輸配電原文教科書為「Element of Power System Analysis 作者William D. Stevenson,JR.」及「Electric Transmission and Distrbution 編輯者Bernhardt G. A. Skrotzki 分別由中澤西電燈&電力公司 E.M. Adkens、PG&E公司F.S. Benson、芝加哥康愛迪生電力公司E.L. Michelson贊助提供內容」。
後者偏重實務方面,前者為著重輸電系統計算分析方面,輸配電這門課對於我後來在台電工作至為重要,我任職的台電電力調度處計畫課(電網股)幾乎是在做「Element of Power System Analysis」工作,從線路常數計算開始,到電力系統故障電流計算、電力潮流計算、電力系統穩定度計算等等。我讀的課本是第一版,我記得當時在台北買不到,我們班上還託人在台南才買到。
控制機械(保護電驛)原文課本為「The Art and Science of Protective Relaying ;作者C.Russell Mason」,我1979年台電派我到美國奇異(GE)公司電力系統工程研究班 (PSEC) 研習時也發給我同樣這本真正的原版,原來這本書係GE PSEC保護電驛課程的講義,1956年編輯成為課本。
「德州電力調度中心(ERCOT)節點協定(Nodal Protocols)」第3.16節第(2)款「決定輔助服務數量之標準(Standards for Determining Ancillary Service Quantities)」,要求必須至少每年制定決定ERCOT所需輔助服務數量的方法。協定第 3.16節第(3)款要求 ERCOT 董事會審查該方法並得到德州公用事業委員會(PUCT)的批准。
頻率調整服務(Regulation Service)係由 ERCOT可以部署的資源組成,以反應ERCOT系統頻率之變化,來依照運轉指南維持ERCOT系統頻率在預定範圍目標內。 ERCOT需要每年評估系統頻率調升(Reg-Up)服務及頻率調降(Reg-Down)服務之正常要求。 ERCOT的做法是使用頻率調整服務的歷史使用率來執行評估並決定此服務所需的數量。 部署頻率調整服務是為了將實際頻率校正為預定頻率,並確保滿足北美電力可靠度公司(NERC: North American Electric Reliability Corporation)的要求。
小時內凈負載預測(Intra-hour net load forecast)用於建立安全受限經濟調度(SCED)可調度資源的基底點。ERCOT觀察到,在凈負載突然上升時,小時內凈負載預測誤差較大。透過在計算ECRS容量時納入小時淨負載預測誤差,可以考慮小時淨負載預測(以及小時淨負載上升)的不確定性。具體而言,ECRS小時淨負載預測誤差相關容量的計算,採用的是前兩年同一小時、同一月份小時淨負載不確定性的85%到95%百分位數。
淨負載係定義為 ERCOT負載減去間歇性再生資源(IRR: Intermittent Renewable Resource)估計的未削減總出力,其中包括風力發電資源(WGR)及光伏發電資源(PVGR)。淨負載預測的計算方法是從小時內負載預測(IHLF: Intra-Hour Wind Power Forecast) 中減去小時內風力發電預測 (IHWPF: Intra-Hour Wind Power Forecast) 及小時內光伏發電預測(IHPPF: Intra-Hour Photo Voltaic Power Forecast)。 使用的IHWPF、IHPPF及 IHLF是截至每個安全限制經濟調度(SCED)間隔前 30分鐘的更新值。淨負載不確定性定義為SCED間隔內的平均凈負載與預測的凈負載之間的差值。
ERCOT Methodologies for Determining Minimum Ancillary Service Requirements /ERCOT Board Recommended approval on 2/4/25 / PUCT Approved on 3/13/25/Effective Date of 4/1/25
專家小組將收集及分析有關該事件的所有可用資料,以重建4月28日的事件並確定大停電的原因。對於資料收集任務,專家小組一直在接收來自所有受影響的TSO資訊。此外,為了便於向專家小組提供第三方資料,專家小組發送了兩封信–一封發給西班牙 Red Eléctrica,另一封由 ENTSO-E 發給西班牙當局。這兩封信都可以在此網頁上找到。專家小組確認已收到32個機構的資料。專家小組仍在評估這些機構提供的資料。另有9個機構尚未提供資料。專家組正在直接聯繫這些機構以獲取必要的資料。
8.1.1 資料收集:
