國際大電網(wǎng)委員會CIGRE和美IEEE會員和原電力部生產(chǎn)司教授級高工

摘要：世界失穩(wěn)重大停電（每次負荷損失≥800萬千瓦）通常經(jīng)歷兩個階段：

第一階段是在龐大、不可控的自由聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)上一旦單一線路跳閘，即自然造成負荷轉(zhuǎn)移，使不合理設計/整定的距離保護不斷的'連鎖跳閘'，直到重負荷轉(zhuǎn)移到高阻抗的回路上，就失穩(wěn)振蕩。

第二階段是受振蕩影響的線路和發(fā)電機都由不合理設計/整定的線路距離保護和發(fā)電機失穩(wěn)保護'連鎖跳閘'，使系統(tǒng)瓦解為很多缺電弧島，最終大停電。

世界上對電力系統(tǒng)失穩(wěn)的處理有兩個不同的準則：第一個是北美電力可靠性委員會 的1997年《NERC規(guī)劃準則(NERC PLANNING STANDARDS) 》規(guī)定"當系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定的搖擺時，發(fā)電和輸電的繼電保護應避免跳閘"；實際上就要在失穩(wěn)時將發(fā)電機和線路都'連鎖跳閘'；結(jié)果就是瓦解而大停電。

第二個準則是中國1981年頒發(fā)的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》。中國導則首先對發(fā)電廠和交直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)定為《分區(qū)-采取直流將交流電網(wǎng)分若干大區(qū)》，《分層-高壓和低壓電網(wǎng)采取幅射性聯(lián)接》；和《分散-單一發(fā)電點直聯(lián)負荷中心》和從保護自動化技術上《避免線路過負荷連鎖跳閘》以防止暫態(tài)失穩(wěn)。其次即使失穩(wěn)時，全部線路和絕大多數(shù)發(fā)電機的繼電保護都不應也不會'連鎖跳閘'，系統(tǒng)都會在短時內(nèi)恢復同步運行，避免出現(xiàn)大停電。

所以，中國（除臺灣一次外）都完全防止了重大停電。中國的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和保護設計是在周密研究國內(nèi)外大停電，結(jié)論是"連鎖反應大停電的原因 - 不受控制的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和繼電保護" 。因而36年來按《穩(wěn)定導則》，建設可控的'分層''分區(qū)'的交/直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，和'分散外接電源'的電源結(jié)構(gòu)，建立、健全〈三道防線〉。因此，建立可靠的'三分'系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和'保結(jié)構(gòu)完整'的繼電保護技術，應作為防止大停電的基本決策。

關鍵詞：穩(wěn)定；全停；繼電保護連鎖跳閘；瓦解；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.  世界重大停電           

印度大停電后，世界上共發(fā)生了25次重大停電，對社會經(jīng)濟和人民生活造成

嚴重影響。對這些重大停電事故的順序經(jīng)歷進行研究，以確認為何在相似的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)首先發(fā)生' 暫態(tài)失穩(wěn)'，而當系統(tǒng)完整性不能維持，最后導至'瓦解全停'。

實踐證明，過去電力容量占世界首位的美國重大停電最嚴重，發(fā)生6次，負荷損失15142萬千瓦；印度發(fā)生3次，負荷損失9673萬千瓦。我國電力容量現(xiàn)己占世界首位，除臺灣一次外，從不發(fā)生重大停電，總結(jié)為貫徹《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》所取得的中國電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建設和繼電保護技術的經(jīng)驗，對世界有重大貢獻。

2. 世界重大停電

2.1  2003年美國/加拿大大停電

美國以直流隔離分三個區(qū)，南部ERCOT區(qū)域很小、很安全。東區(qū)和西區(qū)都是大面積，復雜又不可控的交流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，相當世界上最大的電力容量。由于不同電網(wǎng)和電源都是自由聯(lián)接，全部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)故障時都處於失控局面。結(jié)果東部和西部大區(qū)各發(fā)生三次重大停電，成為世界上最嚴重的重大停電國家。

圖1表示世界上最嚴重的2003年美加大停電為什么失穩(wěn)？因為它們系統(tǒng)是一個不可控的負荷轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)，而且采用不適當?shù)睦^電保護原理/整定，線路故障后連鎖反應地一條條'連鎖跳閘'14次，在安全分析相當經(jīng)歷N－14，直到重負荷疊加在長距離/高阻抗的345/230/345kV串聯(lián)環(huán)路上失穩(wěn)。

