第29卷第22期 电网技术 Vol.29 No.22 2005年11月 Power System Technology Nov.2005 文章编号：1000-3673(2005)22-0007-07 中图分类号：TM727.2文献标识码：A 学科代码：4704054 确保上海电网安全运行的若干思考 阮前途 (上海市电力公司，上海市浦东新区200122) Some Thoughts on Ensuring Secure Operation of Shanghai Power Grid RUAN Qian-tu (Shanghai Municipal Electric Power Company,Pudong New District,Shanghai 200122,China) ABSTRACT:It becomes the focus for electric utilities and the 稳定敲响了警钟。在上述发生事故的电网中，莫斯 whole society to ensure the secure operation of urban power 科电网与上海电网有许多相似之处：该电网是俄罗 networks for central megalopolises and prevent large scale 斯统一电力公司电网的一部分，主要负贵对莫斯科 blackout.According to the blackouts occurred around the world 及其周边地区供电，最高电压等级为750kV,有1 in recent years,firstly as a typical case the blackout occurred in Moscow is analyzed in detail;secondly,Shanghai power grid 座750kV变电站和6座500kV变电站，这7座超 and its present security circumstance are introduced:thirdly,on 高压变电站构成了环莫斯科地区的双环网，与目前 the basis of analyzing the security weak link of Shanghai 上海电网的7座500kV变电站通过双环网连接构成 power grid,the focal point of the work to ensure its secure 的上海主干输电网极为相似：按照2003年的数据， operation is expounded in a brand new viewpoint;finally,some 莫斯科地区的最大负荷为13684MW,与当年上海 measures and suggestions,which possess practical significance 电网的负荷非常接近：此外，建国以来我国电网规 and should be adopted to enhance the security of Shanghai 划、建设和运行的思路在很大程度上学习的是前苏 power grid in the next stage,are proposed. 联的模式。因此，作为同样承担大城市供电安全任 KEY WORDS:Power system:Urban power network: 务的上海市电力公司，非常有必要认真研读莫斯科 Reliability of power supply:Blackout:Security 大停电事故的教训，并按照国家电网公司建设“一 摘要：确保重点城市电网安全，防止出现大面积停电己经成 强三优”现代公司和打造坚强电网的目标要求，结 为电力部门乃至全社会关注的焦点。针对近年来国内外发生 合上海电网的特色，严格执行《国家处置电网大面 的一系列大停电事故，文章首先分析了具有典型意义的莫斯 科大停电：其次介绍了上海电网及其安全现状：再次，在深 积停电事件应急预案》、《国家电网公司大面积停 入分析上海电网安全薄弱环节的基础上，以全新的视野阐述 电应急预案》以及国家电网公司的各项安全生产规 了上海电网安全工作的重点：最后，提出了下一步做好电网 定，加强措施落实，做好安全生产工作。 安全工作应采取的一些有现实意义的措施和建议。 2莫斯科大停电事故的简要分析 关键词：电力系统：城市电网：供电可靠性：大停电：安全 自2005年5月23日晚19：57开始，俄罗斯的 1引言 莫斯科地区电网发生了一系列故障，到5月25日 自2003年震惊世界的“8.14”美加大停电发生 上午11：00（北京时间15：00）左右，莫斯科市的大 以来刀，国内外又相继发生了一系列影响巨大、损 部分地区及附近的25个城市发生了大面积停电事 失惨重的大面积停电事故，如意大利全国大停电、 故，莫斯科电网共断开了321座变电站，除最先停 英国伦敦大停电⑧、印尼大停电、莫斯科大停电、 电的500kV恰吉诺变电站外，还包括16座220kV 洛杉矶大停电、海南大停电和西藏藏中地区大停电 变电站、201座110kV变电站、104座35kV变电 等，这些大停电事故给大城市的电网安全乃至社会 站，直接损失负荷达3539.5MW,近400万人的生 活受到影响，造成了15~20亿美元的直接经济损失
第 29 卷 第 22 期 电 网 技 术 Vol. 29 No. 22 2005 年 11 月 Power System Technology Nov. 2005 文章编号：1000-3673（2005）22-0007-07 中图分类号：TM727.2 文献标识码：A 学科代码：470·4054 确保上海电网安全运行的若干思考 阮前途 （上海市电力公司，上海市 浦东新区 200122） Some Thoughts on Ensuring Secure Operation of Shanghai Power Grid RUAN Qian-tu （Shanghai Municipal Electric Power Company，Pudong New District，Shanghai 200122，China） ABSTRACT: It becomes the focus for electric utilities and the whole society to ensure the secure operation of urban power networks for central megalopolises and prevent large scale blackout. According to the blackouts occurred around the world in recent years, firstly as a typical case the blackout occurred in Moscow is analyzed in detail; secondly, Shanghai power grid and its present security circumstance are introduced; thirdly, on the basis of analyzing the security weak link of Shanghai power grid, the focal point of the work to ensure its secure operation is expounded in a brand new viewpoint; finally, some measures and suggestions, which possess practical significance and should be adopted to enhance the security of Shanghai power grid in the next stage, are proposed. KEY WORDS: Power system；Urban power network； Reliability of power supply；Blackout；Security 摘要：确保重点城市电网安全，防止出现大面积停电已经成 为电力部门乃至全社会关注的焦点。针对近年来国内外发生 的一系列大停电事故，文章首先分析了具有典型意义的莫斯 科大停电；其次介绍了上海电网及其安全现状；再次，在深 入分析上海电网安全薄弱环节的基础上，以全新的视野阐述 了上海电网安全工作的重点；最后，提出了下一步做好电网 安全工作应采取的一些有现实意义的措施和建议。 关键词：电力系统；城市电网；供电可靠性；大停电；安全 1 引言 自 2003 年震惊世界的“8.14”美加大停电发生 以来[1-7]，国内外又相继发生了一系列影响巨大、损 失惨重的大面积停电事故，如意大利全国大停电、 英国伦敦大停电[8]、印尼大停电、莫斯科大停电、 洛杉矶大停电、海南大停电和西藏藏中地区大停电 等，这些大停电事故给大城市的电网安全乃至社会 稳定敲响了警钟。