大停电事故.ppt
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1、美加美加8.14电网大面积停电事故电网大面积停电事故内容n n1.1.事故概况事故概况n n2.2.事故起始及发展过程事故起始及发展过程n n3.3.事故原因初步分析事故原因初步分析n n4.4.美加联合电网大面积停电事故的启示美加联合电网大面积停电事故的启示 21.事事故故概概况况n n美国东部时间美国东部时间(EDT)(EDT)20032003年年8 8月月1414日日16:1116:11开始开始(北京时间(北京时间8 8月月1515日晨日晨4:114:11),美国东北部和),美国东北部和加拿大东部联合电网发生了大面积停电事故加拿大东部联合电网发生了大面积停电事故n n停电影响停电影响 美
2、国:俄亥俄州、密歇根州、纽约州、马萨诸美国:俄亥俄州、密歇根州、纽约州、马萨诸 塞州、康涅狄克州、新泽西州、宾夕法尼亚州、塞州、康涅狄克州、新泽西州、宾夕法尼亚州、佛蒙特州(佛蒙特州(8 8个州)个州)加拿大:安大略省、魁北克省(加拿大:安大略省、魁北克省(2 2个省)个省)3美加大停电事故分析事故区域:美国加拿大东部互联系统所属东北事故区域:美国加拿大东部互联系统所属东北事故区域:美国加拿大东部互联系统所属东北事故区域:美国加拿大东部互联系统所属东北部电网部电网部电网部电网事故损失:负荷事故损失:负荷事故损失:负荷事故损失:负荷61806180万千瓦,影响万千瓦,影响万千瓦,影响万千瓦,影响
3、50005000万人,万人,万人,万人,300300亿美元亿美元亿美元亿美元/天天天天密歇根电网密歇根电网密歇根电网密歇根电网METCMETC底特律电网底特律电网底特律电网底特律电网ITCITCAEPAEP电网电网电网电网北俄亥俄电网北俄亥俄电网北俄亥俄电网北俄亥俄电网FEFE安大略电网安大略电网安大略电网安大略电网IMOIMO20002000万万万万PJMPJM电网电网电网电网420420万万万万纽约州电网纽约州电网纽约州电网纽约州电网NY ISONY ISO22002200万万万万新英格兰电网新英格兰电网新英格兰电网新英格兰电网NE ISONE ISO250250万万万万魁北克电网魁北克电
4、网魁北克电网魁北克电网1010万万万万1300万万4n n损失负荷损失负荷 :61806180万千瓦万千瓦n n50005000万居民失去电力供应万居民失去电力供应n n恢复需几天时间恢复需几天时间 -8-8月月1414日日 1919:30 30 恢复恢复134134万千瓦万千瓦 -8-8月月1414日日 2323:00 00 恢复恢复21302130万千瓦万千瓦 -8-8月月1515日日 1111:00 00 恢复恢复48604860万千瓦万千瓦n n美国切机美国切机 2020多台(含多台(含9 9台核电机组)台核电机组)美加共计切机百余台美加共计切机百余台n n美经济学家估计:美损失:美经
5、济学家估计:美损失:300300亿美元亿美元/天天 安大略省损失:安大略省损失:5050亿美圆亿美圆1.事事故故概概况况5672.事事故故起起始始及及发发展展过过程程n美加事故工作组于2003年9月11日公布了关于814大停电事故发生、发展、影响区域等较为详细情况的最新工作报告。着重于对主要线路(230kV及以上)、大发电厂事件的描述。8大家有疑问的,可以询问和交流大家有疑问的,可以询问和交流可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点9事故前电网状况事故前电网状况 n 大停电包括的大部分事故发生于8月14日从中午到 4:13 p.m.EDT.这段时间。发电厂、线路的运行及区域间的功率
6、交换可能会导致当天晚些时候的事故。n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。10事故发展过程图示事故发展过程图示 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:11连锁事故发生前的阶段 n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。n表明8月14日的中午该地区已有无功不足的迹象,而且在中午12 时以前系统中已有不寻常的电压波动,尽管此时系统仍然处于正常的运行状态。1212:05:44 1:31:34 PM 发电机切机发电机切机 n12:05:44 Conesville5(