在調查的第一階段,專家小組收集並分析所有可用的事件資料,以重建4月28日的事件並確定停電原因。
為了完成資料收集任務,專家小組一直在收集所有受影響之輸電調度中心(TSO)的資訊。此外,為了便於向專家小組提供第三方資料,專家小組發送了兩封信–一封發給西班牙 Red Eléctrica,另一封由 ENTSO-E 發給西班牙當局。這兩封信都可以在此網頁上找到。最終,專家小組於7月15日確認已收到所有接觸方提供的資料。專家小組仍在評估這些方提供的資料的完整性及品質,以及根據此評估結果,已向其中幾家公司發出了補充資料請求。
根據迄今建立的初步事實,專家小組目前認為,一系列發電機組連鎖跳脫及電壓升高「連鎖性電壓升高(cascading voltage increases)」是此次停電的最可能觸發誘因(trigger)。此前,歐洲電力系統的任何部分從未將此類連鎖電壓升高與大停電聯結起來。如果確認發生,此次高壓大停電模式將需要歐洲國家輸電調度中心協會(ENTSO-E)全體電力系統專家進行徹底的分析與調查。
此報告之編撰符合在運轉程序9(OP 9:Operating Procedure 9)所制定的條款,此條款在OP 9第10.6節中聲明:輸電調度中心(TSO)一旦獲得有關此事件的確切資訊,必須準備一份書面報告。該報告將包括為防止事件再次發生、或在未來再次出現類似情況時盡量減少其後果而應採取的措施,並將在事件發生後60個工作天內函送給受影響的系統參與者(agents)、國家市場暨競爭委員會(CNMC:Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia)及能源主管部門(Administración competente en materia de energía)。
根據國家電力調度中心的 廣域量測系統(WAMS) 網路記錄,在兩條線路從下列線路跳脫後:新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線、蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)- 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 220 kV 兩回線及潘德阿蘇卡爾(Pan de Azúcar) -蓬塔科羅拉達(Punta Colorada) 220 kV 兩回線,大北部區的電力島系統上的頻率升達到了 51.6 Hz 的最高值,足以引起極端偶發事故防禦計劃(PDCE) 的 北區發電自動跳脫方式(EDAG-ZN )的步驟 I、II、III 及 IV 以及 EDAG 第 0 階段的步驟 I、II 及 III(仍有機組的步驟)的動作。
在這方面,根據 PDCE 的 EDAG-ZN 主細胞(master cell)的報告、國家電力調度中心的 SCADA 記錄及各協調公司提供的故障報告、參與 PDCE 的 EDAG-ZN 步驟 I 至 IV 及 EDAG 第 0 階段步驟 I 至 III 的電廠的行為,在上一段提到的輸電設施被強制跳脫後,情況如下:
關於這方面,可以看出EDAG-ZN利用了它所擁有的所有可用資源,根據設計的數量及優先順序在每個步驟中分配電廠。然而,由於參與發電廠的缺乏,它無法完成第 III 步驟所需的數額,也無法將發電廠分配給第 IV 步驟。儘管有上述規定,在北部區域形成電力島系統時(下午 3:16),EDAG-ZN 的運轉機組(約 680 MW)加上因其他電廠自身保護措施的運轉而跳脫(約 603 MW),總共跳脫電量約為 1283 MW,與 EDAG-ZN 的總需求量相似(步驟 I+II+III+IV = 1117 MW)。
根據電力調度中心的 WAMS 網路記錄,上述情況允許在下列線路跳脫後:新迭戈·德·阿爾馬格羅-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線、蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)- 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 220 kV 兩回線及潘德阿蘇卡爾(Pan de Azúcar) -蓬塔科羅拉達(Punta Colorada) 220 kV 兩回線,國家電力系統(SEN)大北部區的電力島系統上的頻率達到管制範圍內之值。
(a)新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線、新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) -蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)220 kV 兩回線、潘德阿蘇卡爾(Pan de Azúcar)- 蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)220 kV 兩回線等都跳脫,國家電力系統(SEN) 的北部電力孤島系統形成發電過剩,導致北部電力孤島系統上的頻率達到最高超過 51.6 Hz。