在上述发生事故的电网中，莫斯 科电网与上海电网有许多相似之处：该电网是俄罗 斯统一电力公司电网的一部分，主要负责对莫斯科 及其周边地区供电，最高电压等级为 750kV，有 1 座 750kV 变电站和 6 座 500kV 变电站，这 7 座超 高压变电站构成了环莫斯科地区的双环网，与目前 上海电网的 7座 500kV变电站通过双环网连接构成 的上海主干输电网极为相似；按照 2003 年的数据， 莫斯科地区的最大负荷为 13684MW，与当年上海 电网的负荷非常接近；此外，建国以来我国电网规 划、建设和运行的思路在很大程度上学习的是前苏 联的模式。因此，作为同样承担大城市供电安全任 务的上海市电力公司，非常有必要认真研读莫斯科 大停电事故的教训，并按照国家电网公司建设“一 强三优”现代公司和打造坚强电网的目标要求，结 合上海电网的特色，严格执行《国家处置电网大面 积停电事件应急预案》、《国家电网公司大面积停 电应急预案》以及国家电网公司的各项安全生产规 定，加强措施落实，做好安全生产工作。 2 莫斯科大停电事故的简要分析 自 2005 年 5 月 23 日晚 19:57 开始，俄罗斯的 莫斯科地区电网发生了一系列故障，到 5 月 25 日 上午 11:00（北京时间 15:00）左右，莫斯科市的大 部分地区及附近的 25 个城市发生了大面积停电事 故，莫斯科电网共断开了 321 座变电站，除最先停 电的 500kV 恰吉诺变电站外，还包括 16 座 220kV 变电站、201 座 110kV 变电站、104 座 35kV 变电 站，直接损失负荷达 3539.5MW，近 400 万人的生 活受到影响，造成了 15~20 亿美元的直接经济损失
阮前途：确保上海电网安全运行的若干思考 Vol.29 No.22 事故发生后，俄罗斯统一电力公司立即对本次事故 莫斯科大停电的调查结论在许多事故（即使是 进行了仔细调查，并很快递交了事故调查报告，对 在上海电网中发生过的一些事故)报告中或多或少 莫斯科地区电网在建设、改造特别是运行、管理方 地都可以看到，这说明本次事故原因具有很大的普 面存在的问题进行了详细分析。 遍性，同时也进一步说明了做好电网日常安全工作 (1)事故发展的三个阶段简况 的重要性。 根据俄罗斯统一电力公司提供的事故调查报 3上海电网概况及其安全现状 告，本次事故可分为三个阶段： 上海电网的供电面积为6340.5km2,2005年夏 第一阶段是单一故障导致恰吉诺站内部分设 季高峰时上海电网的最大用电需求为18.6GW,而 备退出运行。5月23日19：57,500kV恰吉诺变电 本地实际的最大发电能力仅约为12GW。2004年3 站内2号变压器的110kV侧电流互感器起火，保护 月，上海电网形成了与莫斯科电网非常相像的 动作，切除了2号变压器、500kVⅡ母线（由于变 500kV双环网。到2005年夏天，500kV双环网上 压器高压侧无开关)和110kV2母线。该阶段未对 的500kV变电站数目也正好与莫斯科电网一样为7 系统造成大的影响，仅削弱了50OkV恰吉诺变电站 座，共有变压器18台，变电容量共计14500MVA。 内的部分电气联系。 500kV双环网是上海电网的核心网架与高速输电通 第二阶段是多重故障导致恰吉诺全站停电和 道，通过4回500kV交流线路与华东主网联络、通 500kV电网解环。5月24日20：57，恰吉诺站先后 过1回±500kV葛南直流线路与华中电网联络。 发生了母线、开关、线路的连锁故障且部分保护误 220kV电网是上海电网的主要供电网络，现有 动，造成全站停电并损失640MW出力和一些负荷， 220kV变电站69座，变压器172台，变电容量共 莫斯科地区的50OkV环网被解开。 计26700MVA。目前，上海电网已实现了分层分区 第三阶段是线路过载和电压进一步下降导致 运行，以500V变电站和大型电厂为核心形成了7 电压崩溃、系统瓦解。5月25日8：00，由于恰吉诺 个220kV分区电网。正常情况下各分区电网之间解 站长时间停电，多条线路出现重载与过载，因此莫 环运行，各自通过相关的220kV中心站、中间站、 斯科地区220kV/110kV电网的运行电压长时间偏 终端站向下一级配电网络和用户供电，各个分区电 低，尽管各级调度员进行了多次干预，但始终不能 网在必要时能互相支援，支援能力约为800MW。 有效改善电网的运行工况。随着负荷的不断增加， 上海电网经过多年的发展，在输配供电能力、 过载与低电压现象不断加剧，一些线路由于弧垂增 可靠性等方面都有了很大程度的改善，全网能承受 加出现对树枝放电的现象，引发了一连串的线路跳 单一严重故障的冲击，多次经受住了严重天灾人祸 闸，最后使莫斯科南部地区的110V电压降到了 的考验，已连续33年保持了主网的安全稳定运行， 85~90kV,导致电压崩溃。一直到当天12：30左右， 2004年全网的供电可靠率为99.94%。但这并不能 由于运行人员的直接干预和一些自动装置的动作， 说明上海电网足以坚强到可以承受各种故障的冲 事故才得到了控制。但此时已损失负荷3539.5MW, 击，事实上，近十几年来，曾多次发生将上海电网 给当地的社会秩序与居民生活造成了巨大影响。 逼近崩溃边缘的故障，例如： (2)事故的原因和教训 (1)1990年11月30日，500kV南桥变电站 从专业的角度看，此次事故发生的第一阶段属 带地线合隔离开关，造成220kV母线三相金属性接 于一般的电气故障，是电网公司都会碰到的正常现 地短路，当时恰逢母差保护停运，因此只能靠线路 象：第二阶段的问题也不算特别严重，但在随后的 对侧切除故障，结果造成整个上海电网的网内机组 恢复过程中，由于值班人员未能有效隔离故障，致 振荡，损失负荷600MW。 使几次恢复送电都失败，为大停电埋下了祸根：第 (2)1996年5月17日，500kV黄渡变电站因 三阶段可以认为是由于有关部门对当天的高负荷 外包检修施工人员操作不当造成220kV母线故障， 预计不足，没有估计到当天的线路过载与低电压问 50OkV联络变压器及与江苏电网相连的联络线全部 题的严重性，在处理过程中一直未果断地采取限制 跳闸，上海北网仅余石洞口一台500kV联络变压器 负荷的措施，致使过载与低电压问题未能得到有效 和一条老旧的220kV线路与华东主网及浙江电网 控制，最后酿成大祸。 相连，其中容量为750MVA的500kV变压器的有
8 阮前途：确保上海电网安全运行的若干思考 Vol. 29 No. 22 事故发生后，俄罗斯统一电力公司立即对本次事故 进行了仔细调查，并很快递交了事故调查报告，对 莫斯科地区电网在建设、改造特别是运行、管理方 面存在的问题进行了详细分析。 （1）事故发展的三个阶段简况 根据俄罗斯统一电力公司提供的事故调查报 告[9]，本次事故可分为三个阶段： 第一阶段是单一故障导致恰吉诺站内部分设 备退出运行。5 月 23 日 19:57，500kV 恰吉诺变电 站内 2 号变压器的 110kV 侧电流互感器起火，保护 动作，切除了 2 号变压器、500kV II母线（由于变 压器高压侧无开关）和 110kV I2 母线。该阶段未对 系统造成大的影响，仅削弱了 500kV 恰吉诺变电站 内的部分电气联系。 第二阶段是多重故障导致恰吉诺全站停电和 500kV 电网解环。5 月 24 日 20:57，恰吉诺站先后 发生了母线、开关、线路的连锁故障且部分保护误 动，造成全站停电并损失 640MW 出力和一些负荷， 莫斯科地区的 500kV 环网被解开。 第三阶段是线路过载和电压进一步下降导致 电压崩溃、系统瓦解。5 月 25 日 8:00，由于恰吉诺 站长时间停电，多条线路出现重载与过载，因此莫 斯科地区 220kV/110kV 电网的运行电压长时间偏 低，尽管各级调度员进行了多次干预，但始终不能 有效改善电网的运行工况。随着负荷的不断增加， 过载与低电压现象不断加剧，一些线路由于弧垂增 加出现对树枝放电的现象，引发了一连串的线路跳 闸，最后使莫斯科南部地区的 110kV 电压降到了 85~90kV，导致电压崩溃。一直到当天 12:30 左右， 由于运行人员的直接干预和一些自动装置的动作， 事故才得到了控制。但此时已损失负荷 3539.5MW， 给当地的社会秩序与居民生活造成了巨大影响。 （2）事故的原因和教训 从专业的角度看，此次事故发生的第一阶段属 于一般的电气故障，是电网公司都会碰到的正常现 象；第二阶段的问题也不算特别严重，但在随后的 恢复过程中，由于值班人员未能有效隔离故障，致 使几次恢复送电都失败，为大停电埋下了祸根；第 三阶段可以认为是由于有关部门对当天的高负荷 预计不足，没有估计到当天的线路过载与低电压问 题的严重性，在处理过程中一直未果断地采取限制 负荷的措施，致使过载与低电压问题未能得到有效 控制，最后酿成大祸。 