论文部分内容阅读
【摘 要】本文简要的介绍了3.21巴西大停电事故的始末，内容包括巴西电力系统的背景分析，事故的经过，也对停电的经过进行了分析。同时与我国9.19发生的锦苏双极闭锁事件进行比对，阐明了损失功率更大的锦苏事故没有发生停电，而巴西美丽山事故停电范围如此大的原因，从中可以看出我国电网建设的先进性。
【关键词】巴西电网；停电
2018年3月21日，巴西电网发生了大停电事故，导致巴西西北部和东北部电力系统与主网解列，北部和东北部至少14州发生大停电。北部和东北部十四个州2049个城市收到严重影响，占比达到93%（共2204个城市）。巴西南部，东南部和中西部受到一定程度的影响，包括圣保罗，里约，米纳斯，巴拉纳，圣塔卡塔琳娜，戈亚斯，托格罗索，南马托格罗索和联邦自治区共9个州。电力供应中断甩负荷19760MW，相当于全国骨干电网当时负荷的25%。严重影响了巴西人民正常的工作和生活，地铁和有轨电车停运，交通灯断电，多个城市出现混乱，造成了巨大的经济损失。
一、巴西电网停电的原因
1.背景分析
巴西是一個多水的国家，水资源十分丰富，受自然条件的限制，巴西的发电的主要来源便是水力发电。截止2015年年底，巴西全国发电量达到5414亿千瓦时，水力发电占到总发电量的71.1%，火力发电达21.3%，风力发电达3.7%以及核能发电2.8%。由于巴西地区各城市发达程度不同，负荷主要集中在了东南沿海，但是水力资源缺集中在了西部和北部，因此，巴西的输电呈现“西电东送，北电南送”的格局，与我国的“西电东送”十分相似。巴西的国土辽阔，有854.74万平方公里。如此远距离的输电，势必工程浩大。但是，受经济发展的制约，巴西的电力系统却十分薄弱，无法承受巨大的冲击，这也是本次事故出现的主要原因。
2.事故经过
15时48分，因巴西欣古（xingu）换流站交流侧500kV断路器故障，使得帕拉州贝罗蒙特美丽山（Belo Monte）水电站送出线路失压，导致贝罗蒙特（Belo Monte）水电站脱网。
15时50分，国家电力调度中心（ONS）发出紧急通报，全国十四个州失电。受巴西东北部电网主力电源脱网影响，引发系统崩溃，造成巴西全国联网系统（SIN）18000MW负荷损失，并且导致与巴西南部（负荷中心）电网联络的±800kV巴西美丽山直流输电系统闭锁，南部区域损失负荷达到4200MW。
3.事故分析
首先，由于美丽山发电站的出线路中欣古换流站的断路器校准发生错误，导致原本应该将设置为4000MW的整定值错误的设置成了3700MW，当线路的负荷超过3700MW时，断路器的继电保护动作，断路器自动跳开，直接导致美丽山变电站出现失压，使得±800kV巴西美丽山直流输电系统出现双极闭锁，输电线路输送中断，缺额负荷达到4500MW。美丽山发电站的脱离主电网后，电力系统并没有及时切除负荷，自动调度系统开始从其它线路分配负荷，导致与之相连的其它线路和发电厂过载。由于这些发电厂的一次调频能力有所不足，旋转备用不足，当负荷过载之后，发电机组的频率极具下降，严重偏离电网的额定频率，当发电机频率过低时，发电机失去同步，同样被解列出电网。
巴西电网3.21的停电过程及分析如上，根本原因有二，一是断路器校准工作出现问题，二是巴西电网薄弱，发电厂一次调频普遍不过关，无独有偶，在我国锦苏直流工程也曾发生过类似的问题，切断的负荷高达4900MW，比美丽山直流线路切断的还要多，但是我国电网却承受住了这一次冲击。
二、9.19锦苏直流双极闭锁事件