由於低頻自動卸載方式(EDAC-BF)及自動卸載方式極端偶發事件自動卸載方式(EDAC-CE) 在這兩個電力孤島系統的動作,北島的卸載了132.6 MW,南部電力孤島系統的卸載了236.05萬瓩(2,360.5MW),係因為大北區自動卸載方式(EDAC Norte Grande)、中南部自動卸載方式(EDAC Centro Sur)及極端偶發事件自動卸載方式(EDAC-CE)(第2階段及第3階段)計畫的所有步驟的動作條件都達到的結果。下列是根據相對應的EDAC,提供相關各階段設定之遵循的詳細資訊:
另一方面,根據安全及服務品質技術標準之要求,對兩個形成電力孤島系統的低頻自動卸載方式(EDAC BF)的動作分析見本報告的附件8。對於這項分析,考慮了大北區( Norte Grande) 及 中南區(Centro Sur )的目前自動卸載方式 (EDAC),如 2025 年補充服務報告(SSCC)的「附件 E. 偶發事故控制」中所述。
智利不同地區及區域的復電方式(ERS: Esquema de Recuperaci?n de Servicio)及復電計劃 (PRS: Planes de Recuperación de Servicio) 相關的操作執行期間,發生了幾次不成功的保護電驛動作及/或斷路器閉合,主要與復電過程中涉及相關發電機組。
下表列出了目前復電計劃中定義的各個地區及區域的這些動作之摘要(如本報告的第 4 章所示):
7.6.1大北區(Norte Grande Zone) -阿裡卡地區( Arica Area ):
在此區域的復電計畫( PRS )期間沒有自動動作記錄。
7.6.2大北區(Norte Grande Zone) – 伊基克地區(Iquique Area)
在此區域的復電計畫( PRS )期間沒有自動動作記錄。
7.6.3大北區(Norte Grande Zone) – 塔拉帕卡地區(Tarapacá Area)
7.6.4大北區(Norte Grande Zone) – 中部地區(Área Centro)
7.6.5大北區(Norte Grande Zone) – 科迪勒拉地區(Área Cordillera)
7.6.6大北區(Norte Grande Zone) – 奧希金斯地區(Área O´Higgins)
7.6.7大北區(Norte Grande Zone) – 摩羯座地區(Área Capricornio)
在此區域的復電計畫( PRS )期間沒有自動動作記錄。
7.6.8北奇科區(Zona Norte Chico) – 迭戈德阿爾馬格羅地區(Área Diego de Almagro)
7.6.9北奇科區(Zona Norte Chico) – 卡多內斯地區(Área Cardones)
7.6.10北奇科區(Zona Norte Chico) – 潘德阿蘇卡爾地區(Área Pan de Azúcar)
復電過程期間通訊及 熱線(Hot Line)之不可用。這違反了「協調及運轉規則(Reglamento de la Coordinación y la Operación )」第118條、NTSyCS 第4-3(b)條及第4-24 以及「協調及運轉技術標準(Norma Técnica de Coordinación y Operación )」第 1-7 (d) 條的規定。
拉西拉太陽能發電場(PFV La Silla ) E1控制面板保護電驛系統的時間戳(Time stamp)。
導致 陽光田野太陽能(PFV Campos del Sol)、關喬伊太陽能(PFV Guanchoi)、紫丁香陽光太陽能(PFV Sol de Lila )及 太陽谷太陽能(PFV Valle de Sol) 及查納雷斯( Chañares) 等太陽能發電場跳脫的保護電驛的示波記錄包含在 5 天故障報告中,沒有顯示相對應電驛計算頻率以評估其動作門檻值之頻道。
儘管如此,為了決定在事故發生時系統中可用的應變控制資源是否能夠維持新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)變電所 以北及 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所以南的兩個電力孤島系統之穩定狀態,有必要進行正在發展的分析。同樣,必須驗證應變控制資源之有效性及其對兩島全面大停電之前蔓延的影響。