莫斯科大停电的调查结论在许多事故（即使是 在上海电网中发生过的一些事故）报告中或多或少 地都可以看到，这说明本次事故原因具有很大的普 遍性，同时也进一步说明了做好电网日常安全工作 的重要性。 3 上海电网概况及其安全现状 上海电网的供电面积为 6340.5km2，2005 年夏 季高峰时上海电网的最大用电需求为 18.6GW，而 本地实际的最大发电能力仅约为 12GW。2004 年 3 月，上海电网形成了与莫斯科电网非常相像的 500kV 双环网。到 2005 年夏天，500kV 双环网上 的 500kV 变电站数目也正好与莫斯科电网一样为 7 座，共有变压器 18 台，变电容量共计 14500MVA。 500kV 双环网是上海电网的核心网架与高速输电通 道，通过 4 回 500kV 交流线路与华东主网联络、通 过 1 回±500kV 葛南直流线路与华中电网联络。 220kV 电网是上海电网的主要供电网络，现有 220kV 变电站 69 座，变压器 172 台，变电容量共 计 26700MVA。目前，上海电网已实现了分层分区 运行，以 500kV 变电站和大型电厂为核心形成了 7 个 220kV 分区电网。正常情况下各分区电网之间解 环运行，各自通过相关的 220kV 中心站、中间站、 终端站向下一级配电网络和用户供电，各个分区电 网在必要时能互相支援，支援能力约为 800MW。 上海电网经过多年的发展，在输配供电能力、 可靠性等方面都有了很大程度的改善，全网能承受 单一严重故障的冲击，多次经受住了严重天灾人祸 的考验，已连续 33 年保持了主网的安全稳定运行， 2004 年全网的供电可靠率为 99.94%。但这并不能 说明上海电网足以坚强到可以承受各种故障的冲 击，事实上，近十几年来，曾多次发生将上海电网 逼近崩溃边缘的故障，例如： （1）1990 年 11 月 30 日，500kV 南桥变电站 带地线合隔离开关，造成 220kV 母线三相金属性接 地短路，当时恰逢母差保护停运，因此只能靠线路 对侧切除故障，结果造成整个上海电网的网内机组 振荡，损失负荷 600MW。 （2）1996 年 5 月 17 日，500kV 黄渡变电站因 外包检修施工人员操作不当造成 220kV 母线故障， 500kV 联络变压器及与江苏电网相连的联络线全部 跳闸，上海北网仅余石洞口一台 500kV 联络变压器 和一条老旧的 220kV 线路与华东主网及浙江电网 相连，其中容量为 750MVA 的 500kV 变压器的有
第29卷第22期 电网技术 9 功潮流达到840MW,严重过载。调度发令上海北 保证。在莫斯科大停电事故中，即便在莫斯科南部 网全网事故拉电，但仍无法阻止联络变压器的过 地区电压偏低时，莫斯科电力系统的冷备用容量也 载，最后采用非常规处理手段（合上一条正常终端 有1270MW,而上海电网在高峰时段连旋转备用都 运行的220kV电缆)才避免了上海北网的崩溃。为 不能保证。 牢记本次事故教训，上海市电力公司决定将每年的 (2)电网设备良莠不齐，一些设备健康水平 5月17日定为“电网安全日”。 欠佳 (3)2002年2月19日，由于500kV南桥变 虽说近年来随着电网的发展上海电网采用了大 电站站控系统出现异常，多回出线开关无故障跳 量优质的先进设备，但不能忽视的是上海电网毕竞 闸，最后造成上海220kV南部电网与系统解列，形 已具有一百多年的历史，存在大量的老旧设备，一 成了一个容量近3500MW的小系统。幸好该故障发 些老的220kV变电站的使用期限已超过35年。尤其 生在晚上22：00，系统负荷已大幅下降，若发生在 是近几年来负荷高速增长，电网建设不断加快，往 高峰时段后果将不堪设想。 往是一批老设备尚未改造完，一些原来认为较新的 (4)2004年8月16日，由于受龙卷风的突然 设备又成了急需改造的老设备。此外，根据上海电 袭击，500kV黄渡变电站向市中心城区送电的6回 网2005年迎峰度夏的运行情况可知，配电网在经历 220kV线路有5回跳闸，在动用了邻近分区的联络 了上一轮城网改造后又急需进行新一轮的改造。 线进行事故支援后，仅剩的一条线路电流仍大于 (3)与华东主网联系薄弱 1600A,严重过载。调度员果断发令在市中心城区 上海500kV电网于2004年已形成了双环网， 进行拉电，在较短时间内成功地将该线路潮流控制 但与华东主网的联络一直维持在4回500kV交流线 在限额以下，以拉电200MW的代价换取了1200MW 路与1回±500kV直流线路。理论上这些线路向上 负荷的安全。同时上海市电力公司立即向市政府汇 海电网送电的能力接近6000MW,但由于潮流分配 报，启用紧急预案，在公安、媒体及社区的共同努 方面的原因，其实际送电能力甚至不到5500MW。 力下保证了下班高峰期间社会秩序的稳定。 2005年7月上旬曾多次发生江苏向上海送电的两回 除上述对电网威胁较大的事故外，还有一些严 500kV线路超出送电极限(2400MW)的情况，因 重影响供电安全的事故，包括一些小系统解列事 此，加快建设新的上海电网对外交流联络通道已十 故。所幸在全社会与各级领导的关心支持下以及上 分迫切。 海市电力公司全体职工的共同努力下，这些事故没 (4)短路电流超标已威胁电网的正常运行 有对社会造成重大影响。但另一方面，这些事故也 近几年来上海电网的短路容量问题日趋严重， 在不断地给我们敲响电网安全的警钟。 一些500kV变电站的短路电流水平在正常情况下 4上海电网安全存在的薄弱环节 已超出了开关的遮断容量，为此，上海电网的500kV 仔细研究近年来国内外一些大电网发生的事 双环网在正常情况下被迫拉停了两回线路，致使上 故并结合上海电网近几年来的实际情况，笔者认为 海西部的500kV网架又回到了原来的单环，影响了 上海电网在系统规划、网架建设及运行管理等方面 该地区一些220kV分区电网的运行安全。随着新的 取得了巨大进步的同时也存在着一些明显的薄弱 联络通道的建设，短路容量问题将更加突出，对此 环节。根据莫斯科大停电的事故报告，上海电网的 必须予以足够的重视。 一些薄弱环节甚至比莫斯科电网还要严重，主要存 (5)中心城区电网供电能力不足 在以下问题： 随着上海向着国际化大都市迈进，上海市中心 (1)系统备用严重不足 城区的负荷密度逐年增大，负荷规模持续增长，而 电源建设滞后于负荷增长的局面在上海长期 上海电网现有的供电网络（城市外围500kV变电站 存在，夏季高峰时即使上海电网的机组长期满负荷 +220kV中心站+220kV终端站)已经越来越不能 运行也不能满足《电力系统安全稳定导则》1中“系 适应中心城区发展的要求，负载率大于80%的 统应有足够的备用容量，备用容量应该分配合理， 220kV变压器在2005年夏季又有所增加，个别城 并有必要的调节手段”的要求，而足够的系统备用 区220kV电网的容载比已经小于1.4，限制了上海 容量是应付电网突发事故、防范大面积停电的物质 这一特大型城市中心城区的供电容量和可靠性
第 29 卷 第 22 期 电 网 技 术 9 功潮流达到 840MW，严重过载。调度发令上海北 网全网事故拉电，但仍无法阻止联络变压器的过 载，最后采用非常规处理手段（合上一条正常终端 运行的 220kV 电缆）才避免了上海北网的崩溃。为 牢记本次事故教训，上海市电力公司决定将每年的 5 月 17 日定为“电网安全日”。 （3）2002 年 2 月 19 日，由于 500kV 南桥变 电站站控系统出现异常，多回出线开关无故障跳 闸，最后造成上海 220kV 南部电网与系统解列，形 成了一个容量近 3500MW 的小系统。幸好该故障发 生在晚上 22:00，系统负荷已大幅下降，若发生在 高峰时段后果将不堪设想。 （4）2004 年 8 月 16 日，由于受龙卷风的突然 袭击，500kV 黄渡变电站向市中心城区送电的 6 回 220kV 线路有 5 回跳闸，在动用了邻近分区的联络 线进行事故支援后，仅剩的一条线路电流仍大于 1600A，严重过载。调度员果断发令在市中心城区 进行拉电，在较短时间内成功地将该线路潮流控制 在限额以下，以拉电200MW的代价换取了1200MW 负荷的安全。同时上海市电力公司立即向市政府汇 报，启用紧急预案，在公安、媒体及社区的共同努 力下保证了下班高峰期间社会秩序的稳定。 除上述对电网威胁较大的事故外，还有一些严 重影响供电安全的事故，包括一些小系统解列事 故。所幸在全社会与各级领导的关心支持下以及上 海市电力公司全体职工的共同努力下，这些事故没 有对社会造成重大影响。但另一方面，这些事故也 在不断地给我们敲响电网安全的警钟。 4 上海电网安全存在的薄弱环节 仔细研究近年来国内外一些大电网发生的事 故并结合上海电网近几年来的实际情况，笔者认为 上海电网在系统规划、网架建设及运行管理等方面 取得了巨大进步的同时也存在着一些明显的薄弱 环节。