這次大停電還反映了大系統(tǒng)不分區(qū)而用交流自由聯(lián)網(wǎng)的嚴重性，從圖1可見美國和加拿大Ontario通過各級交流電壓線聯(lián)在一起，構(gòu)成這次失穩(wěn)環(huán)路,是促成這次失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)性原因；如果它們是直流聯(lián)網(wǎng)，必然可以避免這次失穩(wěn)；如它們是單回交流聯(lián)網(wǎng), 一旦失穩(wěn)立刻解列, 也停止失穩(wěn)。由於它們是多回交流緊密相聯(lián)，構(gòu)成長距離弱聯(lián)系環(huán)網(wǎng)而失穩(wěn)，Ontario也遭重大損失：事故前僅受北美電130萬千瓦,占5.6%，事故損失2250萬千瓦，占97%，幾乎全停[1]。但加拿大魁北克和北美是直流聯(lián)網(wǎng)，不旦不受影響，反而該直流聯(lián)到紐約長島而使當?shù)卮笸ｋ姾蠛芸旎謴陀秒姟?/p>

2.2 嚴重的印度重大停電

為什么印度發(fā)生了三次重大停電? [2]

圖2  印度的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

（1）全國交流聯(lián)網(wǎng)，破壞了直流聯(lián)網(wǎng)的安全作用圖2可見印度雖然劃分了5個電網(wǎng), 但北部三個(北網(wǎng)、東網(wǎng)、東北網(wǎng))和西網(wǎng)都直接以多回交40/22萬伏線路聯(lián)在一起，祗有一回直流，可稱強交弱直，基本合成為一個龐大交流同步網(wǎng)。

任一處發(fā)生故障或失穩(wěn)振蕩，就會連鎖反應波及交流相聯(lián)的全部電網(wǎng)。印度以交流將所有的發(fā)電廠/線路聯(lián)接一起即會造成大停電的危險。

圖2所示電力是由聚集的交、直流線路和聚集的電廠輸送。當一回線路因過負荷或故障跳閘時，將因負荷轉(zhuǎn)移造成多回線路步步連鎖反應跳閘，直至全網(wǎng)失穩(wěn)而結(jié)果大停電。

(2) 由於距離保護Z3不合理的設計和整定使負荷轉(zhuǎn)移線路連鎖反應跳閘是造成系統(tǒng)失穩(wěn)的原因

印度近兩次重大停電皆不是由故障引起，都是由相同的40萬伏Bina-Gwalior-1線路距離三段過負荷誤動引起。在2012年7月30/31日跳閘前,  Bina-1 線電壓為37.4/36.2萬伏, 傳送負荷為145/125.4萬千瓦。此線路并不因負荷過熱， 卻因Z3的不合理設計原理和整定跳閘。然后同樣的過負荷跳閘連鎖反應逐一發(fā)生在不合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，直至系統(tǒng)失穩(wěn)。系統(tǒng)失穩(wěn)時有關的所有線路和發(fā)電機的不合理跳閘造成整個交流系統(tǒng)大停電。

上述三個不合理問題在中國早在1981年開始已從技術上徹底解決。

線路距離保護第三段容易因過負荷動作跳閘的原因，一是輸電線輸送重負荷、特別是在低電壓下輸送大量無功電力；二是此保護的設計原理和整定方法皆容易在上述情況下誤動作。建議采用中國的距離繼電器和整定方法就具備防止負荷轉(zhuǎn)移時的連鎖誤動作。(3)系統(tǒng)失穩(wěn)振蕩時造成線路和發(fā)電機連鎖跳閘是印度大停電原因失穩(wěn)振蕩不可能絕對避免。多年實踐證明，美國和印度的大停電都是由於線路和發(fā)電機在系統(tǒng)失穩(wěn)振蕩時連鎖跳閘造成。這就是2001年1月2日印度北部電網(wǎng)大停電的原因[2] ，2012年負荷大增，同樣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的故障時負荷轉(zhuǎn)移、連鎖反應更為嚴重。建議從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和繼電保護采用中國的《穩(wěn)定導則》和線路距離保護、發(fā)電機失穩(wěn)保護的原理改進和整定方法。

