雷傲宇，周劍，梅勇，涂亮，王宏，李家璐

(1. 中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣州 510663；2. 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，廣州 510663)

0 引言

大停電是指由于自然災(zāi)害、電力安全事故和外力破壞等原因造成區(qū)域性電網(wǎng)、省級電網(wǎng)或城市電網(wǎng)大量減供負(fù)荷和大量供電用戶停電，對人民生活、社會經(jīng)濟(jì)乃至國家安全造成影響和威脅的事件。對于大停電的量化標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)國家有所不同，國際上一般把每次電力負(fù)荷損失在8 GW以上的停電事故定義為重大停電[1]；《國家大面積停電事件應(yīng)急預(yù)案》對大停電設(shè)立了特別重大、重大、較大及一般四級標(biāo)準(zhǔn)[2]。

近年來，國際上陸續(xù)發(fā)生多起影響深遠(yuǎn)的大停電事故。2018年“3·21”巴西大停電[3 - 4]，由于保護(hù)整定失誤和穩(wěn)控系統(tǒng)拒動，損失負(fù)荷約21.73 GW，巴西北部和東北部14個(gè)州受到嚴(yán)重影響。2019年“3·7”委內(nèi)瑞拉大停電[5 - 7]，疑似遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊、外部攻擊或廊道失火，全國23個(gè)州中一度有21個(gè)州失去電力供應(yīng)，影響接近3 000萬人，占全國總?cè)丝?5%以上，持續(xù)時(shí)間4～5 d。2019年“6·16”阿根廷烏拉圭大停電[8]，由于穩(wěn)控系統(tǒng)拒動，阿根廷、烏拉圭幾乎全國停電，影響約4 800萬人，同時(shí)波及與阿根廷相連的巴拉圭、智利、巴西部分地區(qū)。2019年“8·9”英國大停電[9 - 11]，由于海上風(fēng)電、分布式光伏及氣電等多機(jī)組連鎖脫網(wǎng)，停電區(qū)域涉及英格蘭以及威爾士大部分區(qū)域，約有100萬用戶受到停電影響。2020年“12·28”墨西哥大停電[12]，由于山火導(dǎo)致同走廊兩回線路跳閘，引發(fā)連鎖故障，事故蔓延擴(kuò)大，最終導(dǎo)致包括首都墨西哥城在內(nèi)的12個(gè)州1 030萬用戶受到停電影響，損失負(fù)荷約8.7 GW。2021年“1·9”巴基斯坦大停電[13]，由于人為誤操作并且出現(xiàn)保護(hù)拒動，全國電網(wǎng)完全崩潰，影響約2.2億人口，損失全部負(fù)荷約11.27 GW。2021年2月，美國得州經(jīng)歷了連續(xù)極端低溫天氣誘發(fā)的大停電事故，停電期間最大切負(fù)荷約20 GW，最嚴(yán)重時(shí)超過480萬用戶遭遇停電[14 - 15]。

大停電事故對于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會沖擊巨大，長時(shí)間大停電將威脅社會秩序和導(dǎo)致人道主義災(zāi)難，其損失、后果和影響難以估量。分析國際國內(nèi)大停電事故的深層次原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提煉事故啟示，有助于電力領(lǐng)域?qū)W者和工程人員加強(qiáng)對電網(wǎng)安全運(yùn)行認(rèn)識，提高對電網(wǎng)本質(zhì)安全的理解，在電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行過程中對照查擺類似風(fēng)險(xiǎn)并落實(shí)防范，切實(shí)提升電網(wǎng)預(yù)防和抵御事故風(fēng)險(xiǎn)能力，有效防范大面積停電。

2022年3月3日上午9點(diǎn)16分左右，中國臺灣電網(wǎng)發(fā)生大面積停電事故，損失負(fù)荷約8.46 GW，停電用戶約549萬戶，涉及臺灣地區(qū)幾乎所有城市，成為中國臺灣電網(wǎng)自1999年“9·21”大地震后最嚴(yán)重的大停電事故。本文首先介紹了中國臺灣電網(wǎng)的基本概況，然后基于相關(guān)報(bào)道和調(diào)查報(bào)告分析了事故過程及原因，進(jìn)而對比分析近年來4次中國臺灣電網(wǎng)大停電事故，最后總結(jié)提出事故啟示。