根据莫斯科大停电的事故报告，上海电网的 一些薄弱环节甚至比莫斯科电网还要严重，主要存 在以下问题： （1）系统备用严重不足 电源建设滞后于负荷增长的局面在上海长期 存在，夏季高峰时即使上海电网的机组长期满负荷 运行也不能满足《电力系统安全稳定导则》[10]中“系 统应有足够的备用容量，备用容量应该分配合理， 并有必要的调节手段”的要求，而足够的系统备用 容量是应付电网突发事故、防范大面积停电的物质 保证。在莫斯科大停电事故中，即便在莫斯科南部 地区电压偏低时，莫斯科电力系统的冷备用容量也 有 1270MW，而上海电网在高峰时段连旋转备用都 不能保证。 （2）电网设备良莠不齐，一些设备健康水平 欠佳 虽说近年来随着电网的发展上海电网采用了大 量优质的先进设备，但不能忽视的是上海电网毕竟 已具有一百多年的历史，存在大量的老旧设备，一 些老的 220kV 变电站的使用期限已超过 35 年。尤其 是近几年来负荷高速增长，电网建设不断加快，往 往是一批老设备尚未改造完，一些原来认为较新的 设备又成了急需改造的老设备。此外，根据上海电 网 2005 年迎峰度夏的运行情况可知，配电网在经历 了上一轮城网改造后又急需进行新一轮的改造。 （3）与华东主网联系薄弱 上海 500kV 电网于 2004 年已形成了双环网， 但与华东主网的联络一直维持在 4回 500kV交流线 路与 1 回±500kV 直流线路。理论上这些线路向上 海电网送电的能力接近 6000MW，但由于潮流分配 方面的原因，其实际送电能力甚至不到 5500MW。 2005年7月上旬曾多次发生江苏向上海送电的两回 500kV 线路超出送电极限（2400MW）的情况，因 此，加快建设新的上海电网对外交流联络通道已十 分迫切。 （4）短路电流超标已威胁电网的正常运行 近几年来上海电网的短路容量问题日趋严重， 一些 500kV 变电站的短路电流水平在正常情况下 已超出了开关的遮断容量，为此，上海电网的 500kV 双环网在正常情况下被迫拉停了两回线路，致使上 海西部的 500kV 网架又回到了原来的单环，影响了 该地区一些 220kV 分区电网的运行安全。随着新的 联络通道的建设，短路容量问题将更加突出，对此 必须予以足够的重视。 （5）中心城区电网供电能力不足 随着上海向着国际化大都市迈进，上海市中心 城区的负荷密度逐年增大，负荷规模持续增长，而 上海电网现有的供电网络（城市外围 500kV 变电站 ＋220kV 中心站＋220kV 终端站）已经越来越不能 适应中心城区发展的要求，负载率大于 80%的 220kV 变压器在 2005 年夏季又有所增加，个别城 区 220kV 电网的容载比已经小于 1.4，限制了上海 这一特大型城市中心城区的供电容量和可靠性
10 阮前途：确保上海电网安全运行的若干思考 Vol.29 No.22 (6)外力破坏现象严重 设备投入运行后的运行管理。 长期以来，特别是最近3年来，上海市电力设 上海电网在对设备做好一般的运行管理的基 施遭受外力破坏的情况不断发生，次数逐年上升， 础上，主要强调以下几方面工作： 其中架空线和电缆外力破坏事故分别占2/3和1/3， 1)在设备维护方面坚决贯彻主动维修的策略， 严重威胁着电网的安全稳定运行，原有《电力设施 力争将事故遏制在萌芽状态。近几年来，上海电网 保护条例》在新的形势下得不到有效执行。架空线 的超高压电网利用先进的红外线热成像设备将控制 外力破坏的主要原因为：汽车撞杆、吊车碰线、金 设备发热作为运行巡视的一项主要工作，制定了详 属飘带等异物导致短路，其中汽车撞杆约占50%。 细的检测预案。对70℃以上的发热点进行建档、跟 电缆外力破坏的主要原因为野蛮挖掘，如2005年5 踪：对确认的发热点坚决采取“早发现、早汇报、 月3日源东2172线就因某公司下水管道施工掘坏 早分析、早处理”的原则。到目前为止，220kV及 电缆排管和电缆本体而跳闸。2003年10kV及以上 以上电压等级设备的温度在100℃以上的发热点已 电压等级电力设施外力破坏事故为301起，2004年 很罕见，与往年存在多处150℃以上的发热点形成了 为368起，而2005年1~5月已经发生6起220kV 鲜明的对比。 电力设备外力破坏事故和3起500kV电力设备外力 2)在缺陷管理上坚持“零目标缺陷管理”。缺 破坏事故，上海市电力公司防止外力破坏的斗争任 陷管理是设备管理的基础，但发现缺陷并不是缺陷 重而道远。需要指出的是，当前我国电网规划、设 管理的中心工作。对现场而言，发现缺陷之后必须 计遵循的标准是“N-1”原则)，一旦因外力破坏 尽快处理缺陷。按照目前的体制，如果缺陷得不到 导致一条输电走廊失缺，那么大面积停电事故将在 及时处理，很容易陷入“越忙越乱，越乱越忙”的 所难免。 困境，并最终对电网安全运行构成巨大威胁。 5上海电网安全工作的重点 3)高度重视变电站接地网、直流系统与站用 电网安全工作牵涉到方方面面，是一项巨大的 电系统的技术监督。这些系统在变电站内大部分属 系统工程。事实上，上述所谓的上海电网薄弱环节 于容易被忽视的隐秘工程，但在一些特定的事故状 仅局限于设备与网架建设，实际中的薄弱环节还有 态下极易诱发全站停电事故，国内外的电网运行实 很多，如管理上的漏洞、人力资源开发与培养等方 践中都有过类似的惨痛教训。 面的不足等，比上述薄弱环节更复杂、更难处理， 4)做好设备技术改造规划。在电网高速发展 只是限于本文内容不适于作进一步讨论。因此，可 时期，设备的技术改造很容易被忽视，因此，更需 以认为影响电网安全的因素本身是防不胜防的，或 要有一个完整的技术改造规划作为公司总体规划 者就像某些文章所认为的电网出现大事故是必然 的一部分。此外，对于有关设备的维修改造，国际 的，只是一个概率大小的问题，但这并不意味着我 上有一些流行的新思路，在引入这些新思路时一定 们就可以任由电网事故的发生。概括来说，确保电 要考虑我国电网的实际情况，尤其是在目前负荷高 网安全稳定运行主要依赖于以下三个方面：一是通 速增长的情况下，因为国外不少新的检修与改造策 过各种努力尽可能减小事故发生的概率：二是在事 略是以电力负荷的稳定为背景的。 故发生时尽快隔离故障，避免事故蔓延：三是尽快 5)加强防止外力破坏工作。外力破坏事故在 恢复系统的正常运行。对照莫斯科大停电的事故教 上海电网的设备事故总数中约占60%，有效地控制 训，实际上上海电网的安全工作主要就是围绕上述 外力破坏事故可以大大降低设备事故总数。对此， 三方面展开的。 上海市电力公司投入了大量的人力、物力，但也仅 (1)设备安全是电网安全的物质基础 仅是有所遏制，并没有从根本上扭转电力设备外力 莫斯科大停电事故的起因显然与测量用电流 破坏事故频发的局面。从外力破坏原因看，流动吊 互感器的连锁故障有关，事实上多年的事故教训也 车碰线是主要原因，其次是飘物碰线，再次是机械 一再证明设备安全是电网安全的物质基础，没有设 挖掘碰线。目前最重要的还是要解决《电力设施保 备的安全也就没有电网的安全。而设备安全又牵涉 护条例》的执行主体问题。 到许多方面，从设备选型、订货、采购、制造、运 (2)坚定不移地推进电网的分层分区运行 输到安装、调试、投运等，笔者认为最重要的还是 电网的分层分区运行是电网发展的必经之路
10 阮前途：确保上海电网安全运行的若干思考 Vol. 29 No. 22 （6）外力破坏现象严重 长期以来，特别是最近 3 年来，上海市电力设 施遭受外力破坏的情况不断发生，次数逐年上升， 其中架空线和电缆外力破坏事故分别占 2/3 和 1/3， 严重威胁着电网的安全稳定运行，原有《电力设施 保护条例》在新的形势下得不到有效执行。架空线 外力破坏的主要原因为：汽车撞杆、吊车碰线、金 属飘带等异物导致短路，其中汽车撞杆约占 50%。 电缆外力破坏的主要原因为野蛮挖掘，如 2005 年 5 月 3 日源东 2172 线就因某公司下水管道施工掘坏 电缆排管和电缆本体而跳闸。2003 年 10kV 及以上 电压等级电力设施外力破坏事故为 301 起，2004 年 为 368 起，而 2005 年 1~5 月已经发生 6 起 220kV 电力设备外力破坏事故和3 起500kV电力设备外力 破坏事故，上海市电力公司防止外力破坏的斗争任 重而道远。需要指出的是，当前我国电网规划、设 计遵循的标准是“N1”原则[10]，一旦因外力破坏 导致一条输电走廊失缺，那么大面积停电事故将在 所难免。 5 上海电网安全工作的重点 电网安全工作牵涉到方方面面，是一项巨大的 系统工程。事实上，上述所谓的上海电网薄弱环节 仅局限于设备与网架建设，实际中的薄弱环节还有 很多，如管理上的漏洞、人力资源开发与培养等方 面的不足等，比上述薄弱环节更复杂、更难处理， 只是限于本文内容不适于作进一步讨论。因此，可 以认为影响电网安全的因素本身是防不胜防的，或 者就像某些文章所认为的电网出现大事故是必然 的，只是一个概率大小的问题，但这并不意味着我 们就可以任由电网事故的发生。