7、额定值375 MW)n1:14:04 Greenwood 1(额定值785 MW)n1:31:34 Eastlake 5(额定值597 MW)13Conesville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;Eastlake5机组位于俄亥俄州北部Erie湖南岸,与345 kV系统相连。这些机组跳开后使系统潮流方式发生了变化。142:02 PM 俄亥俄州西南部线路断开俄亥俄州西南部线路断开 nStuart Atlanta 345 kV线路 线路是从俄亥俄州西南部至俄亥俄州北部输电通道的一部分,由于线路经过部分
8、地区发生灌木着火而导致线路断开(着火产生的过热空气使线路上方空气电离而发生导线短路)。153:05:41 3:41:33 PM 俄亥俄州东部和北部之间的线路断开俄亥俄州东部和北部之间的线路断开 n3:05:41 Harding-Chamberlain 345 kV线路 n3:32:03 Hanna-Juniper 345 kV线路 n3:41:33 Star-South Canton 345 kV线路 16连锁事故开始阶段 n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
9、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。173:45:33 4:08:58 PM 俄亥俄州东部到北部的剩余线路跳闸俄亥俄州东部到北部的剩余线路跳闸 n3:45:33 Canton Central-Tidd 3
10、45 kV线路 n4:06:03 Sammis-Star 345 kV线路18过负荷引起的线路开断阶段(电压崩溃阶段)nCanton Central-Tidd线路3:45:33跳开,58s后重合,但Canton Central 345/138 kV变压器断开后没能再投入,使通过Canton Central变电站支持的138 kV系统与345 kV网络隔离。Sammis-Star 345 kV线路随后于4:06:03跳开,这完全阻断了从俄亥俄州东部至俄亥俄州北部的345 kV通道。n只剩3条向北部输送功率的路径了(1.围绕Erie湖南岸,从俄亥俄州东北部及宾夕法尼亚州到俄亥俄州北部;2.从俄亥俄
11、州南部到北部,但是随着Stuart-Atlanta线路2:02跳闸,这条路径已很脆弱;3.从密歇根州东部到俄亥俄州北部)。n这也极大的削弱了俄亥俄州东北部作为密歇根州东部电源的输送能力,使底特律地区更加依赖于密歇根从西向东的线路以及俄亥俄州南部和西部的线路。n在3:42:49-4:08:58期间,多条穿过俄亥俄州北部的138 kV线路断开,这使Akron及西部、南部停电。194:08:58 4:10:27 PM 俄亥俄州西北部线路跳闸、密歇根中部俄亥俄州西北部线路跳闸、密歇根中部发电机跳开发电机跳开 n4:08:58 Galion-Ohio Central-Muskingum 345kV线路n
12、4:09:06 East Lima-Fostoria Central 345 kV线路4:09:23-4:10:27 Kinder Morgan机组(额定:500MW;负荷:200 MW)20 当Galion-Ohio Central-Muskingum、East Lima-Fostoria Central线路跳开后,阻断了从俄亥俄州南部、西部到俄亥俄州北部、密歇根州东部的输电通道。这样俄亥俄州北部及歇根州东部负荷中心仅通过3条通道(1.沿Erie湖南岸从俄亥俄东北及宾夕法尼亚;2.密歇根西部通过由西向东线路;3.安大略)连接。密歇根东部与俄亥俄北部仅通过靠近Erie湖西南部弯曲处的3条345
13、 kV线路连接。密歇根中部的Kinder Morgan发电机跳开(负荷为200MW)。从印第安纳通过密歇根东西线路向俄亥俄州北部及密歇根州东部负荷供电的潮流加重。印第安纳向俄亥俄州北部负荷中心供电的输电能力降低,那个区域由于负荷超过了急速下降的供电能力,电压开始下降。约4:09,东部互联系统的频率升高了0.020.027Hz,表明损失了约700950 MW负荷。214:10:00 4:10:38 PM 穿过密歇根及俄亥俄州北部的线路跳开,密歇穿过密歇根及俄亥俄州北部的线路跳开,密歇根北部、俄亥俄北部发电机跳开,俄亥俄北部与宾根北部、俄亥俄北部发电机跳开,俄亥俄北部与宾夕法尼亚分离夕法尼亚分离
