近年来国内外大停电事故原因分析及启示
近年来全球发生了多起大停电事故，2011年2月巴西发生大停电事故，2012年7月30日、31日印度相继发生大停电事故[1-3].本文介绍了这些电网大停电事故过程，分析其原因，结合中国电网实际，从网架结构、电力系统三道防线等方面提出应当吸取的经验教训。
一、巴西电网大停电事故概述
2011年2月4日00:20左右，巴西发生大面积停电，始于伯南布哥州的Luiz Gonzaga变电站，由于该变电站内保护装置中电子元件的故障触发安全系统自动关闭，断开了变电站所连6条高压线路，引起了快速、连锁的大面积停电。
1.1 事故前东北部电网运行方式。
巴西电网分为6大区域电网，西北电网尚未与其他区域互联，东北部电网为本次停电事故发生区域。事故前东北部电网通过4回500kV线路与北部电网互联，通过1回500kV线路与中西部电网互联。事故前东北部电网负荷8 883MW,接受区外来电3 237MW,占区域负荷的36.4%.事故发生前一天下午，线路因紧急检修停运。该线路的检修停运，消弱了Paulo Afonso区域水电北送能力。
1.2 事故发生过程。
巴西大停电事故是由继电保护装置导致的暂态功角失稳事故，整个事故过程大致可划分为以下5个阶段。
（1）起始阶段。事故当日00:08,Luiz Gonzaga变电站Luiz Gonzaga-Sobradinho 1号线路故障，保护装置需要跳开与母线之间的2个边开关。但由于保护装置中1块板卡异常，误认为Luiz Gonzaga-Sobradinho 1号线路与1号母线之间开关失灵，1号母线跳闸。此时系统的结构改变不大，仍保持稳定状态，没有损失负荷。00:20:40之前，Luiz Gonzaga变电站运行人员进行Luiz Gonzaga-Sobradinho 1号线路合闸操作，在合Luiz Gonzaga-Sobradinho 1号线与2号母线之间开关时，同样因保护板卡异常，失灵保护动作使2号母线跳闸。
（2）失步振荡阶段。00:20:40,Luiz Gonzaga-Sobradinho 2号线路和Luiz Gonzaga-Milagres线路停运，加之事故前So Joo do Piauí-Milagres线路检修，使得中部水电基地送往北部沿海城市的主要通道断开。500kV线路跳闸后，未采取及时有效的切机措施，潮流转移使部分线路过载跳开，电磁环网方式又恶化了这一过程，更多线路跳闸，最终导致东北部电网失步振荡。
（3）失步解列阶段。00:20:40,失步解列装置动作，东北部电网和北部电网、东南部电网的其余联络线解列，进入孤岛运行方式。东北部电网解列后，功率缺额大，系统频率降低至56.8Hz,低频低压减载动作切除5 754MW负荷。
（4）系统崩溃阶段。东北部电网解列后，系统频率低至56.8Hz.低频低压减载动作后，00:21频率恢复至61Hz,由于损失了约65%负荷，东北部电网潮流变得很轻，且由于充电无功等原因，东北部电网出现高频、过电压问题。00:21~00:21:50,高频、过电压保护动作，切除了部分电容器、线路和3 338MW机组。大量切机后，孤网频率又急剧下降至46.5Hz.00:21:50~00:29,低频、低压减载轮番动作，系统频率维持在47~48.5Hz之间，过程持续7′20″，至00:29,系统崩溃。
（5）系统恢复阶段。巴西东北部电网中部区域在经历52min断电后首先恢复供电，东北部电网主要负荷在停电后8h恢复完毕。
二、印度电网大停电事故概述
印度电网由5个区域电网组成：北部电网、西部电网、东部电网、南部电网、东北部电网。2012年7月30日02:40,印度北部包括首都新德里在内的9个邦发生大面积停电。7月31日，在印度北部恢复供电数小时后，该国东部和北部地区13个邦又陷入电力瘫痪状态，全国近一半地区供电出现中断。
2.1 7月30日事故前印度电网运行方式。
由于检修、故障、控制电压等因素，事故前，北部、西部、东部、东北部电网停运220kV以上电压等级线路47条，跨区联络线6条；事故前几小时内有4条线路故障跳闸，北部—西部交流联络线由4回400kV、4回220kV降至2回400kV、2回220kV.
2.2 事故发生过程。
印度大停电事故是由继电保护装置导致关键通道线路退出，潮流转移引发的暂态功角失稳事故，7月30日事故过程可划分为以下4个阶段。
（1）起始阶段。02:33:11,北部—西部交流联络线由于线路距离保护相继跳闸，连接北部电网与西部电网的交流线全部退出运行，论文格式西部电力通过东部电网转送北部电网。02:33:13,东部电网内Jamshedpur-Rourkela双回线路由三段距离保护动作切除。
（2）失步振荡阶段。02:33:15,北部电网和主网发生振荡，振荡中心位于东部—北部联络线上，北部电网与主网解列，进入孤网运行方式。
（3）系统崩溃阶段。西部—东部—东北部电网频率突升至50.92Hz,切除3 340MW机组后频率稳定在50.6Hz.北部电网解列后有5 800MW左右功率缺额，低频减载装置未切除足够负荷导致崩溃，损失负荷36GW,有少部分负荷孤岛运行。
（4）系统恢复阶段。事故发生后，9:30紧急调度不丹水电，东部西部支援北部，首都新德里地铁、总理府逐步恢复供电；10:00新德里恢复了40%的电力供应，北部电网恢复了至少60%的电力供应；13:30新德里恢复了80%的电力供电，其余受影响地区恢复了70%的电力供应；16:30北部电网恢复了85%的电力供应；21:30北部电网恢复正常，电力恢复共经历19h.