3. 世界重大停電實踐和中國的安全經(jīng)歷

為什么美國和印度等電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和繼電保護基本原理上仍然存在重大停電危險？還得從北美電網(wǎng)發(fā)展的歷史說起。1965年11月9日發(fā)生全世界第一次北美紐約重大停電，美加兩國決定於1966年成立北美電力可靠性委員會(NERC)，以解決大停電問題。然而至今美加都沒能合理解決造成大停電的系統(tǒng)(電源/電網(wǎng))結(jié)構(gòu)問題，例如《NERC規(guī)劃準則(G12, 1997)》根本沒有對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃作具體規(guī)定，祗對系統(tǒng)運行、繼電保護等提出不合適的技術標準，結(jié)果使美加后來共發(fā)生10次重大停電。特別是NERC成立37年后發(fā)生了世界上最嚴重的2003年美加大停電,即由美加兩國組成工作組發(fā)表了三個報告：《美國和加拿大2003年8月14日大停電報告：原因和建議》。NERC也提出《2003年8月14日大停電技術分析：甚么發(fā)生，為什么，和我們學習到什么》的報告。所有報告都根本沒有承認造成事故的問題是電源/電網(wǎng)結(jié)構(gòu)問題［3］,  所以多年來所有電力公司都沒有為防止今后大停電作為有效辦法去研究和改進它們的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

然而美國電科院和直流聯(lián)網(wǎng)（DC Interconnect）公司在2008年1-2月IEEE Power & Energy期刊發(fā)表報告［4］，為防止美歐多次重大停電，建議在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上將美國東部網(wǎng)(EI - 7.55億千瓦)應用直流隔離分為四個交流區(qū)，同時也適用于美國西部網(wǎng)(WI - 2億千瓦) 和西歐(5.3億千瓦), 這可以說是美歐在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上解決重大停電的起步策略，但至今尚不知NERC是否確認？政府部門是否關注？2007年CIGRE在日本大阪召開的電網(wǎng)會議時，美國電科院Dr. Ram Adaba 聽到本人對我國系統(tǒng)發(fā)展策略報告［5］后，主動問及我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)經(jīng)驗并得到有關資料，可能對上述它們有關的分區(qū)結(jié)構(gòu)建議有所幫助。

但具備世界上最大交流電網(wǎng)的歐州卻接受我們改造電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)經(jīng)驗,采用直流分區(qū)。目前已應用42套直流將歐州分很多區(qū)以提高電力系統(tǒng)的可靠性和防止系統(tǒng)大停電。[5]上世紀70年代末，我國電力部工作組為了解決文革當時的210次電網(wǎng)事故，不僅調(diào)查分析國內(nèi)事故，還對全世界大停電、特別對1965年北美大停電認真研究，認為："連鎖反應造成大停電的原因 - 不受控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和繼電保護" ，所以制定了《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》和《繼電保護四統(tǒng)一》標準。

改革開放以來，按《穩(wěn)定導則》建立了可靠的交/直流「分層」「分區(qū)」的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，「分散外接電源」的電源結(jié)構(gòu)和「三道防線」，系統(tǒng)失穩(wěn)可能偶而局部發(fā)生，但不致瓦解/大停電；而且由於區(qū)間主要為直流聯(lián)網(wǎng)，任一區(qū)故障/失穩(wěn)都不會波及鄰區(qū)，這就是中國的經(jīng)驗。為此, 本人在1988年國際大電網(wǎng)CIGRE 會議上作了5次大會發(fā)言［7］，特別在『系統(tǒng)可靠性』會發(fā)言，世界聞名的美國Dr. Chares Concordia 認為這是用了簡單的方法解決了復雜的問題，并即時邀請參加CIGRE 38.03 「電力系統(tǒng)可靠性分析」工作組。在2004年 CIGRE大會本人也作了5次大會發(fā)言，特別是針對2003年美加大停電報告后即時發(fā)言［8］，稱"1965年紐約大停電就是保護誤動，在自由聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)連鎖跳閘，造成失穩(wěn)又誤動而瓦解。2003年美加大停電也是由於同樣問題連鎖造成，中國早已解決這個問題"。在2004年紐約IEEE PES電網(wǎng)大會，本人曾針對2003年美加大停電，提交中國經(jīng)驗的論文和作報告，并對NERC指派來訪的工程總監(jiān)建議："電網(wǎng)過大宜再應用直流隔離分區(qū)，同時令線路距離保護和大部發(fā)電機避免在系統(tǒng)過負荷/失穩(wěn)時跳閘，即可避免大停電"［8］。