1 中國臺灣電網(wǎng)基本情況

中國臺灣電網(wǎng)為典型的島嶼型電網(wǎng)，目前還未與其他省級電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，由于人口和經(jīng)濟(jì)活動主要位于西部沿海，電源、網(wǎng)架及負(fù)荷主要分布在西部沿海的北、中、南地區(qū)[16]。

1.1 電網(wǎng)概況

中國臺灣電網(wǎng)額定頻率為60 Hz，主干輸電網(wǎng)電壓等級為345 kV，電網(wǎng)主要位于西部沿海區(qū)域，其中南北6回345 kV輸電線路(三路同塔雙回線)在西部沿海構(gòu)成了帶狀主網(wǎng)架，并由北至南形成龍?zhí)丁⒅绣?、龍崎等北、中、?個(gè)345 kV樞紐變電站，如圖1所示。為控制短路電流和分散風(fēng)險(xiǎn)，正常運(yùn)行方式下，龍?zhí)丁⒅绣?、龍崎等南北路徑上關(guān)鍵變電站采用分站運(yùn)行。截至2021年底，全網(wǎng)共有34座345 kV變電站，345 kV輸電線路長約4 300 km。

圖1 中國臺灣電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Diagram of Chinese Taiwan Power Grid

1.2 電源情況

截至2021年底，中國臺灣電網(wǎng)總裝機(jī)規(guī)模51 155 MW，其中火電占比達(dá)67.7%(包括燃?xì)?5.9%、燃煤28.7%、燃油3.1%)，水風(fēng)光等可再生能源占21.6%，核電占5.6%，抽水蓄能占5.1%。2021年，全網(wǎng)發(fā)電量為248.8 TWh，其中火電占比達(dá)79.6%(包括燃?xì)?2.5%、燃煤35.5%、燃油1.6%)，可再生能源占6.3%，核電占10.8%，熱電聯(lián)產(chǎn)占2.0%，抽水蓄能占1.3%。

1.3 負(fù)荷概況

中國臺灣電網(wǎng)北部以臺北、新北、新竹為負(fù)荷中心，中部以臺中為負(fù)荷中心，南部以高雄、臺南為負(fù)荷中心，其中高雄市和屏東縣位于345 kV龍崎站以南的供電區(qū)域。2021年，全網(wǎng)最大負(fù)荷為38.84 GW，歷年最大負(fù)荷一般出現(xiàn)在炎熱的7月。

2 大停電事故過程及影響

本文根據(jù)本次大停電事故調(diào)查報(bào)告[17]，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際規(guī)律，梳理本次大停電事故過程。

2.1 事故前運(yùn)行方式

3月3日事故發(fā)生前，中國臺灣電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)到28.5 GW，系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約7 GW。

作為中國臺灣電網(wǎng)第三大發(fā)電廠，興達(dá)電廠位于電網(wǎng)南部，裝機(jī)容量4 325 MW，包括2個(gè)開關(guān)場共4臺燃煤機(jī)組(裝機(jī)2×500 MW+2×550 MW)、5臺燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組(裝機(jī)5×445 MW)。興達(dá)電廠分廠運(yùn)行，興達(dá)南、北開關(guān)場均采用3/2接線方式，開關(guān)場之間有聯(lián)絡(luò)線，正常運(yùn)行方式下不投入，開關(guān)場設(shè)備為GIS，具體接線方式如圖2所示。事故前，興達(dá)電廠2號煤機(jī)根據(jù)環(huán)保要求，停機(jī)開展年度檢修，為配合2號煤機(jī)檢修，興達(dá)北開關(guān)場3540斷路器、3541隔離開關(guān)轉(zhuǎn)檢修開展維護(hù)保養(yǎng)工作。

圖2 興達(dá)電廠開關(guān)場單線圖Fig.2 Single line diagram of switch yard in Xingda Power Plant