概括来说，确保电 网安全稳定运行主要依赖于以下三个方面：一是通 过各种努力尽可能减小事故发生的概率；二是在事 故发生时尽快隔离故障，避免事故蔓延；三是尽快 恢复系统的正常运行。对照莫斯科大停电的事故教 训，实际上上海电网的安全工作主要就是围绕上述 三方面展开的。 （1）设备安全是电网安全的物质基础 莫斯科大停电事故的起因显然与测量用电流 互感器的连锁故障有关，事实上多年的事故教训也 一再证明设备安全是电网安全的物质基础，没有设 备的安全也就没有电网的安全。而设备安全又牵涉 到许多方面，从设备选型、订货、采购、制造、运 输到安装、调试、投运等，笔者认为最重要的还是 设备投入运行后的运行管理。 上海电网在对设备做好一般的运行管理的基 础上，主要强调以下几方面工作： 1）在设备维护方面坚决贯彻主动维修的策略， 力争将事故遏制在萌芽状态。近几年来，上海电网 的超高压电网利用先进的红外线热成像设备将控制 设备发热作为运行巡视的一项主要工作，制定了详 细的检测预案。对 70℃以上的发热点进行建档、跟 踪；对确认的发热点坚决采取“早发现、早汇报、 早分析、早处理”的原则。到目前为止，220kV 及 以上电压等级设备的温度在 100℃以上的发热点已 很罕见，与往年存在多处 150℃以上的发热点形成了 鲜明的对比。 2）在缺陷管理上坚持“零目标缺陷管理”。缺 陷管理是设备管理的基础，但发现缺陷并不是缺陷 管理的中心工作。对现场而言，发现缺陷之后必须 尽快处理缺陷。按照目前的体制，如果缺陷得不到 及时处理，很容易陷入“越忙越乱，越乱越忙”的 困境，并最终对电网安全运行构成巨大威胁。 3）高度重视变电站接地网、直流系统与站用 电系统的技术监督。这些系统在变电站内大部分属 于容易被忽视的隐秘工程，但在一些特定的事故状 态下极易诱发全站停电事故，国内外的电网运行实 践中都有过类似的惨痛教训。 4）做好设备技术改造规划。在电网高速发展 时期，设备的技术改造很容易被忽视，因此，更需 要有一个完整的技术改造规划作为公司总体规划 的一部分。此外，对于有关设备的维修改造，国际 上有一些流行的新思路，在引入这些新思路时一定 要考虑我国电网的实际情况，尤其是在目前负荷高 速增长的情况下，因为国外不少新的检修与改造策 略是以电力负荷的稳定为背景的。 5）加强防止外力破坏工作。外力破坏事故在 上海电网的设备事故总数中约占 60%，有效地控制 外力破坏事故可以大大降低设备事故总数。对此， 上海市电力公司投入了大量的人力、物力，但也仅 仅是有所遏制，并没有从根本上扭转电力设备外力 破坏事故频发的局面。从外力破坏原因看，流动吊 车碰线是主要原因，其次是飘物碰线，再次是机械 挖掘碰线。目前最重要的还是要解决《电力设施保 护条例》的执行主体问题。 （2）坚定不移地推进电网的分层分区运行 电网的分层分区运行是电网发展的必经之路
第29卷第22期 电网技术 合理的分层分区会给电网的安全运行带来许多好 近几年，上海电网通过对继电保护装置微机化 处，除能有效降低短路电流外，至少还有以下好处： 的改造，其220kV及以上电压等级线路保护装置的 一是有利于调度员在任何情况下都可以更加方便 微机化率已达到83%，大大提高了继电保护运行水 地控制潮流，既有利于事故处理，也有利于事故预 平，保护装置的缺陷率明显降低，继电保护动作正 案的编制与运行方式的调整：二是从电网结构上有 确率逐年提高，2004年底220kV以上电压等级继 利于发现故障，并有效隔离故障，控制事故的波及 电保护的动作正确率达99.36%。上海电网在当年的 范围：三是有利于地区小系统安全自动解列装置的 “8.16”龙卷风中先后发生7次故障，继电保护装 整定，在发生大的事故时，保证地区小系统的安全 置经受住了严峻考验，动作全部正确，为主网的安 运行至关重要。 全稳定运行做出了应有的贡献。鉴于光纤纵差保护 因此，电网的分层分区运行不应认为是由于短 在本次事故中的优良表现，上海电网将继续坚持把 路容量所限的被迫之举，而是电网发展中具有战略 光纤纵差保护作为上海电网联络线保护的首选。 意义的举措之一。分层分区的原则要首先体现在电 与“8.14”美加大停电一样，莫斯科大停电事 网规划中，有计划地随着电网的发展主动实施分层 故调查报告中同样提到了调度自动化问题，报告中 分区运行。 提到要“增加莫斯科区域调度局运行调度员的信息 上海电网自1994年开始就实施了220kV电网 设备，并提高其质量，以便对电力系统方式参数进 的南北解环运行，并逐渐形成了一些解环运行的基 行遥测，保证对电网进行必要的监测，并且保证调 本原则：一是高一级电压等级要有足够强的联络： 度处拥有运行程序工具，以便按照电网当前接线和 二是各分区之间必须有一定容量的事故支援能力： 实际发电载流量状况评估短期内的方式。”对照这段 三是尽可能在每一分区内留有具备一定容量、接在 文字，上海电网的调度自动化系统应该说在近几年 220kV及以下电压等级电网上的电厂，既可作为重 取得了巨大的进步，SCADA系统的误码率逐年下 要的动态无功支撑，又可作为事故解列时保证对重 降，状态估计与调度员潮流等高级应用软件正逐渐 要用户供电的小系统电源。根据上述原则，随着电 被调度员熟练掌握，日常运行对调度自动化系统的 网的进一步发展，到2005年夏季高峰时，上海 依赖日益加强。在1996年5月17日的黄渡站事故 220kV电网已分成杨行、徐行、黄渡、泗泾、南桥、 处理过程中，调度自动化软件的应用为最后一些措 杨高、顾路七个分区运行。各分区电网结构清晰， 施的实施立下了汗马功劳，但这并不能说明上海电 正常情况下依靠500kV双环网互联，各分区内部发 网的调度自动化系统足已应付各种事故的冲击，最 生故障时互不影响，但在必要时又可相互支援。事 大的问题是迄今为止调度自动化系统尚未经受过大 实上，多年来上海电网发生的大大小小故障也证明 范围停电事故的考验，同时一些日常的考核管理办 了分层分区运行的必要性与有效性。 法也不够完善，调度自动化系统本身的稳定性仍在 (3)进一步加强继电保护与通信、自动化建设 制约系统的进一步应用。在此建议在今后的反事故 从历次大的停电事故看，除了电网结构不合理 演习中加入调度自动化系统出现故障时的内容。 及运行管理不力外，由继电保护装置直接或间接引 通信系统作为调度自动化系统的物质基础与 起的事故约占事故总数的50%~60%。对此，上海电 调度员处理事故的重要支撑，近几年来在其硬件设 网是有深刻教训的，例如，2005年2月21日，上海 备不断完善的同时，在管理上或多或少地有一些放 500kV徐行站徐渡5114线5052开关A相电流互感 松的迹象。2001年上海市电力公司立项进行电网黑 器爆炸，由于站内ALSTOM保护的小开关位置放 启动研究时就发现通信系统在发生大范围停电事 错，造成徐行站其它3回500kV线路也全部跳闸， 故时会严重制约调度员的事故处理效率。除故障时 500kV出线全停，幸好当时500kV徐行站刚刚建成， 由于地电位反击对通信系统本身构成的威胁外，其 其所在分区的220kV电网尚与杨行分区联络运行， 电源的可靠供电也是一个非常值得关注的问题。为 没有造成负荷损失：再如，2002年2月5日，西郊 此，上海电网曾对通信系统的电源问题做过专项调 站220kV14号主变故障跳闸，由于14号主变的 研，并制订了一些反事故措施与日常管理办法，对 220kV开关直流操作熔丝短路，最终竟导致西郊站 此绝不能掉以轻心，理论上通信系统的供电可靠性 全站停电。 应高于电力系统本身的可靠性
第 29 卷 第 22 期 电 网 技 术 11 合理的分层分区会给电网的安全运行带来许多好 处，除能有效降低短路电流外，至少还有以下好处： 一是有利于调度员在任何情况下都可以更加方便 地控制潮流，既有利于事故处理，也有利于事故预 案的编制与运行方式的调整；二是从电网结构上有 利于发现故障，并有效隔离故障，控制事故的波及 范围；三是有利于地区小系统安全自动解列装置的 整定，在发生大的事故时，保证地区小系统的安全 运行至关重要。 因此，电网的分层分区运行不应认为是由于短 路容量所限的被迫之举，而是电网发展中具有战略 意义的举措之一。分层分区的原则要首先体现在电 网规划中，有计划地随着电网的发展主动实施分层 分区运行。 上海电网自 1994 年开始就实施了 220kV 电网 的南北解环运行，并逐渐形成了一些解环运行的基 本原则：一是高一级电压等级要有足够强的联络； 二是各分区之间必须有一定容量的事故支援能力； 三是尽可能在每一分区内留有具备一定容量、接在 220kV 及以下电压等级电网上的电厂，既可作为重 要的动态无功支撑，又可作为事故解列时保证对重 要用户供电的小系统电源。根据上述原则，随着电 网的进一步发展，到 2005 年夏季高峰时，上海 220kV 电网已分成杨行、徐行、黄渡、泗泾、南桥、 杨高、顾路七个分区运行。各分区电网结构清晰， 正常情况下依靠 500kV 双环网互联，各分区内部发 生故障时互不影响，但在必要时又可相互支援。