3)事故恢复
事故发生后,TEIAS立即开始系统的恢复计划:根据9个区域管制中心(RCC)将系统分成9个孤岛来进行黑启动,并在国家控制中心(NCC)的协调下完成整个联网。恢复过程中同时采用自下而上和自上而下两种方法。
停电后18分钟,Trace地区从保加利亚获取电能开始恢复供电,然后与AnatoliaRCC西北地区同步;其他区域开始黑启动。11:11,停电后一个半小时,Trace地区50%恢复供电。16:12,土耳其东部系统和西部系统恢复连接,并且与欧洲大陆同步电网恢复同步。至此,土耳其电网已恢复80%供电。剩下区域随着可用发电厂的启动逐步恢复供电。
2.事故教训
1)事故前关键线路停运,运行方式安排不合理
事故前,位于土耳其东西向输电走廊关键中部的4回400kV线路停止运行,长输电距离(1300km)和所有串联电容器的退出运行导致东西向传输阻抗很高。在这种电网情况下,东部的高水力发电功率以及相对较高的输送到西部的功率,系统并不满足N-1的动态安全标准,输送功率最高的Kursunlu-Osmanca线路因为过载跳闸引起功角失稳,最终导致系统解列。
2)保护配置不协调
Kursunlu-Osmanca线路长206km,在最不利的环境条件下其连续电流承载能力可以达到2350A。而实际上,根据距离继电器第五区的设置,Kursunlu-Osmanca线路的运行电流受限于Osmaca变电站处断路器的额定电流,这导致Kursunlu-Osmanca线路在运行电流达到1820A时就因距离保护动作跳闸,从而导致东西向联络断面的剩余7回400kV线路在短时间内相继跳闸,最终土耳其电力系统解列。
3)源网协调能力不足
在西部系统从欧洲互联电网解列后的频率衰减暂态过程中,几台大型热电发电机组违反土耳其电网的并网准则,在频率高于47.5Hz时与系统断开连接。由于在严重的机电暂态过程中若干发电厂的稳定性降低,需要低频减载更大数量的负荷来补偿前述不合规则的发电机解列带来的负面影响。
4)紧急控制水平有待加强
对于土耳其电力系统3月31日停电事故前的系统配置和特定潮流来说,西部系统21%和东部系统42%的负荷和发电间巨大的不平衡功率,是一个巨大的挑战。土耳其电网当前使用的保护方案,并不适合在这种极端的不平衡状态下来维持系统的稳定性。
5)缺乏电网动态分析和安全评估能力
NCC目前没有可靠的在线自动事故分析。TEIAS最新的潮流和功角稳定计算分析表明,所有400kV联络线和串联电容器组均投入运行时,从东部输送到西部的功率可以达到约8000MW,符合ENTSO-E为欧洲互联电网规定的(N-1)稳态和动态安全标准。
3.事故根本原因解析
土耳其的长输电距离及其电网位置处于欧洲大陆系统的东部尾端,只在西北边境与欧洲互联,这导致土耳其电网比欧洲大陆其他国家的电网更薄弱。事故发生前,东西向联络通道上多回关键输电线路停运,大幅削弱了土耳其电网的网架结构,为大停电事故的发生埋下了隐患。
“3˙31”停电事故前,东部水力大发,东西向联络线从东至西输送的功率为4700MW,占东部和西部负荷的比例分别为42%和21%,东西向联络线断面重载,系统处于运行极限,线路输送功率达到热稳定极限。由于东西向联络线通道不满足N-1安全准则的基本运行要求,导致一条线路达到热稳定极限跳开后,系统功角稳定破坏,这也是此次大停电事故发生的首要原因。
土耳其电网重要联络线断面没有装设必要的安全稳定控制装置,在系统处于运行极限状态下,在发生故障时,不能及时采取切机、切负荷、主动解列等有效措施,来保证系统的安全稳定运行和系统解列后的稳定,这是造成事故扩大的主要原因。
在西部系统从欧洲互联电网解列后的频率衰减暂态过程中,几台大型热电发电机组违反土耳其电网的并网准则,在频率高于47.5Hz时从系统解列,从而加剧了系统频率的恶化,这也是造成事故扩大的重要原因之一,最终导致西部系统崩溃。
4.对我国电网安全稳定运行的启示
1)关键线路或设备检修时合理安排电网运行方式
系统中的关键设备或线路检修可能引起运行情况发生较大变化,系统对用户供电的可靠性将降低,为保证安全、稳定地向用户供电,应在全面分析电网运行情况的基础上,合理安排电网的运行方式,确定设备或线路检修是否可行,消除事故隐患,降低电网运行风险,提高电网在正常、检修、事故后等方式下抵御故障冲击的能力。
2)加强运行方式分析,确保电网满足N-1安全稳定标准
我国应严格按照《电力系统安全稳定导则》规定的安全稳定标准进行计算分析,切实保证系统运行满足最基本的N-1原则,同时满足第2级和第3级安全稳定标准的要求。
3)加强电力系统安全稳定“三道防线”建设
要充分利用信息、计算与控制领域的最新技术,加强电力系统安全稳定的三道防线建设,构建防止电力系统发生稳定破坏和大面积停电的电力系统安全稳定超级防线,保障我国大规模交直流混联电力系统的安全稳定运行。
4)加强源网协调管理
随着大电源、大电网的不断发展,我国应继续加强源网协调的管理,进一步规范机组并网准入管理工作;加强源网协调规范标准的制定与执行;形成源网协调常态机制,培养技术队伍;开展限制/保护定值实测试点工作。在保障电源安全的基础上,并在电源能力范围内,充分发挥电源对电网安全稳定运行的支撑能力。
5)建立有效的故障应急与恢复措施预案机制
我国应结合电网运行的实际情况,制定规范有效的事故处理预案,在电网出现紧急情况下给事故处理者提供有效的指导,保证电网事故处理的准确、有效、迅速,最大程度减少大面积电网稳定破坏造成的影响和损失。此外,依靠电网调度统筹协调好电网、电厂、用户之间的恢复进度,保证事故处理机制的协调运行,避免在电网恢复过程中发生次生灾害。
5.结语
电网大停电事故会造成巨大的经济损失和严重的社会影响。本文对“3•31”土耳其大停电事故的发展经过、恢复过程及事故发生原因进行了详细介绍,并对大停电发生的根本原因进行了解析,在总结土耳其大停电事故经验教训的基础上,提出了大停电对我国电网安全稳定运行的几点启示。首先,应在关键线路或设备检修时合理安排电网运行方式,提高电网调控能力;其次,应加强运行方式分析,确保电网满足N-1安全稳定标准;全面加强并网电厂源网协调管理工作;最后建立有效的故障应急和恢复措施预案机制,进一步降低我国发生大停电事故的风险。