2.3 7月31日事故前印度电网运行方式。
由于检修、故障、控制电压等原因，7·31事故前北部、西部、东部、东北部电网停运220kV以上电压等级线路47条（3回765kV,44回400kV），跨区联络线5条。事故前几小时内有4条线路故障跳闸。北部—西部交流联络线已由4回400kV、4回220kV降至1回400kV、4回220kV.[LunWenData.Com]
2.4 事故发生过程。
7月31日事故过程可划分为以下4个阶段。
（1）起始阶段。12:50,北部电网Rajasthan邦1台250MW机组跳闸。
（2）事故加速阶段。12:58,西部电网与北部电网联络线2回220kV交流线因过载被切除；13:00:13,潮流转移导致西部电网内部线路因过载跳开，北部电网同西部电网间所有联络线均断开，西部电力通过东部电网转送北部电网。13:00:13,东部电网内部1条交流线由于过负荷三段距离保护动作切除，东部电网内部开始振荡；13:00:19,大量线路由于振荡退出。
（3）系统崩溃阶段。西部电网带东部电网Ranchi站、Rourkela站母线孤网运行，解列后西部电网的频率突升至51.4Hz,切除部分机组后频率稳定在51Hz,并最终保持运行。在解列后的1min内，北部、东部及东北电网又有40余条线路相继跳闸。电网频率降至48.12Hz,切负荷不足及机组低频保护动作切除了部分机组，使情况进一步恶化，最终导致电网崩溃，损失负荷48GW.
（4）系统恢复阶段。事故发生后，17:30,新德里恢复48%供电，北部电网恢复50%,东部电网恢复40%,东北部电网恢复78%;19:30,东北部电网全部恢复；20:30,新德里全部恢复；21:30,北部电网恢复80%,东部电网恢复58%.8月1日16:00,北部和东部电网已恢复98%供电，电力恢复共经历27h.
三、事故的启示
3.1 合理的电网结构。
坚强合理的电网构架是电网安全稳定运行的基础，对大电网尤其重要，要加强电网的超前规划和建设，确保电网与社会对电力需求的同步发展[4、5].巴西东北部区域电网对外部供电依赖程度高，电源支撑能力匮乏，没有形成坚强的受端系统，这些因素都使系统抵御连锁事故能力严重不足。巴西东北部电网重要输电断面上存在多个500/220kV电磁环网，印度电网也存在大量电磁环网。在输送功率较大的情况下，一旦高电压等级线路故障跳闸，潮流转移到低电压等级线路后，很可能造成“多米诺骨牌效应”,诱发连锁跳闸。电磁环网的存在加剧了事故严重程度，扩大了事故范围。
3.2 完善继电保护第1道防线。
在巴西电网停电事故中，Luiz Gonzaga-Sobradinho 1号线路保护装置的板卡异常导致失灵保护误动，使变电站1号母线跳闸；在重合线路时，仍然由于该保护的误动导致2号母线跳闸，继而导致系统失步振荡。继电保护装置误动是引发巴西大停电事故的主要原因。印度两次大停电中，重要线路的距离保护不正确动作，特别是距离Ⅲ段在线路重负荷工况下的无故障误动跳闸，成为诱发大面积停电事故的重要原因。
3.3 强化安稳系统第2道防线。
巴西大停电事故中，东北部电网安稳装置按照事先设计切机控制策略执行，但系统仍失稳，其安稳策略存在一定问题。印度7月30日大停电事故中，低频减载未有效执行，切负荷量不足导致电网瘫痪；30日和31日两次事故中高频切机正确动作，保证了西部电网稳定运行。
3.4 健全失步解列第3道防线。
在事故发展过程中出现的低频减负荷和高频切机轮番动作的情况应引起足够重视。随着我国特高压电网建设的推进，大电网一体化特征趋于强化。受一次能源分布影响，我国互联电网呈现送、受端地位季节性转换特点，如何进一步做好解列装置、低频/低压减负荷、高频切机等协调配置，还需要不断地深入研究。
四、结语
本文介绍了巴西和印度电网大停电事故过程，分析了事故产生的原因，结合中国电网实际，提出预防大面积停电的措施：（1）坚强合理的电网构架是电网安全稳定运行的基础，要加强电网的超前规划和建设；（2）明确继电保护系统的可靠运行对大电网安全可靠运行有至关重要作用；（3）坚持简化、优化原则制定稳控措施，提高安稳措施可靠性；（4）根据网络结构的变化情况评估和校核失步解列装置的适应性，研究解列装置、低频/低压减负荷、高频切机等的协调配置，推进基于广域信息的新型自适应失步解列系统研发，提高失步解列装置在不同运行工况下的适应性；（5）加强智能电网调度技术支持系统的建设，为调度值班人员提供准确的辅助决策，提高事故处理的准确性和效率。[论文网]
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