事 实上，多年来上海电网发生的大大小小故障也证明 了分层分区运行的必要性与有效性。 （3）进一步加强继电保护与通信、自动化建设 从历次大的停电事故看，除了电网结构不合理 及运行管理不力外，由继电保护装置直接或间接引 起的事故约占事故总数的 50%~60%。对此，上海电 网是有深刻教训的，例如，2005 年 2 月 21 日，上海 500kV 徐行站徐渡 5114 线 5052 开关 A 相电流互感 器爆炸，由于站内 ALSTOM 保护的小开关位置放 错，造成徐行站其它 3 回 500kV 线路也全部跳闸， 500kV 出线全停，幸好当时 500kV 徐行站刚刚建成， 其所在分区的 220kV 电网尚与杨行分区联络运行， 没有造成负荷损失；再如，2002 年 2 月 5 日，西郊 站 220kV14 号主变故障跳闸，由于 14 号主变的 220kV 开关直流操作熔丝短路，最终竟导致西郊站 全站停电。 近几年，上海电网通过对继电保护装置微机化 的改造，其 220kV 及以上电压等级线路保护装置的 微机化率已达到 83%，大大提高了继电保护运行水 平，保护装置的缺陷率明显降低，继电保护动作正 确率逐年提高，2004 年底 220kV 以上电压等级继 电保护的动作正确率达 99.36%。上海电网在当年的 “8.16”龙卷风中先后发生 7 次故障，继电保护装 置经受住了严峻考验，动作全部正确，为主网的安 全稳定运行做出了应有的贡献。鉴于光纤纵差保护 在本次事故中的优良表现，上海电网将继续坚持把 光纤纵差保护作为上海电网联络线保护的首选。 与“8.14”美加大停电一样，莫斯科大停电事 故调查报告中同样提到了调度自动化问题，报告中 提到要“增加莫斯科区域调度局运行调度员的信息 设备，并提高其质量，以便对电力系统方式参数进 行遥测，保证对电网进行必要的监测，并且保证调 度处拥有运行程序工具，以便按照电网当前接线和 实际发电载流量状况评估短期内的方式。”对照这段 文字，上海电网的调度自动化系统应该说在近几年 取得了巨大的进步，SCADA 系统的误码率逐年下 降，状态估计与调度员潮流等高级应用软件正逐渐 被调度员熟练掌握，日常运行对调度自动化系统的 依赖日益加强。在 1996 年 5 月 17 日的黄渡站事故 处理过程中，调度自动化软件的应用为最后一些措 施的实施立下了汗马功劳，但这并不能说明上海电 网的调度自动化系统足已应付各种事故的冲击，最 大的问题是迄今为止调度自动化系统尚未经受过大 范围停电事故的考验，同时一些日常的考核管理办 法也不够完善，调度自动化系统本身的稳定性仍在 制约系统的进一步应用。在此建议在今后的反事故 演习中加入调度自动化系统出现故障时的内容。 通信系统作为调度自动化系统的物质基础与 调度员处理事故的重要支撑，近几年来在其硬件设 备不断完善的同时，在管理上或多或少地有一些放 松的迹象。2001 年上海市电力公司立项进行电网黑 启动研究时就发现通信系统在发生大范围停电事 故时会严重制约调度员的事故处理效率。除故障时 由于地电位反击对通信系统本身构成的威胁外，其 电源的可靠供电也是一个非常值得关注的问题。为 此，上海电网曾对通信系统的电源问题做过专项调 研，并制订了一些反事故措施与日常管理办法，对 此绝不能掉以轻心，理论上通信系统的供电可靠性 应高于电力系统本身的可靠性
12 阮前途：确保上海电网安全运行的若干思考 Vol.29 No.22 (4)以分区电网为基础做好电力平衡，并设 渡分区内无发电机组、电压稳定问题十分突出的情 置必要的解列点 况，黄渡分区的负荷中心西郊站正在建设±5 DMvar 上海电网是国内最典型的受端系统，各个分区 静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,. 电网基本上也都表现为受端电网的特点。为此，上 STATCOM)(2005年内投产)，以提高黄渡分区的 海电网在电源接入中考虑到自身的特点，优先考虑 抗事故能力。但在无功电压管理上，除做好目前的 将主力电源接入220kV系统，并结合地理位置、走 一些常规工作外仍有大量工作要做： 廊条件和短路电流水平，尽量保证各个220kV分区 1)要做好理论分析工作。虽说目前对于电压 电网接入足够容量的电厂，控制各个分区电网的受 稳定机理的认识还有一些明显的争论，但理论界还 电比例。2001年吴泾二厂的两台600MW机组接入 是提供了一些行之有效的分析工具，关键是有关电 220kV系统并形成了泗泾分区电网，在实际运行中 压稳定分析的基础数据的整理还存在不少问题。 创造了显著的安全效益和经济效益。如今，杨行分 2)要根据上海电网的特点做好无功规划，尤 区内部接入了石洞口、宝钢等主力电厂：2006年徐 其要注意各分区内的无功平衡。此外，原有的无功 行分区将接入石洞口燃机电厂：泗泾分区接入吴泾 规划中对于无功平衡的考虑实际上仍是一种静态 二厂：南桥分区接入闵行、吴泾、金山、漕泾等电 无功平衡的思路，而很少涉及动态无功平衡。 厂：杨高分区接入奉贤燃机电厂；顾路分区接入外 3)要加强动态无功电源的建设。目前的思路 高桥、杨树浦和高桥电厂：仅黄渡分区受地理位置 过多地依赖于发电机的快速无功输出，在目前缺电 的限制无大电源接入。 的情况下，各发电机组正在尽可能地超铭牌发电， 因此在考虑日开机方式时，既要考虑整个上海 因此其动态无功储备会大打折扣。 电网的电力平衡情况，也要考虑各个分区电网的负 4)要加强对无功出力的控制。长期以来我们 荷水平，保证其满足受电安全的要求：在编制上海 对无功管理强调的是“分层分区，就地平衡”的原 电网低频减载方案时，也要考虑每个分区电网的电 则，但很少实现实时监控。在电网运行日趋复杂的 力平衡情况，制定不同的低频减载方案。值得强调 情况下，对无功电源的精细化管理与实时控制已势 的是，无论厂网关系如何调整，发电机组的低频保 在必行。目前已有不少电网正在研究并实施“自动 护必须与该分区内的低频减载方案配合的原则是 电压控制”系统，上海市电力公司也要加大这方面 不能动摇的。 的投入。 上海电网中部分带直配负荷的老发电厂历史 (6)保证调度拥有足够的事故处理手段 上就形成了发用电基本平衡的小系统电网，如杨树 “8.14”美加大停电事故发生后，国内不少专 浦、南市、吴泾、高桥电厂等。上海电网在发展高 家认为中国电网的网架结构如此薄弱但未发生大 压电网的同时并没有忽视低压电网对高压电网的 的电网崩溃事故，统一调度、统一指挥是一大法宝， 支撑作用，始终重视小系统电网的自保能力建设， 这也是中国电力系统必须坚持的优良传统。对此， 根据发用电平衡情况设置了小系统电网解列点，安 业内人员很少有异议，“统一调度”也得到了政府 装了低频、低压解列装置，逐年核准并纳入正常运 与各电网相关企业的一致认同与积极支持。但还存 行方式管理，1996年还对这些小系统的管理进行了 在一些值得讨论或引起注意的问题：首先是电力系 系统的总结。近十多年来，各种各样的故障多次造 统除电网本身外还包括连接在电网上运行的发电 成这些小系统孤立运行，但系统最终都保持稳定运 厂与负荷，统一调度的对象应该包括电厂与负荷两 行，为快速恢复电网供电创造了非常有利的条件。 个方面，只强调发电出力的统一调度至少是不完整 (5)高度重视无功平衡 的，尤其是在事故状态下，因此我们在强调必须对 电力系统发展到一定阶段后，必须高度重视无 用户提供优质服务的同时，也要强调统一调度的必 功平衡，防止出现电压崩溃事故。莫斯科大停电 要性。其次，统一调度是由“电网调度条例”法制 的最终结果仍与电压崩溃有直接关系，上海电网作 化了的制度，但若没有执行手段，制度也就成了一 为一个典型的受端电网没有理由不重视无功、电压 纸空文，从“8.14”美加大停电事故我们看到了调 工作。上海电网从20世纪90年代末就实现了逆调压， 度控制负荷的重要性，莫斯科大停电事故报告也用 2004年主网的电压合格率达99.81%：此外，针对黄 了很大的篇幅论述调度员“断开供电中心的成批用
