.

[39] 黄顺杰.台湾大停电引发政治风暴[EB/OL].新加坡:联合早报,2017[2018-4-5].http://www.Zaobao.com/realtime/china/story20170816-787664.

[40] 周孝信,陈树勇,鲁宗相.电网和电网技术发展的回顾与展望:试论三代电网[J].中国电机工程学报,2013,33(22):1-11.

[41] 周孝信,鲁宗相,刘应梅,等.中国未来电网的发展模式和关键技术[J].中国电机工程学报,2014,34(29):4999-5008.

[42] 周孝信,陈树勇,鲁宗相,等.能源转型中我国新一代电力系统的技术特征[J].中国电机工程学报,2018,38(7):1893-1904.

周博文,陈麒宇,杨东升
《发电技术》 2018年第02期
《发电技术》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号