中國臺灣電網(wǎng)在龍崎站北面構(gòu)成6回345 kV線路的南北大斷面：南科-龍崎北雙線、嘉民-龍崎南線、中寮南-彌力線、天輪-龍崎北線、天輪-龍崎南線。因天輪-龍崎北線、天輪-龍崎南線、龍崎南-仁武線、興達(dá)南-龍崎南線停電檢修，為確保系統(tǒng)可靠性，龍崎南、北開關(guān)場聯(lián)絡(luò)線投入。因興達(dá)南-龍崎南線路停電檢修，興達(dá)南開關(guān)場僅剩興達(dá)南-路北線送出，為避免線路故障導(dǎo)致興達(dá)南開關(guān)場的燃機(jī)全失，興達(dá)南、北開關(guān)場聯(lián)絡(luò)線投入。事故前龍崎站近區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 事故前龍崎站近區(qū)345 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Diagram of 345 kV power grid in the vicinity of Longqi substation before the blackout

2.2 事故過程

1)興達(dá)北開關(guān)場中，1號母線與3541隔離開關(guān)共用GIS氣室，3540斷路器為單獨(dú)GIS氣室。2月28日興達(dá)電廠現(xiàn)場人員檢查發(fā)現(xiàn)3540斷路器某相GIS氣室內(nèi)部顯示有水汽，3月2日將內(nèi)部六氟化硫(SF6)絕緣氣體抽出進(jìn)行水分去除處理，且在故障發(fā)生前還未回充SF6，因此3540斷路器某相GIS氣室絕緣能力沒有達(dá)到正常狀況。

2)3540斷路器1號母線側(cè)的3541隔離開關(guān)在2號煤機(jī)年度檢修期間更換控制元件，3月3日事故當(dāng)天，興達(dá)電廠現(xiàn)場人員根據(jù)工作安排開展3541隔離開關(guān)的投切測試。操作投入3541隔離開關(guān)前，沒有確認(rèn)3540斷路器GIS氣室的SF6壓力和狀態(tài)。

3)09：16，3541隔離開關(guān)投入，由于相鄰的3540斷路器某相氣室內(nèi)部未回充SF6氣體(斷路器導(dǎo)體與GIS殼體電氣距離不足)，經(jīng)初步分析，1號母線可能通過3541隔離開關(guān)合閘間隙和3540斷路器導(dǎo)體與殼體間隙等2個(gè)串聯(lián)間隙閃絡(luò)放電，形成“3541隔離開關(guān)合閘弧道”和“3540斷路器沿面閃絡(luò)弧道”雙弧道串聯(lián)導(dǎo)致的單相短路故障。故障形成過程如圖4所示。

圖4 故障形成過程示意圖Fig.4 Diagram of the fault formation process

4)故障應(yīng)由1號母線的母差保護(hù)動作切除，但3541隔離開關(guān)由開啟至完全閉合約需7 s，初始閃絡(luò)短路電流較小且持續(xù)一段時(shí)間，未達(dá)到母差保護(hù)動作定值，但達(dá)到CT斷線定值(一般整定為母差電流小于CT額定電流，持續(xù)5 s)，報(bào)CT斷線告警并閉鎖母差保護(hù)。隨著后續(xù)閃絡(luò)短路電流逐漸增長，由于母差保護(hù)已經(jīng)閉鎖而無法動作，導(dǎo)致故障蔓延、范圍擴(kuò)大。

5)隨后，興達(dá)北-龍崎北線、興達(dá)北-路北線后備保護(hù)動作跳閘，但興達(dá)開關(guān)場聯(lián)絡(luò)線、興達(dá)南-路北線、路北-龍崎南線后備保護(hù)未動作隔離故障，導(dǎo)致故障仍然蔓延至臨近的路北、龍崎、嘉民、南科、仁武、中寮等變電站，相關(guān)345 kV線路后備保護(hù)在沒有逐級配合的情況下動作跳閘，龍崎站以北線路全部跳閘，龍崎站以南部電網(wǎng)與中北部電網(wǎng)解列。線路跳閘時(shí)序情況見圖5和表1所示。

圖5 龍崎站近區(qū)線路跳閘圖Fig.5 Transmission lines tripping diagram in the vicinity of Longqi substation

表1 線路跳閘時(shí)序表Tab.1 Transmission lines tripping sequence

6)故障蔓延期間及電網(wǎng)解列前后，龍崎站以南的興達(dá)、南部、大林火電廠以及核能三廠，龍崎站以北的麥寮、嘉惠、森霸火電廠由于低壓、過速、低頻等原因，機(jī)組保護(hù)動作全部跳閘，損失電源約10.5 GW。

