纽约大停电或为系统故障所致

如果世界末日来了，会是什么样子？

当地时间7月13日，被称为“宇宙中心”的美国经济文化中心、纽约市的*商务区、联合国总部以及世界500强企业的总部所在地曼哈顿，陷入了由停电引发的“末日之夜”。

根据美国许多媒体的报道，停电区域主要集中在曼哈顿中城和上西部的部分地区。南北从第40街延伸到第72街，东西从曼哈顿岛最西端延伸到第五大道。纽约市议会议长克里·约翰逊在推特上说，停电源于曼哈顿西49街一个变电站的“重大故障”。然而，美国电力供应商联合爱迪生公司的首席执行官说，停电的原因仍然需要充分分析。

事实上，这次停电不是纽约历史上的第一次。1977年，纽约也发生了大规模停电，这次停电恰逢纽约停电42周年。这些事故不禁让公众质疑，作为美国高度发达的技术，为什么会出现这样的停电？类似的停电会在中国发生吗？为此，《中国科学》邀请了相关电力专家对其进行解读。

或者设备老化和系统故障

针对网上讨论的“纽约大停电”，天津大学电气自动化与信息工程学院院长、科技部智能电网重点研发计划专家王成山认为，此次大停电规模不大，属于城市电网局部大停电，由于对用户的高度关注，具有较大的社会影响。

他说，专业意义上的“大规模”停电通常是指跨区域高压电网的停电，包括高电压等级、影响范围广和长时间停电的输电系统。

“虽然我们还没有看到任何专业的技术分析报告，但对受停电影响的用户数量和停电时间的分析应该属于城市配电系统停电的范畴。尽管在城市电网中，同样规模的停电时有发生，但在像纽约这样的世界经济中心，尤其是在像曼哈顿这样的重要地区，发生这种情况还是有些不可思议。”王成山说。

根据城市电网的设计理念，对于重要区域，一般要保证有2-3条供电路径，一条路径有问题，其他路径也能保证正常供电，甚至两条路径都有问题，只有一条路径能保证供电。这次停电违反了这个原则。

根据王成山的分析，停电可能是由于设备老化和配电网自动化系统运行不正常造成的。

“美国的许多电网设备已经使用了几十年。由于各种原因导致设备故障是正常的。关键是配电自动化系统应及时切换供电路径，确保故障后的供电，否则将发生大规模停电。需要以更专业的方式进一步分析此次停电的具体原因。”他说。

"我们把安全和稳定放在第一位。"

事实上，就城市电网而言，中国也经常停电。根据专业指数分析，中国城市电网的平均年停电时间仍远低于发达国家的一些城市。然而，就影响广泛的大电网停电而言，近年来在中国还没有发生。

王成山说，美国最有影响的停电是2003年8月14日的停电，当时几个州同时被切断。如果我们必须将中国的电网与美国的电网进行比较，确实有许多不同之处。不仅在技术层面上存在差异，而且管理模式和运行模式也大不相同，后者也会导致不同的电网运行结果。

与中国的集中运行监管模式不同，美国电网由多个独立运营商监管。在遵循安全准则的前提下，各运营商将利用市场机制追求电网资产的最大化利用。当许多运营商想要最大化他们的利益时，一旦电网偶尔发生故障，故障范围可能由于不良协调而扩大，最终可能演变成停电事故。

相比之下，由于我国把安全和稳定放在首位，当偶尔出现严重故障时，我们可以采取果断措施，如切断发电机，切断负载和隔离故障电网。调度命令更加简洁高效，在避免电网停电方面有一定优势。然而，中国电网的正常运行效率或电网资产的利用水平低于美国。这一点仍然需要改进。

此外，中国还在电网设施上投入了大量资金。王成山表示，20年来，为了提高城市电网的供电可靠性，中国每年投入近1000亿元用于城市电网的建设和改造，城市电网的几乎所有设备都得到了更新，城市电网结构的灵活性大大提高，控制措施更加先进。所有这些都是中国城市居民没有停电感的原因。

防控“三道防线”

“从技术、设备和管理水平来看，我国电网已接近世界一流水平，特别是在输电方面，我国已经远远领先于世界。”清华大学电子工程与应用电子技术系教授张伯明说。

他告诉《中国科学报》，中国在电网正常运行的预防和应急控制方面做了大量工作，并有一套“三道防线”来保证自动化系统。

第一道防线是稳态条件下的调度控制。依靠快速可靠的继电保护和有效的预防性控制措施，确保电网稳定运行，保证电网在单一故障发生时正常供电。

第二道防线是采用稳定的控制装置和切机、切负荷等应急控制措施，确保电网在发生低概率严重故障时能够继续稳定运行。也就是说，当电网进入紧急状态时，有一个稳定的控制。

第三道防线是设置失步断开、频率和电压紧急控制装置。当电网遭遇多次低概率、稳定性被破坏的严重事故时，依靠这些装置来防止事故扩大和防止大规模停电。

“基本上，前两道防线可以确保系统不进入第三道防线，即城市大规模停电。依靠三道防线，中国在过去20年里没有经历过大规模停电。”张伯明说，中国的系统允许国家对电网进行全面调度控制。这种统一调度非常有利于防止电网停电。

张伯明说，即使有大规模停电，地方各级调度部门都有计划。“万一停电，在什么范围内，到什么程度，应该采取什么措施？部门有相应的程序。按照计划，电网部门逐步扩大了恢复范围，最终恢复了整个电网的供电。恢复供电的具体时间和采取的措施将取决于实际情况。”

“一般来说，对于更重要的负载，当设备发生故障而失去电源时，您可以切换到备用电源线来维持电源，这样恢复时间会更快。如果没有储备，应紧急动员新设备或修理故障设备。”中国科学院电气工程研究所研究员肖立业告诉《中国科学日报》。

随着“智能电网”概念的提出，我国也逐步升级和优化了现有的电网系统。通过应用先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法和先进的决策支持系统技术，实现了电网可靠、安全、经济、高效、环保和安全使用的目标。

张伯明团队开发“复杂电网自动调节关键技术及应用——协同无功电压自动控制系统”项目已有20余年，构建了复杂电网自动调节协同电压控制技术体系和标准，开发了完全自主知识产权的无功电压自动控制系统，并于去年获得国家科技进步奖一等奖。

“这项研究可以实时调整电力系统的电压，使电网能够在经济和安全的状态下运行。当然，它也可以在防止停电方面发挥作用。”张伯明。