锦屏-苏州直流输电工程曾是我国容量最大的直流输电工程输送功率最高可达7200MW，输电距离2090KM。2015年9月19日21：58：02，锦苏特高压直流发生双极闭锁，损失功率高达4900MW，闭锁后，华东电网出现较大功率缺额，电网频率急剧下降，所幸，我国电网十分坚强，并没有发生停电情况，在故障发生240s后，电网频率恢复到50Hz，虽然损失功率较多，但是并没有出现电网解列的情况。对比两个事故，3.21美丽山水电站故障损失功率4500MW，而锦苏双极闭锁损失功率4900MW，锦苏双极闭锁事件损失的功率更多，可是却没有造成大停电事故，足见我国电网的先进性和稳定性。
关于锦苏直流双极闭锁，故障发生后，线路周围各正常运行的发电机组将一部分旋转动能转化为电能，造成电网频率下降，故障后13s，频率下降至最低值49.56Hz，下降了0.41Hz，此时，在各机组一次调频的作用下，发电机发电增加至48850MW，此时频率已经回升至49.7Hz，紧接着AGC（Automatic Generation Control，自动发电控制系统）也开始启动，增加苏州地区的供电量。此外，故障发生后，立即通知苏锡地区电厂紧急加大出力，通知大唐吴江，望亭燃机等燃气机组紧急增开机组发电，保证苏州地区的电网支撑。
从上面这一系列的处理措施可以看出，我国电网对各类事故的预防措施做的十分充分，反应迅速，锦苏直流输电线路建成之后，南京理工大学便对线路闭锁进行了足够的分析，分析结果指出，即使出现双极闭锁，江苏电网的重要线路接近满载，但仍未超过限额，系统仍然可以保持功角的暂态稳定，但是频率仍然会下降，可以说，锦苏直流闭锁事故没有造成大停电，要归功于我国电网严格甚至近乎刻薄的安全要求。
而反观巴西电网，机组一次调频能力不足，没有足够的后备用容量投入，锦苏双极闭锁之后，我国电网仅靠一次调频和旋转备用就可以将供电量恢复到原本的水平。此外，事故发生后，可以迅速从其它地区调动电量，弥补华东电网的缺额。这也要归功于我国电网各层次联系紧密，巴西电网架构却相对薄弱，这也是近年来巴西电网事故频发的原因。最后，还有一点尤为重要的原因，在我国电网的建设中，有严格的后备措施，居安思危，严苛的考虑各种可能出现的事故并安排解决办法。
【关键词】巴西电网；停电
2018年3月21日，巴西电网发生了大停电事故，导致巴西西北部和东北部电力系统与主网解列，北部和东北部至少14州发生大停电。北部和东北部十四个州2049个城市收到严重影响，占比达到93%（共2204个城市）。巴西南部，东南部和中西部受到一定程度的影响，包括圣保罗，里约，米纳斯，巴拉纳，圣塔卡塔琳娜，戈亚斯，托格罗索，南马托格罗索和联邦自治区共9个州。电力供应中断甩负荷19760MW，相当于全国骨干电网当时负荷的25%。严重影响了巴西人民正常的工作和生活，地铁和有轨电车停运，交通灯断电，多个城市出现混乱，造成了巨大的经济损失。
一、巴西电网停电的原因
1.背景分析
巴西是一個多水的国家，水资源十分丰富，受自然条件的限制，巴西的发电的主要来源便是水力发电。截止2015年年底，巴西全国发电量达到5414亿千瓦时，水力发电占到总发电量的71.1%，火力发电达21.3%，风力发电达3.7%以及核能发电2.8%。由于巴西地区各城市发达程度不同，负荷主要集中在了东南沿海，但是水力资源缺集中在了西部和北部，因此，巴西的输电呈现“西电东送，北电南送”的格局，与我国的“西电东送”十分相似。巴西的国土辽阔，有854.74万平方公里。如此远距离的输电，势必工程浩大。但是，受经济发展的制约，巴西的电力系统却十分薄弱，无法承受巨大的冲击，这也是本次事故出现的主要原因。
2.事故经过
15时48分，因巴西欣古（xingu）换流站交流侧500kV断路器故障，使得帕拉州贝罗蒙特美丽山（Belo Monte）水电站送出线路失压，导致贝罗蒙特（Belo Monte）水电站脱网。