7)電網(wǎng)解列前，龍崎站近區(qū)南北6線斷面(其中4回線運(yùn)行，2回線檢修)潮流方向由南至北，發(fā)生解列后，龍崎站以南電網(wǎng)(主要供電高雄、屏東)系統(tǒng)頻率上升至61.2 Hz，隨著南部機(jī)組陸續(xù)跳閘，在損失大量電源后，南部電網(wǎng)頻率崩潰，系統(tǒng)全失。龍崎站以北的中北部電網(wǎng)由于損失電源，頻率最低降至58.79 Hz，觸發(fā)低頻減載切除負(fù)荷約4.35 GW。電網(wǎng)解列后的南部和中北部電網(wǎng)的系統(tǒng)頻率曲線如圖6所示。根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，全網(wǎng)負(fù)荷共計(jì)損失約8.46 GW。

圖6 故障期間中國臺灣電網(wǎng)頻率曲線Fig.6 Frequency curve of Chinese Taiwan Power Grid during the fault

2.3 恢復(fù)過程

1)大停電事故發(fā)生后，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)指揮相關(guān)水電廠、抽蓄啟動發(fā)電。

2)隨著水電增出力支援和嘉惠燃機(jī)重新并網(wǎng)，截至當(dāng)日11：27，中北部電網(wǎng)低頻減載的約400萬用戶全部復(fù)電。

3)南部電網(wǎng)由于區(qū)域內(nèi)各大電廠全停，重新啟動花費(fèi)較長時(shí)間，至21：31，南部電網(wǎng)約149萬用戶才全部復(fù)電，整個(gè)大停電事故持續(xù)時(shí)間約12 h。

2.4 事故影響

本次大停電事故是中國臺灣電網(wǎng)自從1999年“9·21”大地震以來最嚴(yán)重的停電事故，損失負(fù)荷超過2017年的“8·15”大停電和去年“5·13”大停電，也是興達(dá)電廠近一年內(nèi)引起的第三起大規(guī)模事故(2021年“5·13”和“5·17”)，停電用戶約549萬戶，停電造成約134萬戶一度停水，給民眾生活造成嚴(yán)重混亂。同時(shí)，62處高技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)中48處受到停電影響，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

3 大停電事故原因

本次大停電事故由興達(dá)電廠內(nèi)部開關(guān)場故障為開端，蔓延至多回主網(wǎng)線路跳閘、多個(gè)大容量電廠跳閘，最終導(dǎo)致南部電網(wǎng)解列并崩潰、中北部電網(wǎng)低頻減載，引發(fā)大面積停電。事故原因是多方面的，其中直接原因是人為誤操作，根本原因是保護(hù)防線不完善，深層次原因是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)存在缺陷。

3.1 直接原因

本次事故的直接原因是興達(dá)電廠開展斷路器檢修，現(xiàn)場工作人員在未回充斷路器GIS氣室SF6氣體的情況下，錯(cuò)誤投入相鄰隔離開關(guān)，導(dǎo)致絕緣不足閃絡(luò)放電，可能發(fā)生特殊形態(tài)的復(fù)雜發(fā)展性短路故障。根據(jù)興達(dá)電廠本次操作的檢修單，廠內(nèi)設(shè)備檢修時(shí)主要評估和關(guān)注可能直接影響機(jī)組跳機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)因素，對于操作隔離開關(guān)導(dǎo)致斷路器帶電的風(fēng)險(xiǎn)缺乏評估，操作前也未核實(shí)斷路器GIS氣室的SF6壓力，最終導(dǎo)致本次誤操作。

3.2 根本原因

本次事故的根本原因是保護(hù)防線不完善，存在電廠側(cè)保護(hù)拒動和電網(wǎng)側(cè)保護(hù)拒動、時(shí)序不匹配等問題。

電廠側(cè)，短路故障呈現(xiàn)復(fù)雜發(fā)展性特征，母差保護(hù)動作邏輯不合理或者母線保護(hù)定值整定存在問題，導(dǎo)致母差保護(hù)被閉鎖，最終出現(xiàn)主保護(hù)拒動的嚴(yán)重故障，同時(shí)興達(dá)電廠內(nèi)兩個(gè)開關(guān)場之間聯(lián)絡(luò)線未配置合理的后備保護(hù)，導(dǎo)致故障由北開關(guān)場蔓延至南開關(guān)場，并通過兩個(gè)開關(guān)場的3回出線蔓延至電網(wǎng)側(cè)。