14、4:10 Harding-Fox 345 kV线路 4:10:04 4:10:45 俄亥俄州北部沿Erie 湖的20台发电机(共带负荷2174MW)4:10:37 West-East Michigan345 kV线路 4:10:38 Midland Cogeneration Venture(共带负荷1265 MW)4:10:38 底特律西北输电系统分离 4:10:38 Perry-Ashtabula-Erie West 345 kV线路 22 4:10:04 4:10:45期间,俄亥俄州北部Erie 湖沿岸的20台发电机(共带负荷2174MW)跳开。这些发电容量的损失,加大了向俄亥俄州北部及歇
15、根州东部负荷中心送电的剩余通道的潮流,包括穿越密歇根的由西向东的送电线路。接着在4:10:37,密歇根由西向东的345 kV送电线路跳开,密歇根东部只剩一条围绕密歇根北部的迂回路径连接,这条线路以及安大略与俄亥俄北部的联络线在1s后跳开。调查人员仍在研究由此导致的潮流。4:10:38,Midland Cogeneration Venture(MCV)发电机(共带负荷1265MW)跳开。这给剩余系统强加了更重的潮流,使俄亥俄州北部及密歇根州东部有很大的电压降。从东北部到底特律地区的剩余输电通道被分离。4:10:38 Perry-Ashtabula-Erie West 345 kV线路跳闸,使沿E
16、rie湖南岸从宾夕法尼亚到俄亥俄州北部的路径情况恶化。234:10:38 情况概要情况概要 当Perry-Ashtabula-Erie West 345 kV线路于4:10:38跳闸后,整个密歇根东部和俄亥俄北部负荷中心几乎没有剩余的可用发电容量了,并且电压开始降低。与这些负荷中心及东部互联电网剩余部分仅有的联络是密歇根与俄亥俄系统间的断面。同样,俄亥俄北部及与互联电网分离地区的频率开始下降。当沿Erie湖南岸的输电线路跳开后,那条路径上的潮流立刻逆转方向,开始形成从宾夕法尼亚到纽约到安大略最后进入密歇根的逆时针的巨大的环流。244:10:40 4:10:44 PM 宾夕法尼亚与纽约间宾夕法尼
17、亚与纽约间4条线路跳闸条线路跳闸 n4:10:40 Homer City-Watercure Road 345 kV线路 n4:10:40 Homer City-Stolle Road 345 kV线路 n4:10:41 South Ripley-Dunkirk 230 kV线路 n4:10:44 East Towanda-Hillside 230 kV线路 25 向北出宾夕法尼亚通过纽约、安大略到密歇根的冲击潮流的结果是,4s后这四条线路相继跳开,将纽约与宾夕法尼亚分离。这种情况下,东部互联电网的北部(它仍包括密歇根东部、俄亥俄北部迅速减小的负荷)仍通过2个位置(1.在东部,通过纽约与新泽西
18、的联络线;2.在西部,通过安大略、马尼托巴、明尼苏达之间的230 kV线路)与互联电网其它部分相连。很大的潮流通过纽约与新泽西联络线向北移。264:10:41 PM 俄亥俄北部线路和发电机跳开俄亥俄北部线路和发电机跳开 nFostoria Central-Galion 345 kV线路 nPerry 1核电站机组(额定值1252 MW)nAvon Lake 9(额定值616 MW)nBeaver-Davis Besse 345 kV线路 27 Fostoria Central-Galion线路形成从俄亥俄中部到北部通道的一部分,此路径由于4:08:58 Galion-Muskingum-Ohi
19、o Central线路跳闸以及4:09:06 East Lima-Fostoria Central线路跳闸而阻塞。靠近宾夕法尼亚边界,位于Erie湖南岸的Perry 1核电站机组,以及靠近Cleveland 的Avon Lake电厂9机组几乎在同一时间跳开。当连接Cleveland和Toledo地区的Beaver-Davis Besse 345 kV线路跳开后,使Cleveland地区与东部互联电网分离。Cleveland地区最初由于低频减载动作而自动甩负荷,最终由于线路跳开而甩负荷。284:10:42 4:10:45 PM 安大略北部与新泽西之间输电路径断安大略北部与新泽西之间输电路径断开,
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