4. 中國歷史上最嚴重的2006年7月1日華中電網(wǎng)事故圖3表示中國歷史上最嚴重的2006年7月1日華中電網(wǎng)事故，也是一個實例表明在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和保護上為什么造成失穩(wěn)和大停電是怎樣發(fā)生、怎樣防止？ 《穩(wěn)定導則》明確規(guī)定「分層」，指不同電壓線路不能并列運行（電磁環(huán)網(wǎng)）,但華中電網(wǎng)違反規(guī)定，使結(jié)構(gòu)上構(gòu)成失穩(wěn)風險。事故起因是50萬伏雙回線進口ABB保護先后誤動作，線路的178萬千瓦負荷轉(zhuǎn)移到22萬伏電網(wǎng)的7回線，由于嚴重過載及對樹短路，保護相繼跳開其中4回線，最后通過3回22萬伏線路向南部主網(wǎng)送電，造成全網(wǎng)失穩(wěn)。

失穩(wěn)沒有波及西北、華南和華東，因為區(qū)間是直流聯(lián)網(wǎng)。但錄波證明華北和華中間的交流聯(lián)網(wǎng)不僅促成華中電網(wǎng)的失穩(wěn)，而且拖延了恢復再同步的時間，因此區(qū)間祗應采用直流聯(lián)網(wǎng)。

《穩(wěn)定導則》規(guī)定所有線路和大多數(shù)發(fā)電機在失穩(wěn)時都不'連鎖跳閘'，保持完整性, 全網(wǎng)在短時內(nèi)都拉入同步，恢復運行，防止大停電。但有少數(shù)發(fā)電機尚未嚴格執(zhí)行導則要求而仍然跳閘, 造成電力損失380萬千瓦，相當原負荷的6.3%。分析本事故和北美/印度結(jié)構(gòu)/保護上差別：

(1) 北美/印度結(jié)構(gòu)一旦故障即連鎖反應跳閘而失穩(wěn)；華中因'電磁環(huán)網(wǎng)'失穩(wěn)，但不波及鄰區(qū)。

(2) 北美電網(wǎng)一旦失穩(wěn)，有關線路/發(fā)電機皆跳閘，瓦解全停；華中電網(wǎng)失穩(wěn)， 線路和大部發(fā)電機都不跳閘，很快拉入同步，恢復運行。

印度采用美國系統(tǒng)結(jié)構(gòu)/保護技術，一旦故障即會連鎖反應不斷跳閘造成大停電。但將來這種大停電在應用中國的經(jīng)驗即可避免。中國主要應用直流隔離在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上分六大分區(qū)，因而任何一個分區(qū)的故障或振蕩都不會波及鄰區(qū)。這就是中國從不發(fā)生重大停電的關鍵因數(shù)。

5.   中國確保安全和提高輸電能力的繼電保護改革技術

5.1  創(chuàng)新的微機型保護既確保安全又大大提高穩(wěn)定水平

我國除實現(xiàn)《穩(wěn)定導則》規(guī)定的〈三分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)〉外，更由創(chuàng)新的微機型保護和穩(wěn)定控制技術成功實現(xiàn)〈三道防線〉，表2表示2006～2015年廣東50萬伏電網(wǎng)故障快速切除又有極高的重合成功率，證明我國保護設備技術已具備世界最為先進的水平。

上世紀八十年代為貫徹《穩(wěn)定導則》而實現(xiàn)改造的整流型'保護四統(tǒng)一'時，故障切除（包括保護和斷路器）時間由阿城/上海繼電器廠將原機械型保護的0.15～0.2秒縮短為0.1秒，并作為確定暫態(tài)輸送能力的計算指標。后多年來又由南瑞/四方制造廠家研制生產(chǎn)并在全國推廣應用微機型保護，故障切除時間更快，發(fā)揮了重要作用。

（1）線路單相故障還來不及發(fā)展為多相，即快速切除，所以單相故障多占95.3%。即使倒塔，還末等全部導線接地即快速切除，對穩(wěn)定也相當無三相短路。

（2）由於故障快速切除，所以單相重合成功率高達77%。

（3）目前線路暫態(tài)穩(wěn)定輸送能力按出口三相短路0.09秒切除。但三相短路難以發(fā)生，兩相短路則在0.05秒內(nèi)切除。必將過於保守，沒有充份發(fā)揮現(xiàn)有保護潛力。