電網(wǎng)側(cè)，根據(jù)保護(hù)的選擇性，在興達(dá)電廠母差保護(hù)未動作的情況下，應(yīng)該由電廠出線對端的345 kV路北站、龍崎站后備保護(hù)動作將故障隔離，但興達(dá)南-路北線后備保護(hù)未動作，導(dǎo)致故障未隔離在興達(dá)電廠內(nèi)部；同時(shí)，興達(dá)電廠近區(qū)5個(gè)345 kV變電站的線路后備保護(hù)缺乏逐級配合，存在無序動作跳閘問題，導(dǎo)致南部地區(qū)主網(wǎng)架遭到巨大破壞。

3.3 深層次原因

中國臺灣電網(wǎng)由于自然條件原因，輸電走廊、電源選址匱乏，發(fā)展過程中形成電源大型化和電網(wǎng)集中化的特點(diǎn)，南北三路6回345 kV主干線路承擔(dān)電力輸送，形成由北至南的龍?zhí)?、中寮和龍?個(gè)樞紐變電站，北、中、南部地區(qū)主要負(fù)荷和主要電源均通過3個(gè)樞紐變電站運(yùn)轉(zhuǎn)，過度集中導(dǎo)致樞紐站一旦發(fā)生故障將可能引發(fā)電網(wǎng)大面積停電事故。本次事故中，興達(dá)電廠故障未切除，故障蔓延至龍崎站，最終導(dǎo)致電網(wǎng)解列、大面積停電的嚴(yán)重后果，暴露出電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面的問題。

4 近5年大停電事故對比分析

近5年來，中國臺灣電網(wǎng)共發(fā)生了4次大停電事故，其中近一年已接連發(fā)生3次，充分暴露出網(wǎng)架規(guī)劃和運(yùn)行管理方面的深層次問題。

2021年5月17日，由于興達(dá)電廠1號煤機(jī)控制系統(tǒng)故障，跳閘損失500 MW電源，疊加當(dāng)日負(fù)荷創(chuàng)5月份歷史新高，系統(tǒng)備用不足，電網(wǎng)發(fā)生低頻減載，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)執(zhí)行1輪緊急分區(qū)輪流停電，共計(jì)損失負(fù)荷1. 53 GW，影響約104萬用戶。

2021年5月13日，由于電網(wǎng)南部345 kV路北站發(fā)生帶接地開關(guān)合隔離開關(guān)的惡性誤操作，興達(dá)電廠4臺機(jī)組跳閘，損失電源2.3 GW，電網(wǎng)低頻減載動作切除910 MW負(fù)荷，隨后系統(tǒng)備用不足，由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)執(zhí)行6輪分區(qū)輪流停電措施，最大限電約3.5 GW。本次大停電事故合計(jì)造成約462萬用戶停電。

2017年8月15日，電網(wǎng)北部大潭電廠由于現(xiàn)場違規(guī)作業(yè)，天然氣供氣突然中斷，導(dǎo)致該電廠6臺機(jī)組停機(jī)，損失電源4.16 GW，電網(wǎng)低頻減載動作切除3. 36 GW負(fù)荷，晚高峰時(shí)系統(tǒng)備用不足，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)執(zhí)行4輪緊急分區(qū)輪流停電措施，最大限電3.29 GW。本次大停電事故合計(jì)造成約592萬用戶停電。

近5年中國臺灣電網(wǎng)4次大停電事故對比分析如表2所示，大停電發(fā)生原因雖各不相同，但仍反映出了人為誤操作、系統(tǒng)運(yùn)行備用不足、電廠現(xiàn)場管理缺陷等共性問題。4次大停電均與大容量電廠直接相關(guān)，其中3次涉及興達(dá)電廠，暴露出運(yùn)行控制、保護(hù)管理、機(jī)組涉網(wǎng)性能、檢修作業(yè)等多方面頑固性問題，同時(shí)凸顯了電源過渡集中于少數(shù)幾個(gè)大電廠的問題。

表2 中國臺灣電網(wǎng)4次大停電事故比較Tab.2 Comparison of four blackouts in Chinese Taiwan Power Grid

