印度电网停电事故因素之电网“隐形超载”

2012年印度电网两天内连续两次超级大面积停电事故以及近年来美国、俄罗斯、意大利、巴西、日本、韩国、智利等国发生的大面积停电事故，对当地的经济社会造成灾害性影响。数据显示我国2012年上半年在深圳、海口、南昌、西安等大城市就发生11起电网大范围停电事故。针对频发的电网停电事故的原因，各国电力行业对事故分析基本上都用天气变化电负荷短时间激增，电力调度不及时，供电网结构不合理、设备老化、局部小事故应急预案不到位引发电网系统大范围崩溃等不能确定的理由来解释。

对于供电电网安全问题，每个国家、地区的职能部门都是非常重视的，工作人员也是很尽职的，在长期的电力系统建设当中基本都有完善的安全、技术保障体系。无论发达国家还是发展中国家电力系统的发电、输变电、配电环节都有非常先进的供电参数运行监测设备，及严格的电力调度操作规程。却仍然无法明确大面积停电事故发生演变过程，无法进行有效预警，在停电事故发生后仍然难以建立停电事故的数据模型，多年来发生的大多数重大事故原因没有定论。说明电网事故发生有一个相同事故隐患没有被认识。通过长期数字示波器电压探头电流波形直接采样技术的研究，认为电网普遍存在的隐形超载是导致停电事故发生的必然因数。

1、什么是电网隐形超载

电网隐形超载是指电网运行的每个电压周波时间内发生2-4次用电负荷大规模快速投切用电形成的瞬间超载运行现象，并且现有发电、供电系统配置的电参数监测仪表，电能质量分析仪均无法进行准确周期测量的一种电能质量问题。隐形超载产生的实质是用电负荷中有相当大的比例的非线性用电负载在每个电压周波的电压峰峰值时间段重复通断工作电流形成电力供需不平衡状态。根据小形发电机失步的模拟实验在一般情况下当发电机负荷率在60%左右，就已出现轻微电网隐形超载现象。负载率达到80%左右就进入供电系统超载临界运行。一但有新的用电量负荷接入电源就会发生电压骤然升降，频率出现震荡的恶性供电事故。

2、隐形超载的表现特征

测量电路隐形超载现象必须严格到2个电压周期，以下通过几组数字示波器理想电压探头电流测试模式(示波器扫描时基全部定在5ms，全屏显示时间50ms)，实测的供电电路工作的电流波形图。参见例图：图3-1是典型的隐形超载电流波形，有部分用电单元在电压波峰时用电。图3-2，图3-3，图3-4是不同时间段在配电间的主线上测量的工作电流波形，图3-2的电流波显示每间隔5ms出现一次5ms的强脉冲电流。图3-3，图3-4显示在电压上升阶段一部分用电负载断续用电。在供电母线中出现这样循环往复强脉冲电流的原因是大多数用电负载的电压特性决定的。

用常规电流波波形测试技术很难发现部分负载运行电流波的时间特性，以下是对两种电器运行时输入电流波的测量显示图片，比如：图2-1是目前常用的空调运行时在电源输入端测量的工作电流波形，波形获取为平均检测，如果改为峰值检测波形变为图2-2，发现空调内部的两个电器单元间隔10ms运行2.5ms工作的特征。

图3-7，图3-8是同一种电器工作时的输入端显示的工作电流波形，平均采样方式测不到实际存在的用电单源的断续电流工作特性。

3、怎样测量电网的隐形超载电流波强弱度

1)为保证电信号采集的真实、包容性和可分解性，必须使用数字示波器或具有数字示波功能的测试仪表作为测试仪表，采用相同的电信号采样方法，波形获取显示功能最好选择普通采样和峰值采样模式，避免波形平均值波形显示模式。

2) 供、用电电流信息必须直接在一次回路，二次回路线路中直接采样，避免感应信号测量，测量仪表信号扫描时基定在一个或两个电压周期左右。也就是全屏20ms-50ms。

3)采样电流信号不允许衰减。

4、结论

电能从生产到消耗是同时完成的整体，电力系统的发电，输送，用电始终处于动态平衡之中，其中任何一个环节都会因非线性能耗破坏平衡，一个单元供电网整体隐形超载运行或大电网局部用电隐形超载运行在一定条件下，都可能引发供电系统大面积崩溃的严重后果。特别是现代越来越多用电器采用晶闸管控制工作电流形成间歇脉冲式电流波消耗电能，已经极大破坏了整体平衡，用电回路的电流值跳跃变化，形成强脉冲电流冲击波，造成发电机，变压器的负载能力降低。但目前广泛使用的电磁感应仪表以及有效值、真有效值数显仪表均不能显示电网电流脉冲强度级别，各种感应式电能质量检测仪同样难以获取存在的隐形超载的电流波信息。因此当务之急应在电网安全体系当中开发应用数字示波器中远距离电流信号直采技术，建立强脉冲电流发生的预警方案，就能有效避免非事故造成的大面积停电事故发生。