作者:程唯珈 来源: 中国科学报 发布时间:2019-7-15
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“纽约大停电”42周年当天重演
专家分析中美电网差异

 

■本报见习记者 程唯珈

7月13日,美国纽约市中央商务区所在地、号称“宇宙中心”的曼哈顿,陷入了由停电引发的“末日之夜”。

据美国媒体报道,此次停电地区主要集中在曼哈顿中城,以及上西的部分地区,南北从40街一直延伸到72街,东西从曼哈顿岛的最西端到第五大道。纽约市议会议长Corey Johnson表示,停电起源于曼哈顿一个变电站遭遇“重大故障”。不过,美国电力供应商联合爱迪生公司CEO表示,停电的原因还需全面分析。

事实上,1977年纽约也曾出现过一次大面积停电,而本次停电正值纽约大停电42周年当天。科技高度发达的美国,为何会出现这类电力故障?为此,《中国科学报》连线了相关专家进行解读。

或为设备老化和系统故障

针对网络上议论的“纽约大停电”,天津大学电气自动化与信息工程学院院长、科技部智能电网重点研发计划专家组专家王成山认为,此次停电规模不算大,属于城市电网的局部停电,由于涉及用户受关注度较高,产生了较广泛的社会影响。

他表示,专业意义上的“大规模”停电一般是指跨区域高压电网的停电,涉及输电系统,电压等级高、影响地域广、停电时间长。

“虽然还没有看到专业性的技术分析报告,但从停电影响的用户数量、停电时间等分析,应该属于城市配电系统停电范畴。尽管城市电网中同等规模的停电时有发生,但发生在纽约这样的世界经济中心,尤其是曼哈顿这样的重要地区,还是有些不可思议。”王成山说。

按照城市电网的设计理念,对于重要区域,一般要保证2~3条供电路径,一条路径出问题,其他路径还可保证正常供电,甚至两条路径出问题,单靠一条路径也可以保证供电。而这次停电,违背了这样的原则。

王成山分析,这次停电很可能是设备老化、配网自动化系统作用发挥不当等原因造成的。

“美国的电网设备很多都使用了几十年,设备出现故障很正常,关键是出现故障后配网自动化系统应及时切换供电路径保证供电,否则就会出现较大规模的停电。本次停电的具体原因还有待后续更加专业性的分析。”他说。

“我国把安全稳定放在首位”

王成山表示,就城市电网而言,我国也经常发生停电事故,按照专业性的指标分析,我国城市电网年户均停电时间同发达国家一些城市相比还有差距,“但就影响广泛的大电网停电事故而言,我国近年来确实没有发生过”。

若将中国电网和美国电网进行对比,确实有很多不同之处。不仅在技术层面存在不同,管理模式和运行方式也有较大差异,而后者会导致不同的电网运行结果。

不同于我国的集中式运行调控模式,美国电网由多家独立运营商调控,各个运营商会在遵循安全导则前提下,利用市场机制,追求电网资产最大化利用,当多家运营商都想利益最大化时,一旦电网出现偶发故障,有可能因为协调不畅导致故障范围扩大,最终演化为大停电事故。

“相较而言,由于我国更多地把安全稳定放在首位,在偶发严重故障时,可以果断采取切发电机、切负荷、隔离故障电网等措施,调度命令更加简洁高效,在避免电网大停电事故发生上存在一定优势。不过,我国电网平时的运行效率,或者说是电网资产利用水平同美国相比要低一些。这一点还需要努力加以改善。”

此外,我国对电网设施也进行了大量投入。“过去20年,为提高城市电网的供电可靠性,我国每年用于城市电网建设改造的资金达到近千亿元,城市电网设备几乎全部更新,城网结构的灵活性大为改善,调控措施也更加先进,这些都是我国城市居民‘停电无感’的原因。”王成山介绍。

“三道防线”做好防控

“从技术、设备和管理水平来说,我们国家电网接近世界一流,尤其在输电方面,中国在国际上已经遥遥领先。” 清华大学电机工程与应用电子技术系教授张伯明表示。

张伯明告诉《中国科学报》,我国在电网正常运行时的预防和紧急控制方面做了大量工作,有一套“三道防线”的自动化系统保证。

第一道防线是稳态情况下的调度控制。依靠快速可靠的继电保护、有效的预防性控制措施,确保电网在发生常见的单一故障时保持稳定运行和正常供电。

第二道防线是采用稳定控制装置及切机、切负荷等紧急控制措施,确保电网在发生概率较低的严重故障时能继续保持稳定运行,即电网进入到紧急状态的时候有一个稳定控制。

第三道防线是设置失步解列、频率及电压紧急控制装置,当电网遇到概率很低的多重严重事故而稳定破坏时,依靠这些装置防止事故扩大,防止大面积停电。

“基本靠前两道防线就能保证系统避免进入城市大规模停电状态。依靠三道防线,我国近20年都没有发生过大规模停电事件。”张伯明说,能对电网进行全局的调度控制,对预防电网停电非常有利。

张伯明表示,即便出现了大规模的停电事件,地方各级调度部门也都有预案。“一旦发生停电,在什么范围内停电、停电到哪一级、应该采取什么措施,部门都有相应的程序。按照预案,电网部门按部就班地逐步扩大恢复的范围,最后使全网恢复供电。具体恢复供电的时间和采取的措施根据实际情况来定。”

“一般来说,对于比较重要的负荷,当发生设备故障而失去电力供应时,可切换到备用供电线路来维持供电,这样恢复时间较快。如果没有预留备用,需紧急调动新的设备或者对故障设备进行抢修。”中国科学院电工研究所研究员肖立业告诉《中国科学报》。

随着“智能电网”概念的提出,我国也逐步对现有电网系统进行升级优化,通过先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法以及决策支持系统技术的应用,实现电网可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

《中国科学报》 (2019-07-15 第1版 要闻)
 
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