12 阮前途：确保上海电网安全运行的若干思考 Vol. 29 No. 22 （4）以分区电网为基础做好电力平衡，并设 置必要的解列点 上海电网是国内最典型的受端系统，各个分区 电网基本上也都表现为受端电网的特点。为此，上 海电网在电源接入中考虑到自身的特点，优先考虑 将主力电源接入 220kV 系统，并结合地理位置、走 廊条件和短路电流水平，尽量保证各个 220kV 分区 电网接入足够容量的电厂，控制各个分区电网的受 电比例。2001 年吴泾二厂的两台 600MW 机组接入 220kV 系统并形成了泗泾分区电网，在实际运行中 创造了显著的安全效益和经济效益。如今，杨行分 区内部接入了石洞口、宝钢等主力电厂；2006 年徐 行分区将接入石洞口燃机电厂；泗泾分区接入吴泾 二厂；南桥分区接入闵行、吴泾、金山、漕泾等电 厂；杨高分区接入奉贤燃机电厂；顾路分区接入外 高桥、杨树浦和高桥电厂；仅黄渡分区受地理位置 的限制无大电源接入。 因此在考虑日开机方式时，既要考虑整个上海 电网的电力平衡情况，也要考虑各个分区电网的负 荷水平，保证其满足受电安全的要求；在编制上海 电网低频减载方案时，也要考虑每个分区电网的电 力平衡情况，制定不同的低频减载方案。值得强调 的是，无论厂网关系如何调整，发电机组的低频保 护必须与该分区内的低频减载方案配合的原则是 不能动摇的。 上海电网中部分带直配负荷的老发电厂历史 上就形成了发用电基本平衡的小系统电网，如杨树 浦、南市、吴泾、高桥电厂等。上海电网在发展高 压电网的同时并没有忽视低压电网对高压电网的 支撑作用，始终重视小系统电网的自保能力建设， 根据发用电平衡情况设置了小系统电网解列点，安 装了低频、低压解列装置，逐年核准并纳入正常运 行方式管理，1996 年还对这些小系统的管理进行了 系统的总结。近十多年来，各种各样的故障多次造 成这些小系统孤立运行，但系统最终都保持稳定运 行，为快速恢复电网供电创造了非常有利的条件。 （5）高度重视无功平衡 电力系统发展到一定阶段后，必须高度重视无 功平衡，防止出现电压崩溃事故[11]。莫斯科大停电 的最终结果仍与电压崩溃有直接关系，上海电网作 为一个典型的受端电网没有理由不重视无功、电压 工作。上海电网从20世纪90年代末就实现了逆调压， 2004 年主网的电压合格率达 99.81%；此外，针对黄 渡分区内无发电机组、电压稳定问题十分突出的情 况，黄渡分区的负荷中心西郊站正在建设±50Mvar 静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator， STATCOM）（2005 年内投产），以提高黄渡分区的 抗事故能力。但在无功电压管理上，除做好目前的 一些常规工作外仍有大量工作要做： 1）要做好理论分析工作。虽说目前对于电压 稳定机理的认识还有一些明显的争论，但理论界还 是提供了一些行之有效的分析工具，关键是有关电 压稳定分析的基础数据的整理还存在不少问题。 2）要根据上海电网的特点做好无功规划，尤 其要注意各分区内的无功平衡。此外，原有的无功 规划中对于无功平衡的考虑实际上仍是一种静态 无功平衡的思路，而很少涉及动态无功平衡。 3）要加强动态无功电源的建设。目前的思路 过多地依赖于发电机的快速无功输出，在目前缺电 的情况下，各发电机组正在尽可能地超铭牌发电， 因此其动态无功储备会大打折扣。 4）要加强对无功出力的控制。长期以来我们 对无功管理强调的是“分层分区，就地平衡”的原 则，但很少实现实时监控。在电网运行日趋复杂的 情况下，对无功电源的精细化管理与实时控制已势 在必行。目前已有不少电网正在研究并实施“自动 电压控制”系统，上海市电力公司也要加大这方面 的投入。 （6）保证调度拥有足够的事故处理手段 “8.14”美加大停电事故发生后，国内不少专 家认为中国电网的网架结构如此薄弱但未发生大 的电网崩溃事故，统一调度、统一指挥是一大法宝， 这也是中国电力系统必须坚持的优良传统。对此， 业内人员很少有异议，“统一调度”也得到了政府 与各电网相关企业的一致认同与积极支持。但还存 在一些值得讨论或引起注意的问题：首先是电力系 统除电网本身外还包括连接在电网上运行的发电 厂与负荷，统一调度的对象应该包括电厂与负荷两 个方面，只强调发电出力的统一调度至少是不完整 的，尤其是在事故状态下，因此我们在强调必须对 用户提供优质服务的同时，也要强调统一调度的必 要性。其次，统一调度是由“电网调度条例”法制 化了的制度，但若没有执行手段，制度也就成了一 纸空文，从“8.14”美加大停电事故我们看到了调 度控制负荷的重要性，莫斯科大停电事故报告也用 了很大的篇幅论述调度员“断开供电中心的成批用
第29卷第22期 电网技术 13 户”的重要性，并指责电网企业的变电站值班员“没 仅是其中的一个方面，还有许多其它因素。作为一 有表现出主动性”，但在整改措施中又提到要与莫 线技术人员与电网管理者，须常怀敬畏之心，“如 斯科政府共同制定使负荷控制生效的程序。再次是 履薄冰，如临深渊，如坐针毡”，认认真真地吸取 负荷控制的基本要求，其一是调度所拥有的负荷控 各次事故教训，做好各项基础工作，按照国家电网 制量要满足各种严重事故的要求：其二是负荷控制 公司“三抓一创”的工作思路，为实现“一强三优” 的有效性与快速性要足以抵御重大事故的蔓延。 现代公司的目标而努力工作。 对此，上海电网既有惨痛的教训(1996年的 参考文献 “5.17”事故)也有成功的经验(2004年的“8.16” 事故)，今后将继续在以下几方面做好工作： 1】印永华，郭剑波，赵建军，等.美加“8.14”大停电事故初步分析 以及应吸取的教训).电网技术，2003,27(10)：8-11,16. 1)调度事故处理手段的精细化管理。在上海 Yin Yonghua,Guo Jianbo,Zhao Jianjun etal.Preliminary analysis of 市政府的大力支持和批准下，上海电网将负荷控制 large scale blackout in interconnected North America power grid on 手段列入三份名单：《超供电能力拉路名单》、《紧 August 14 and lessons to be drawn[].Power System Technology. 急减负荷程序表》、《拉停220千伏主变名单》。尤 2003,27(10):8-11,16. 2]周孝信，郑健超，沈国荣，等.从美加东北部电网大面积停电事 其是《拉停220千伏主变名单》得到了市长常务会 故中吸取教训).电网技术，2003,27(9)：1. 议的批准，使调度在发生危及电网安全的事故时拥 Zhou Xiaoxin,Zheng Jianchao,Shen Guorong et al.Draw lessons 有极端的负荷控制手段。根据实际需要允许拉停的 from large scope blackout of interconnected North America power 主变台数已由2004年的12台增加到了21台，占 grid[].Power System Technology,2003,27(9):1. []胡学浩.美加联合电网大面积停电事故的反思和启示).电网技 上海220kV降压变压器的12%。 术，2003,27(9)：2-6. 2)大力推进负荷拉停的自动化遥控操作。调 Hu Xuehao.Rethinking and enlightenment of large scope blackout in 度事故处理在某种意义上是在和时间赛跑，要在事 interconnected North America power grid[J].Power System 故蔓延之前将负荷控制到一个安全的水平，因此快 Technology,2003,27(9:2-6. 4]何大愚.一年以后对美加“814”大停电事故的反思凹.电网技术， 速拉停负荷非常重要。至今上海电网已有27座 2004,28(21):1-5. 220kV变电站全面进行了综合自动化的建设与改造 He Dayu.Rethinking over '8.14'US-Canada blackout after one 工作，实现了全站开关遥控功能，满足了集控站对 year[J].Power System Technology,2004,28(21):1-5. 受控站实施开关遥控操作的要求。2004年，各供电 [5]刘永奇，谢开.从调度角度分析814美加大停电.电网技术， 2004,28(8):10-15,45 公司对35kV变电站出线全部实现了遥控操作，以 Liu Yonggi.Xie Kai.Analysis on blackout of interconnected North 配合变电站的快速拉限电工作。2005年，市东供电 America power grid occurred on Aug.14,2003 from the viewpoint of 公司的浦东区调实现了遥控操作批处理功能，可在 power system dispatching[J].Power System Technology,2004. 紧急拉负荷时根据所需紧急拉负荷容量实现预定 28(8):10-15,45. [6]赵希正.强化电网安全保障可靠供电一一美加“8.14”停电事件 批量线路遥控操作，大大提高了处理速度。 给我们的启示电网技术，2003,27(10：1-7. 3)认真开展灾变情况下电网快速恢复方案的 Zhao Xizheng.Strengthen power system security to ensure reliable 研究。上海市电力公司在2001年正式启动了“上 delivery[J].Power System Technology,2003,27(10):1-7. 海电网灾变下的快速恢复方案”项目并完成了理 [7]U.S.