关键词:伦敦大停电;电网;安全;电力系统1引言
今年夏季美加电网、英国伦敦南部电网和瑞典、丹麦等先后发生了几次有着重要影响的大面积停电事故。伦敦南部地区的停电是一个典型的由技术问题引起的事故,全面了解和分析这次事故,吸取经验教训,对于我们今后的电网运行有着积极的意义。
2003年8月28日,英国国家电网公司所属的伦敦南部电力传输系统出现故障,导致该系统从18:20至18:57电力供应中断。停电影响了EDF能源公司的410000个用户,事故主要发生在伦敦南部地区,东至Bexley,西至Kingston,北至Bankside,南至Beckenham,停电共损失负荷724MW,约为当时整个伦敦负荷的20。
这次大面积停电事故发生在下班高峰期,严重影响了伦敦地铁和铁路运营,给地铁和地面交通带来了严重混乱,许多地区交通信号灯和路灯熄灭,近三分之二地铁运营中断,约50万乘客受到影响。虽然从其他输电系统向EDF能源公司配电系统的供电在37min内恢复,但伦敦电力供应全面恢复花费了近1h的时间。伦敦的许多市民对这次停电事故极为不满,伦敦市长认为这起事故是“完全不能容忍的”。
2事故起因及过程
2.1伦敦南部输电系统
英国国家电网公司的输电系统是一大型电网,为整个英格兰和威尔士输送电能。该输电系统连接主要发电站,并向地区性配电网络系统送电,电压等级为400kV和275kV。英格兰和威尔士输电系统的高峰负荷在54400MW左右,大伦敦地区负荷大约为整个输电系统负荷的20。
伦敦中央地区没有大型发电站直接与输电系统连接,但在伦敦附近的Barking、Grain、Littlebrook和Kingsnorth都有大型发电站。输电系统将这些发电站和更远方发电站的电力输送到伦敦。伦敦南部WimbLEDon至Littlebrook的275kV输电网络示于图1。2.2事故前的运行方式
2003年8月28日傍晚,伦敦南部地区输电系统正常运行,所有变电所都在安全的方式下运行,提供着正常的负荷,约1100MW左右,此时该系统安排了几条线路停电检修。Wimbledon、NewCross和Hurst等受影响的变电所连接在其他的两条输电线路上,以保证在一条线路故障的情况下不中断供电。图2为图1虚线框中输电系统的简单示意图。
2.3事件经过
事件是从8月28日18:11开始的,此时的系统运行方式和电力潮流如图3所示。当时位于Wokingham的国家电力控制中心(NationalControl)收到了Hurst变电所变压器或并联电抗器的“瓦斯继电器报警”信号,它表明设备中的油产生了大量气体,可能导致严重的设备故障。
EDF能源公司确认,他们已经将配电系统的负荷从这台变压器倒换出去。由于这些配电系统仍将与Hurst的其他2台变压器连接,将不会对EDF能源公司的其他设备有任何影响。
18:19,Littlebrook至Beddington&Kemsley的线路合闸。这一运行方式的改变,可保证Littlebrook变电所潮流在Hurst和Littlebrook1号线路切除时,使Hurst的3号变压器和并联电抗器退出运行。
18:20,Hurst的两个断路器断开,使变压器和并联电抗器退出运行,此时Hurst和NewCross变电所由275kVWimbledon变电所供电,并依赖于单一的Wimbledon至NewCross的2号线路供电,此时的输电系统见图4。 紧随着Hurst两个断路器的断开,Wimbledon和NewCross之间的2号线路的自动保护继电器动作,自动地将Wimbledon的两个断路器跳开,并使Wimbledon向NewCross送电的2号线路退出运行。这个动作,将NewCross、Hurst和Wimbledon变电所的一部分从系统中解裂出来。NewCross和Hurst失去全部负荷,Wimbledon向EDF能源公司供电的132kVWimbledon变电所也失去35的负荷。Wimbledon的两台变压器继续向132kVWimbledon变电所供电。此时输电系统的结构和状态如图5所示。
事件发生后,EDF能源公司通过倒换配电系统的运行方式将132kVWimbledon变电所的72MW负荷转移到其他的电源点上。
18:21,国家电力控制中心和EDF能源公司研究停电和受影响的变电所的问题。
18:22,现场工程师被派往Wimbledon、NewCross和Hurst变电所进行调查,帮助恢复送电。
18:23,国家电力控制中心开始了一系列恢复其他系统安全性和恢复送电的操作,决定维持Wimbledon至NewCross2号线路停电,一直到查明继电器动作原因为止。如果恢复其送电,很可能再次发生自动退出运行的情况。
18:25,系统安排隔离Wimbledon至NewCross的2号线路,同时在Wimbledon变电所将先前由继电器自动断开的两台断路器合上,全面带电。这些措施重新保证了输电系统抵御再次故障的能力,减少了进一步停电的可能。由于对继电器动作原因不明,重新带电的变压器没有立即向EDF能源公司的132kVWimbledon变电所恢复送电,但Wimbledon的两台变压器能够承担在整个事故中仍然剩余的全部负荷。
在18:25重新保证系统的安全之后,恢复的策略是从Littlebrook开始使网络重新带电,这需要一系列复杂的操作来为输电和配电系统做准备,并小心地操作电缆线路,控制电压,以减小进一步故障的风险。
到18:30,经过进一步调整系统运行方式,Hurst和NewCross变电所的第一段重新带电。
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