5 事故啟示

隨著我國電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，新能源滲透率不斷提升，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，系統(tǒng)特性逐漸改變且日趨復(fù)雜[18 - 20]，各種可以預(yù)料和難以預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)明顯增多，傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)交織，增量與存量風(fēng)險(xiǎn)并存，大面積停電風(fēng)險(xiǎn)在當(dāng)前和今后一段時(shí)期將長期存在?！?·3”中國臺灣電網(wǎng)大停電事故反映出多方面問題，對于大電網(wǎng)防范大面積停電具有重要的啟示和借鑒作用。

1)堅(jiān)強(qiáng)合理的主網(wǎng)架是避免大停電事故的根本保障

中國臺灣電網(wǎng)在發(fā)展過程中形成了電源大型化和電網(wǎng)集中化的特點(diǎn)，雖采取了分廠、分站等分散風(fēng)險(xiǎn)的措施，但在檢修方式下需通過聯(lián)絡(luò)線合廠、合站，運(yùn)行方式復(fù)雜多變，系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)始終存在，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)性矛盾問題突出，大電廠、樞紐站近區(qū)故障極易造成嚴(yán)重后果，導(dǎo)致大面積停電。現(xiàn)代大電網(wǎng)中，直流輸電技術(shù)已成為大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電的主要選項(xiàng)之一[21 - 22]，大容量直流閉鎖、密集輸電通道或交直流交叉跨越點(diǎn)故障等重大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)對電網(wǎng)的威脅巨大。因此，電力發(fā)展應(yīng)堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃原則，統(tǒng)籌電源和電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)，優(yōu)化電源布局和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)輸電通道中間支撐和受端系統(tǒng)的主網(wǎng)架建設(shè)；同時(shí)電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)做到合理的分層分區(qū)、結(jié)構(gòu)清晰，加強(qiáng)區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)架和區(qū)域聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)，合理應(yīng)用電網(wǎng)柔性互聯(lián)新技術(shù)并考慮交直流通道優(yōu)化布局，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)可靠的主網(wǎng)架。

2)合理、可靠的三道防線是大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障

本次大停電事故中興達(dá)電廠母線差動保護(hù)拒動，同時(shí)相鄰站點(diǎn)后備保護(hù)出現(xiàn)拒動和缺乏逐級配合的問題，南部電網(wǎng)解列后第二、三道防線未能充分發(fā)揮作用防止系統(tǒng)崩潰，再次表明第一道防線快速切除故障，第二、三道防線保證系統(tǒng)穩(wěn)定、防止系統(tǒng)崩潰的極端重要性。主保護(hù)拒動將導(dǎo)致故障蔓延，穩(wěn)控系統(tǒng)拒動將導(dǎo)致穩(wěn)定問題擴(kuò)散，均可能產(chǎn)生連鎖故障、系統(tǒng)振蕩等大電網(wǎng)全局性失穩(wěn)，是威脅大電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)[23]，自從2016年以來一直被中國南方電網(wǎng)列為首要基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)。保障大電網(wǎng)安全應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)三道防線建設(shè)，技術(shù)上，應(yīng)加強(qiáng)特殊形態(tài)的復(fù)雜故障研究，特別是高阻性和發(fā)展性故障，分析保護(hù)動作邏輯和定值的適應(yīng)性；結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變化和保護(hù)裝置性能，持續(xù)研究完善后備保護(hù)優(yōu)化配合原則；加強(qiáng)含高比例新能源的交直流混聯(lián)大電網(wǎng)的穩(wěn)定特性研究，應(yīng)用機(jī)電、電磁暫態(tài)等多種仿真工具充分揭示系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)，對三道防線的配置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。管理上，應(yīng)強(qiáng)化設(shè)備分級和動態(tài)管控，定期開展重點(diǎn)廠站的保護(hù)及穩(wěn)控傳動試驗(yàn)；加強(qiáng)保護(hù)、穩(wěn)控裝置全生命周期管理，按照使用年限一般12 a的要求[24]，及時(shí)更新改造，提高保護(hù)、穩(wěn)控裝置可靠性；加強(qiáng)電網(wǎng)第三道防線低頻低壓減載、高頻切機(jī)容量的運(yùn)行監(jiān)視，確保實(shí)時(shí)運(yùn)行中可切容量滿足要求。