15时50分，国家电力调度中心（ONS）发出紧急通报，全国十四个州失电。受巴西东北部电网主力电源脱网影响，引发系统崩溃，造成巴西全国联网系统（SIN）18000MW负荷损失，并且导致与巴西南部（负荷中心）电网联络的±800kV巴西美丽山直流输电系统闭锁，南部区域损失负荷达到4200MW。
3.事故分析
首先，由于美丽山发电站的出线路中欣古换流站的断路器校准发生错误，导致原本应该将设置为4000MW的整定值错误的设置成了3700MW，当线路的负荷超过3700MW时，断路器的继电保护动作，断路器自动跳开，直接导致美丽山变电站出现失压，使得±800kV巴西美丽山直流输电系统出现双极闭锁，输电线路输送中断，缺额负荷达到4500MW。美丽山发电站的脱离主电网后，电力系统并没有及时切除负荷，自动调度系统开始从其它线路分配负荷，导致与之相连的其它线路和发电厂过载。由于这些发电厂的一次调频能力有所不足，旋转备用不足，当负荷过载之后，发电机组的频率极具下降，严重偏离电网的额定频率，当发电机频率过低时，发电机失去同步，同样被解列出电网。
巴西电网3.21的停电过程及分析如上，根本原因有二，一是断路器校准工作出现问题，二是巴西电网薄弱，发电厂一次调频普遍不过关，无独有偶，在我国锦苏直流工程也曾发生过类似的问题，切断的负荷高达4900MW，比美丽山直流线路切断的还要多，但是我国电网却承受住了这一次冲击。
二、9.19锦苏直流双极闭锁事件
锦屏-苏州直流输电工程曾是我国容量最大的直流输电工程输送功率最高可达7200MW，输电距离2090KM。2015年9月19日21：58：02，锦苏特高压直流发生双极闭锁，损失功率高达4900MW，闭锁后，华东电网出现较大功率缺额，电网频率急剧下降，所幸，我国电网十分坚强，并没有发生停电情况，在故障发生240s后，电网频率恢复到50Hz，虽然损失功率较多，但是并没有出现电网解列的情况。对比两个事故，3.21美丽山水电站故障损失功率4500MW，而锦苏双极闭锁损失功率4900MW，锦苏双极闭锁事件损失的功率更多，可是却没有造成大停电事故，足见我国电网的先进性和稳定性。
关于锦苏直流双极闭锁，故障发生后，线路周围各正常运行的发电机组将一部分旋转动能转化为电能，造成电网频率下降，故障后13s，频率下降至最低值49.56Hz，下降了0.41Hz，此时，在各机组一次调频的作用下，发电机发电增加至48850MW，此时频率已经回升至49.7Hz，紧接着AGC（Automatic Generation Control，自动发电控制系统）也开始启动，增加苏州地区的供电量。此外，故障发生后，立即通知苏锡地区电厂紧急加大出力，通知大唐吴江，望亭燃机等燃气机组紧急增开机组发电，保证苏州地区的电网支撑。
从上面这一系列的处理措施可以看出，我国电网对各类事故的预防措施做的十分充分，反应迅速，锦苏直流输电线路建成之后，南京理工大学便对线路闭锁进行了足够的分析，分析结果指出，即使出现双极闭锁，江苏电网的重要线路接近满载，但仍未超过限额，系统仍然可以保持功角的暂态稳定，但是频率仍然会下降，可以说，锦苏直流闭锁事故没有造成大停电，要归功于我国电网严格甚至近乎刻薄的安全要求。
而反观巴西电网，机组一次调频能力不足，没有足够的后备用容量投入，锦苏双极闭锁之后，我国电网仅靠一次调频和旋转备用就可以将供电量恢复到原本的水平。此外，事故发生后，可以迅速从其它地区调动电量，弥补华东电网的缺额。这也要归功于我国电网各层次联系紧密，巴西电网架构却相对薄弱，这也是近年来巴西电网事故频发的原因。最后，还有一点尤为重要的原因，在我国电网的建设中，有严格的后备措施，居安思危，严苛的考虑各种可能出现的事故并安排解决办法。