(4)對輸電受暫穩(wěn)限制的線路，即使不按三相短路計算輸電而萬一發(fā)生，失穩(wěn)也會短時恢復同步運行，影響不大。

5.2   怎樣防止負荷轉(zhuǎn)移'連鎖跳閘'造成系統(tǒng)失穩(wěn)？

為什么2003年美加大停電首條34.5萬伏 Sammis-Star線路距離保護三段 (Z3) 的原理設計和整定會因過負荷跳閘？(見圖4)

（1） 采用方向阻抗園原理的距離保護是難以防止過負荷誤跳閘。  

(2）該距離保護也整定不當，保護范圍直達低一級電網(wǎng)。

(3)   線路輸送重負荷, 特別是在低電壓下送無功電力就更易誤動。

由於中國220-500kV線路和母線都設計有雙重化主保護，作為切除相間故障的距離保護后備功能并不重要。而且多相又不接地的故障極少。八十年代后改為微機型保護的Z3大有改進。

（1） 原理設計改進如圖5所示。     
（2）Z3整定保護范圍建議不要過遠, 像圖4美國 Z3保護范圍達低壓變電站。美加工作組針對大停電在2003年9月費城會議中，美國BPA公司曾報告從1970年就停用Z3,  這可說是另一防止過負荷跳閘的有效措施。    

我國從保護技術上有很強的防止負荷轉(zhuǎn)移連鎖跳閘能力，作為后備的距離保護原理，由易過負荷誤動的方向阻抗圓改進為四邊形等措施并縮短其保護范圍，以防止過負荷'連鎖跳閘'，線路永久性故障時，切除部分送端機組以降低剩余線路的過負荷，基本解決了負荷轉(zhuǎn)移'連鎖跳閘'問題。

5.3  采用中國的距離保護設備是防止大停電的有效措施

華中（圖3 - 2006年7月1日）最嚴重的事故是由於采用ABB進口的500kV雙回線縱差保護誤動引起；這種進口保護不可靠，因為它長時判別內(nèi)部或外部故障，一旦任一元件失靈都可能誤判跳閘。國內(nèi)相同的保護祗是在線路故障時200ms判別內(nèi)部或外部故障。

中國南網(wǎng)系統(tǒng)崩潰（1994年5月25日）是美國GE-TLSIB距離保護在系統(tǒng)失穩(wěn)誤動引起；事故后即改用國產(chǎn)設備。

距離保護采用南瑞或四方設備即可防止過負荷或失穩(wěn)誤動。發(fā)電機失穩(wěn)保護的整定范圍應縮短, 祗應在系統(tǒng)振蕩時其振蕩中心落在發(fā)電機本身及其升壓變壓器時才動作。

6.   怎樣防止由於失穩(wěn)振蕩引起輸電線路和發(fā)電機'連鎖跳閘'造成大停電

世界上電網(wǎng)"失穩(wěn)"不可能絕對避免發(fā)生，實踐證實北美等國家一旦失穩(wěn)時，線路/發(fā)電機都'連鎖跳閘'，結(jié)果系統(tǒng)瓦解大停電。但中國一旦失穩(wěn)時，線路/大多發(fā)電機都不'連鎖跳閘'，保持系統(tǒng)完整性而能短時恢復同步,  就可以防止了大停電。因此世界上對此有兩種完全不同的策略，導致使用兩種不同的繼電保護設備技術，帶來兩種完全不同的安全后果。

6.1  北美電力可靠性委員會(NERC) 的《NERC規(guī)劃準則(G12, 1997)》

失控 →自由的連鎖反應跳閘 → 系統(tǒng)瓦解 → 大停電

該準則規(guī)定"當系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定的搖擺時，發(fā)電和輸電的繼電保護應避免跳閘" ；實質(zhì)上就要在失穩(wěn)時將發(fā)電機和線路'連鎖跳閘'；結(jié)果就是瓦解電網(wǎng)/斷掉電源而最后大停電。