3)源網(wǎng)協(xié)同風(fēng)險(xiǎn)管控是保障大電網(wǎng)安全的重要基礎(chǔ)

本次大停電由電源側(cè)的興達(dá)電廠蔓延至電網(wǎng)側(cè)的龍崎站，2021年“5·13”大停電由電網(wǎng)側(cè)的路北站蔓延至電源側(cè)的興達(dá)電廠，最終電源和電網(wǎng)故障共同作用導(dǎo)致了大面積停電的后果，暴露出源網(wǎng)協(xié)同風(fēng)險(xiǎn)管控不到位的問題。隨著電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大、主力機(jī)組容量逐漸增加，大規(guī)模電力系統(tǒng)中大機(jī)組和大電網(wǎng)互為一體，源網(wǎng)相互作用及影響，源網(wǎng)之間需要廣泛的協(xié)調(diào)和正確的互動，才能共同保障大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定[25 - 26]。因此，技術(shù)上，應(yīng)加強(qiáng)源網(wǎng)協(xié)調(diào)配置技術(shù)和安全控制技術(shù)研究，特別是針對未來大規(guī)模新能源并網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)需求，應(yīng)盡快開展不同規(guī)模新能源滲透的系統(tǒng)特性研究，深入研究新能源機(jī)組并網(wǎng)試驗(yàn)技術(shù)以及涉網(wǎng)控制技術(shù)，進(jìn)一步完善、提升新能源涉網(wǎng)性能。管理上，應(yīng)加強(qiáng)發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)性能和涉網(wǎng)參數(shù)管理，嚴(yán)格落實(shí)新并網(wǎng)機(jī)組入網(wǎng)檢測要求，開展型式試驗(yàn)和現(xiàn)場涉網(wǎng)性能試驗(yàn)；大方式下系統(tǒng)運(yùn)行裕度更小、風(fēng)險(xiǎn)更大，應(yīng)定期在負(fù)荷高峰來臨前，開展大容量電廠和新能源場站風(fēng)險(xiǎn)隱患排查。

4)電氣誤操作人因風(fēng)險(xiǎn)防控需引起高度重視

本次事故的起因是興達(dá)電廠人為誤操作，暴露出興達(dá)電廠現(xiàn)場作業(yè)防誤管理存在重大缺失。人為誤操作常見于電網(wǎng)檢修方式下，可能會導(dǎo)致站內(nèi)三相短路等嚴(yán)重故障，在系統(tǒng)聯(lián)系已被削弱的情況下，對系統(tǒng)沖擊大，一旦發(fā)生將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。近年來，人為因素導(dǎo)致的電氣誤操作已經(jīng)成為大停電事故的主要誘因之一，因此降低電氣誤操作人因風(fēng)險(xiǎn)是提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、保障大電網(wǎng)安全的重要方面。技術(shù)上，目前電力領(lǐng)域人因可靠性研究較少、尚未形成系統(tǒng)的理論和分析方法[27]，應(yīng)盡快開展電氣誤操作人因可靠性理論研究，分析人為失誤機(jī)理和行為影響因素，建立人因失效模型，量化人為誤操作概率，為電氣誤操作人因風(fēng)險(xiǎn)防控提供理論依據(jù)和模型支撐。管理上，應(yīng)重點(diǎn)抓好重要廠站、復(fù)雜操作的風(fēng)險(xiǎn)管控，在關(guān)鍵輸變電設(shè)備檢修時(shí)落實(shí)掛牌監(jiān)督制度，嚴(yán)格做好檢修及工作票安全監(jiān)督管理，持續(xù)完善電氣五防技術(shù)裝備，將防誤閉鎖裝置納入電氣設(shè)備管理。

6 結(jié)語

“3·3”大停電事故是中國臺灣電網(wǎng)近年來損失負(fù)荷最多、停電時(shí)間最長、最嚴(yán)重的大停電事故，事故直接原因?yàn)槿藶檎`操作，但短路故障的形態(tài)和發(fā)展過程較為復(fù)雜，具有重要研究意義。本文初步梳理了事故過程，分析了保護(hù)配置、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面的問題，在對比分析近年來的大停電事故基礎(chǔ)上，總結(jié)提煉了事故啟示，對大電網(wǎng)持續(xù)加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管控、提升電網(wǎng)本質(zhì)安全具有重要的借鑒意義。