-Canada Power System Outage Task Force.Causes of the August 14th blackout in the United States and Canada[R].Canada: 论研究，自2003年底开始，根据理论研究成果， U.S.-Canada Power System Outage Task Force,2003 上海市电力公司以闸北燃气轮机作为黑启动机组 [8)】唐葆生.伦敦南部地区大停电及其教训.电网技术，27(11)： 成功地进行了三个阶段的黑启动现场试验，取得 1-5,12. 了大量宝贵的经验和数据，初步形成了满足实战 Tang Baosheng.Blackout in South of London and its lessons [J].Power System Technology,27(11):1-5,12. 要求的黑启动方案。 [9]俄罗斯统一电力公司.莫斯科5.25大停电事故调查报告R].莫斯 6结束语 科：俄罗斯统一电力公司，2005. 10]DL735-2001,电力系统安全稳定导则[S] 确保电网的安全运行是电网工作者的神圣使 [11】王梅义，吴竞昌，蒙定中.大电网系统技术（第二版）M.北京： 命，制订各种完善的技术方案是确保电网安全的重 中国电力出版社，2000. 要基础。本文在讨论电网安全工作的重点时就提出 电网安全是一项巨大的系统工程，设备与调度管理 收稿日期：2005-11-03
第 29 卷 第 22 期 电 网 技 术 13 户”的重要性，并指责电网企业的变电站值班员“没 有表现出主动性”，但在整改措施中又提到要与莫 斯科政府共同制定使负荷控制生效的程序。再次是 负荷控制的基本要求，其一是调度所拥有的负荷控 制量要满足各种严重事故的要求；其二是负荷控制 的有效性与快速性要足以抵御重大事故的蔓延。 对此，上海电网既有惨痛的教训（1996 年的 “5.17”事故）也有成功的经验（2004 年的“8.16” 事故），今后将继续在以下几方面做好工作： 1）调度事故处理手段的精细化管理。在上海 市政府的大力支持和批准下，上海电网将负荷控制 手段列入三份名单：《超供电能力拉路名单》、《紧 急减负荷程序表》、《拉停 220 千伏主变名单》。尤 其是《拉停 220 千伏主变名单》得到了市长常务会 议的批准，使调度在发生危及电网安全的事故时拥 有极端的负荷控制手段。根据实际需要允许拉停的 主变台数已由 2004 年的 12 台增加到了 21 台，占 上海 220kV 降压变压器的 12%。 2）大力推进负荷拉停的自动化遥控操作。调 度事故处理在某种意义上是在和时间赛跑，要在事 故蔓延之前将负荷控制到一个安全的水平，因此快 速拉停负荷非常重要。至今上海电网已有 27 座 220kV 变电站全面进行了综合自动化的建设与改造 工作，实现了全站开关遥控功能，满足了集控站对 受控站实施开关遥控操作的要求。2004 年，各供电 公司对 35kV 变电站出线全部实现了遥控操作，以 配合变电站的快速拉限电工作。2005 年，市东供电 公司的浦东区调实现了遥控操作批处理功能，可在 紧急拉负荷时根据所需紧急拉负荷容量实现预定 批量线路遥控操作，大大提高了处理速度。 3）认真开展灾变情况下电网快速恢复方案的 研究。上海市电力公司在 2001 年正式启动了“上 海电网灾变下的快速恢复方案”项目并完成了理 论研究，自 2003 年底开始，根据理论研究成果， 上海市电力公司以闸北燃气轮机作为黑启动机组 成功地进行了三个阶段的黑启动现场试验，取得 了大量宝贵的经验和数据，初步形成了满足实战 要求的黑启动方案。 6 结束语 确保电网的安全运行是电网工作者的神圣使 命，制订各种完善的技术方案是确保电网安全的重 要基础。本文在讨论电网安全工作的重点时就提出 电网安全是一项巨大的系统工程，设备与调度管理 仅是其中的一个方面，还有许多其它因素。作为一 线技术人员与电网管理者，须常怀敬畏之心，“如 履薄冰，如临深渊，如坐针毡”，认认真真地吸取 各次事故教训，做好各项基础工作，按照国家电网 公司“三抓一创”的工作思路，为实现“一强三优” 现代公司的目标而努力工作。 参考文献 [1] 印永华，郭剑波，赵建军，等．美加“8.14”大停电事故初步分析 以及应吸取的教训[J]．电网技术，2003，27(10)：8-11,16． Yin Yonghua，Guo Jianbo，Zhao Jianjun et al．Preliminary analysis of large scale blackout in interconnected North America power grid on August 14 and lessons to be drawn[J]．Power System Technology， 2003，27(10)：8-11,16． [2] 周孝信，郑健超，沈国荣，等．从美加东北部电网大面积停电事 故中吸取教训[J]．电网技术，2003，27(9)：1． Zhou Xiaoxin，Zheng Jianchao，Shen Guorong et al．Draw lessons from large scope blackout of interconnected North America power grid[J]．Power System Technology，2003，27(9)：1． [3] 胡学浩．美加联合电网大面积停电事故的反思和启示[J]．电网技 术，2003，27(9)：2-6． Hu Xuehao．Rethinking and enlightenment of large scope blackout in interconnected North America power grid[J] ． Power System Technology，2003，27(9)：2-6． [4] 何大愚．一年以后对美加“8.14”大停电事故的反思[J]．电网技术， 2004，28(21)：1-5． He Dayu．Rethinking over ‘8.14’ US-Canada blackout after one year[J]．Power System Technology，2004，28(21)：1-5． [5] 刘永奇，谢开．从调度角度分析 8.14 美加大停电[J]．电网技术， 2004，28(8)：10-15,45 Liu Yongqi，Xie Kai．Analysis on blackout of interconnected North America power grid occurred on Aug. 14, 2003 from the viewpoint of power system dispatching[J]．Power System Technology，2004， 28(8)：10-15,45． [6] 赵希正．强化电网安全 保障可靠供电——美加“8.14”停电事件 给我们的启示[J]．电网技术，2003，27(10)：1-7． Zhao Xizheng．Strengthen power system security to ensure reliable delivery[J]．Power System Technology，2003，27(10)：1-7． [7] U.S.-Canada Power System Outage Task Force．Causes of the August 14th blackout in the United States and Canada[R]． Canada ： U.S.-Canada Power System Outage Task Force，2003． [8] 唐葆生．伦敦南部地区大停电及其教训[J]．电网技术，27(11)： 1-5,12． Tang Baosheng．Blackout in South of London and its lessons [J]．Power System Technology，27(11)：1-5,12． [9] 俄罗斯统一电力公司．莫斯科 5.25 大停电事故调查报告[R]．莫斯 科：俄罗斯统一电力公司，2005． [10] DL 735-2001，电力系统安全稳定导则[S]． [11] 王梅义，吴竞昌，蒙定中．大电网系统技术（第二版）[M]．北京： 中国电力出版社，2000． 收稿日期：2005-11-03
14 阮前途：确保上海电网安全运行的若干思考 Vol.29 No.22 作者简介： 阮前途(1965-)，男，硕士，高级工程师，EMBA,上海市电力公 司副总经理，主要研究方向为电力系统稳定控制与运行管理
14 阮前途：确保上海电网安全运行的若干思考 Vol. 29 No. 22 作者简介： 阮前途（1965-），男，硕士，高级工程师，EMBA，上海市电力公 司副总经理，主要研究方向为电力系统稳定控制与运行管理