為什么要這樣規(guī)定？為了堅持它們的論據(jù), 2005年7月19日美國IEEE 的 PSRC WG D6(電力系統(tǒng)可靠性委員會的D6工作組)發(fā)表一篇59頁的報告《對輸電線路上系統(tǒng)搖擺和失穩(wěn)的考慮Power Swing and Out-of-Step Consideration  on Transmission Lines》。該報告為造成2003年8月14日美加線路/發(fā)電機在失穩(wěn)時亂跳而導致大停電的上述《NERC規(guī)劃準則(G12, 1997) 》辯護。為什么要繼電保護在原理設計上要區(qū)分系統(tǒng)搖擺和失穩(wěn)？因為按NERC準則要求機組和線路保護在搖擺時不應動作，但失穩(wěn)時要'連鎖跳閘'，說這樣規(guī)定的目的要防止損壞設備。在系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩過程，那些設備會有損壞的危險？變電設備有耐受比振蕩電流高得多的短路電流水平， 唯一擔心的就是怕?lián)p壞發(fā)電機。

"失控"表示在系統(tǒng)失穩(wěn)時，輸電和發(fā)電的繼電保護都避免不了不必要的跳閘，結(jié)果造成了不斷的連鎖反應。當振蕩周期低於0.2～0.3秒而且振蕩中心落在其線路的距離保護，因其振蕩閉鎖功能失靈而必然跳閘，更多發(fā)電機組因其失步保護整定過於靈敏, 在振蕩中心落在線路上也可能跳閘。結(jié)果造成全系統(tǒng)瓦解，發(fā)生大停電。

最典型的實例也是2003年美加大停電，失穩(wěn)時最短振蕩周期為0.09秒，使200多條線路和265個電廠中的508臺發(fā)電機（包括10個核電廠的19臺核電機組）因其繼電保護原理/整定不合理而跳閘。結(jié)果整個系統(tǒng)被瓦解為無數(shù)的缺電弧島，結(jié)果大停電[2]。

6.2  1981年以來中國《穩(wěn)定導則》規(guī)定的〈第三道防線〉［10］［11］［12］［13］ 保持系統(tǒng)完整性 → 再同步 →  即恢復運行 → 最佳解決辦法

保持系統(tǒng)完整性的目的是在失穩(wěn)時盡快恢復正常同步運行，即可避免大停電，這就是我國的〈第三道防線〉?；谒衅啺l(fā)電機組都具備高度的非同步力矩和靈敏調(diào)速系統(tǒng)使其在失穩(wěn)時能快速拉入同步；水電機組則按頻率自動調(diào)節(jié)機械出力,  具備再同步恢復正常運行的條件。

所有發(fā)電和輸電的繼電保護，即使電壓低，也應避免過負荷或失穩(wěn)時誤動作，以保持系統(tǒng)（包括發(fā)電、輸電）完整性。在特殊的輸電距離短的系統(tǒng)失穩(wěn)，才可能有振蕩中心穿越極少數(shù)發(fā)電機及其升壓變，這才有損壞發(fā)電機的可能，并由其失步保護判別跳閘，但這樣聯(lián)系緊密的系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)的機率極少，所以失穩(wěn)時絕大多數(shù)發(fā)電機都不應跳閘。這是我國50多年來, 處理過100多次系統(tǒng)失穩(wěn)的最佳辦法，而且從不因失穩(wěn)振蕩損壞過發(fā)電機。

7．電壓崩潰促成過負荷'連鎖跳閘'/失穩(wěn)也是重大停電的關鍵問題

由於負荷增長或故障時負荷轉(zhuǎn)移，缺乏無功電壓儲備（并聯(lián)電容/發(fā)電機無功皆用盡）下，電壓大幅度下降，又缺低壓減載保護，甚至崩潰，電壓大降時、線路輸出電流必然大增，使判別阻抗（Z = U/I ）的距離保護 '連鎖跳閘'，電壓大降促成失穩(wěn)，又使常規(guī)直流輸電換相失敗而難以運行，結(jié)果都造成大停電。

- 1983年瑞典 和1987日本東京，都因上述原因'連鎖跳閘'大停電。

- 1978年法國重大停電，則由上述原因'連鎖跳閘'，促成全國電網(wǎng)失穩(wěn)，又因失穩(wěn)'連鎖跳閘'而大停電。

- 2003年美加大停電也是在接近電壓崩潰時引起的，事故始發(fā)FE地區(qū)缺無功儲備又無低壓減載保護，引起失穩(wěn)振蕩，導至瓦解大停電。根據(jù)美加事故工作組報告，"如果事故始發(fā)FE地區(qū)裝有150萬千瓦的低壓減載保護，即可避免發(fā)生此次事故"。

