1.3 事故原因分析

通过分析整个事故的具体演进过程，并结合美国电力工业自身特点，可以将2003年8月14日的这次大停电事故的原因归纳如下。

1.电网结构不尽合理

北美电网虽然是世界上最大的互联电网，但由于投资主体的多样性，全国范围内并未形成一个统一的电网，而是存在180多个相对独立的区域性电网。这些独立电网之间采取不同电压等级的线路进行联网，许多地方甚至存在高低压电磁环网的联网方式，这必然增加继电保护和控制策略（包括解列方案）的设计难度，因此增大了小事故扩大化的风险。在此次大停电事故中，小电网之间的高电压等级线路退出运行，电网潮流大规模转移至低电压等级的联络线上，导致其瞬间过载跳闸，形成了一个恶性的连锁反应，最终酿成波及整个东部电网的大停电事故。

2.缺乏统一调度，在事故情况下的协调处理机制失灵

美国电网投资主体的多样性，一方面造成电网被分割为许多独立的小电网，另一方面也造成电网缺乏统一的调度机制和机构。美国各个独立的小电网都有自己的独立系统调度员（ISO）或区域输电组织协调员（RTO），在此之上还有区域性的ISO，以及NERC派驻各地的可靠性协调员，由于并非资产的所有者，这些调度机构在对电网的控制方面影响力很小，很多时候都沦为大电力公司的“安全顾问”；而NERC自身也只是电力企业自愿组成的行业自律组织，虽然NERC获得了FERC的监管授权，但它所制定的各种电网可靠性准则也不是强制性的。同时，由于存在商业竞争，各小电网的信息无法共享，在事故情况下，临近电网对故障区域内的电网运行情况并不了解，也就无法为事故处理提供帮助。

3.调度员缺乏训练和事故处理经验，业务素质较低

在美国，电力工业已经走过了百年，属于“夕阳”产业，对年轻人，尤其是具备高学历、高素质的年轻人缺乏吸引力。因此，很多ISO的调度员只有高中学历，缺乏电网运行方面的专业知识，而各小电网出于成本考虑，对调度员的日常培训投入不足，调度员缺乏对各种事故处理的经验，在“8·14”这种大事故面前应对乏力也就不足为奇了。

4.调度技术支持手段不够，系统设计存在严重漏洞

由于调度员自身业务水平较低，美国电网调度业务中普遍存在着对调度技术支持系统的过度依赖。然而，在此次大停电事故发生初期，FE公司的上级调度机构MISO未对EMS系统中的状态估计程序进行正常维护，未能对电网的危险状态进行监视，电网数据长时间未被刷新，也就不能为FE公司提供正确的系统信息；而FE公司自身的计算机系统也存在问题，没有对电网进行正常的N-1故障安全校核，调度员对电网的状态失去监视能力，在发现电网的危险信息之后，又因主计算机系统故障，备用计算机系统无法及时投运，而延误了处理事故的时间，最终导致电网失控。这也是美加大停电事故区别于世界上其他大停电事故的地方。

5.保护和低压减载等二次装置的设计与运行存在缺陷，保证电网安全稳定运行的第二三道防线不牢靠

美国电网的结构较为复杂，各小电网之间联络线还在不同程度上存在着电磁环网，容易造成电网潮流在不同电压等级的电网之间窜动，客观上增加了保护、控制和解列等方案的设计难度。在此次大停电事故中，FE电网与其他电网的三条主要联络线相继跳闸后，电网潮流发生了较大变化，保护装置误判、误动，非但没有隔离故障设备，反而使得小故障扩大化，这也是事故开始蔓延的一个重要原因。FE电网内部在失去重要联络线后，电压急剧下降，如果低压减载装置能够正确及时动作，切除部分负荷，则电网仍能保持稳定运行，而实际情况却是仅有很小部分工业用户因自身保护动作切除，从而无法挽救电网的崩溃。

6.电力工业市场化的负面影响

美国政府在1993年提出了电力工业“放松管制”的改革思路，市场化的改革虽然是出于降低用电成本的良好意愿，但忽视了电力工业自身的特殊性，盲目地将自由竞争等概念引入这个具有自然垄断性的行业，因此产生了巨大的负面影响。首先，由于市场规则允许不同电力企业甚至企业与客户之间自由达成各种协议，使电网的运行产生了强烈的不确定性，客观上增加了电网调度运行的难度；其次，市场参与主体仅考虑自身利益，对电网存在的运行风险视而不见，在事故条件下不执行甚至抵制调度命令，必然延误事故处理的时间，导致事故扩大化；最后，市场化的改革使得电力企业以盈利为首要目标，对电网设备的投资意愿不强，美国现有的电网设备主要建成于20世纪50年代，已经出现严重的老化现象，而电力企业为了利益最大化，非但不投资，还经常将电网运行于稳定极限边缘，增大了运行风险。

7.其他原因

首先，美国各电网企业普遍缺乏对树害的有效监控机制，由于美国地广人稀，输电走廊常常穿越无人居住的森林地区，而劳动力价格昂贵，对线路的日常巡视力度不足，经常出现线路下垂与地面树木接地短路的故障，这也是此前美国多次大停电事故的直接原因；其次，厂网协调机制失灵，由于缺乏厂网协调的继电保护和安全稳定控制系统，在电网电压下降的初期，很多主力机组就很快脱网，不但不能支援电网，反而加剧了电压的崩溃；最后，电网的无功补偿容量不足。北美地区的各独立电网普遍采用0.95（标幺值）作为电压控制下限，而FE电网由于无功容量不足，将此目标下调至0.92（标幺值）。在事故发生前，该地区空调负荷较重，尽管调度员采取增加发电厂无功出力、调整各变电站主变分接头等手段，但无功仍然不足，重要输电线路相继跳闸后，其他过载线路的无功损耗进一步增大，最终导致电压崩溃、电网解列。