- 2009年巴西兩回±60萬伏直流輸電因受端電壓崩潰而跳閘，使伊泰普水電站全停，結(jié)果大停電。

按我國《穩(wěn)定導則》規(guī)定："電網(wǎng)的無功補償應以分層分區(qū)和就地平衡為原則"，這才是防止大停電的安全辦法和減低線損的經(jīng)濟辦法?；旧蠠o功電力都不應由最高電壓網(wǎng)經(jīng)多級變壓器和線路送到用戶。為此，每級電壓網(wǎng)各處，直到各用戶都應裝有自動投切無功補償設備，以保持無功就地平衡。這樣最高一級電壓網(wǎng)的發(fā)電機在運行中就儲備大量緊急無功，可防止電壓崩潰/失穩(wěn)/大停電。

上述重大停電原因之一是沒有裝設低壓減載保護，即使裝設也應注意運行電壓降到多少即去減載？動作延時多少才有效？因在電壓崩潰邊緣點后立即降到零，必須在邊緣點前減載才有效，從電壓錄波得到的邊緣值（標么 p.u.）如下：美加0.88；東京0.92；法國0.93；瑞典0.9。國內(nèi)低電壓減載的電壓定值雖較國外略低，但動作速度都在0.2 - 0.5秒范圍內(nèi)，減載效果非常好。而國外都在5秒甚至10秒以上。此外，供電變壓器的自動〈有載調(diào)壓〉是促成瑞典、法國等電壓崩潰原因之一，因為部分長線路跳閘，受端電壓降，因自動〈有載調(diào)壓〉又增無功負載，電壓又降的連鎖反應結(jié)果電壓崩潰，因此，電壓降到0.95p.u. ，就應自動停用，否則就有電壓崩潰風險。

8.  結(jié)語   

防止大停電的中國系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和繼電保護經(jīng)驗經(jīng)過過去三個多世紀實踐證實是有效完備的，希望對世界各國有所幫助，作為防止大停電的重要決策。印度和北美重大停電的關鍵首先是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。雖然印度電網(wǎng)已分五區(qū),  但區(qū)間不僅直流、還以交流并列相連，這就相當一個印度寵大的交流電網(wǎng)。美國東部和西部區(qū)交流電網(wǎng)也過大，因而美國電科院建議每部以直流隔離再分四個大區(qū)，但末實 現(xiàn)。但作為世界最大交流電網(wǎng)的歐洲卻接納以直流隔離將電力系統(tǒng)分為很多分區(qū)的建議。

中國僅用直流隔離分區(qū)，在正常運行時尚可交換負荷， 但區(qū)內(nèi)任何故障或振蕩皆不能波及鄰區(qū)。中國在區(qū)內(nèi)也以分散的遠方電源/輸電線路直送負荷中心，稱為"單一發(fā)電點直連負荷中心" 。這樣當線路故障時，由於負荷轉(zhuǎn)移至相鄰線路連鎖跳閘可以避免，由於祗損失小部分電源，區(qū)內(nèi)是安全的。

采用中國的距離保護, 可有效防止事故時負荷轉(zhuǎn)移引起的過負荷或失穩(wěn)振蕩的連鎖跳閘,  即使系統(tǒng)失穩(wěn)，也將短時恢復同步運行，避免瓦解，防止大停電。在系統(tǒng)失穩(wěn)時也要防止絕大多數(shù)發(fā)電機失穩(wěn)繼電器動作跳閘，除非罕見的振蕩中心穿越此發(fā)電機及其升壓變，這也是防止大停電的重要措施。

由於這樣改進繼電保護很可行而且很實際，而且其投資遠小於系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改造，所以建議世界各國采用中國的距離繼電器和距離/發(fā)電機失穩(wěn)繼電器的整定辦法，作為防止電力系統(tǒng)大停電的第一步。第二步則是采用直流隔離將寵大的交流電網(wǎng)合理分多個區(qū)。

缺乏無功電力的支持也是大停電的原因。中國《穩(wěn)定導則》已規(guī)定的"每一級

電壓電網(wǎng)無功電力就地平衡" 是防止大停電的安全策略和減少線損的經(jīng)濟方法。

因此, 合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并應用可靠的中國繼電保護設備和整定方法以保持故障

時的系統(tǒng)完整性，和充足的無功電力支持，應作為應對極端故障防止大停電的長遠防護規(guī)劃。

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Remarks：Representation of presentation number during CIGRE Session: Group/Preferential Subject/Question