極端偶發事故防禦計劃(PDCE: Plan de Defensa contra Contingencias Extremas)之北區發電自動跳脫方式(EDAG-ZN: Esquema de Desconexión Automática de Generación Zona Norte Grande) 第 1 步驟(escalón N°1)被認為動作正確。
2025年2月25日下午3:15:41,新潘德阿蘇卡爾變電所(S/E Nueva Pan de Azúcar)之開關 52K8、52K9、52K11及 52K12 異常跳脫,也就是對應於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線之 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 端跳脫。
同時,相對應於上述線路第1路另一端新麥坦西洛變電所(Nueva Maitencillo S/E)的 52K10及 52K11的開關也跳脫。上述,國家電力系統 (SEN)一次設備等級沒有出現故障情況,以及輸電線路開關保護設備(誤)動作跳脫。儘管1.3 秒後上述 第1路的新潘德阿蘇卡爾變電所(Nueva Pan de Azúcar S/E) 端自動復閉(automatic reconnection),但由於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)端之前已跳脫啟斷,因此沒有導致國家電力系統在 500 kV 等級線路重新併聯連接。
由於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線異常跳脫,此兩回500 kV 線路輸送之1800 MW 電力,改流到新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)與新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所之間的平行220 kV系統中,導致發生了大約 1 秒之電力震盪(power oscillations),此電力搖擺振幅很大,被線路測距保護電驛偵測到電力搖擺、或被其遙跳( Teleprotection )加速保護方式動作跳脫220 kV線路。這導致在國家電力系統分裂形成了兩個電力孤島系統:新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所、潘德阿蘇卡爾(Pan de Azúcar)及 公司(Las Compañías) 變電所以北系統的發電過多,以及所述 變電所(SS/EE )以南系統的電源短缺。
隨後,在北部孤島系統,發電機組透過自動跳脫機制(automatisms),達成了一定的穩定度。然而,由於系統高電壓導致發電機組及用電設施連續跳脫,以致北部系統在國家電力系統(SEN)分裂後約 4 分鐘崩潰,而南島在國家電力系統( SEN) 分裂後約 5 秒崩潰,因為中南部地區既有的緊急應變控制資源(contingency control resources) 諸如自動低頻卸載方式(Automatic Low Frequency Load Disconnection Scheme)及工業園區貢獻之可用發電,無法控制電頻率的下降。
根據運轉保護電驛系統之業主智利國際輸電公司( Interchile S.A.)所表示,新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線異常跳脫,起因係由於500 kV輸電線第1路及第2路之第1套保護電驛系統 (主保護)線路差流電驛(87L)的【意外及不可預見的動作(unexpected and unforeseen action)】。
儘管如此,智利國際輸電公司( Interchile S.A.) 表示,【保護系統意外及不可預見的動作(unexpected and unforeseen operation of the protection systems)】的來源仍不確定,該公司表示正在調查這種情況,以便在 2025 年第二季提出結論。
在發生故障之前,國家電力系統係透過 阿爾梅達 (PFV Almeyda)、康內荷(PFV Conejo)、艾爾 羅梅洛(PFV El Romero) 等太陽能發電場,及風之平原(PE Llanos del Viento)、泰格雷山(PE Cerro Tigre)、 北馬列科(PE Malleco Norte)、南馬列科(PE Malleco Sur)、杜克科山(PE Lomas de Duqueco) 等風力發電場,以及公牛(HE El Toro)與柏樹(HE Cipreses) 水力發電廠,執行分散式頻率控制(Control distribuido de frecuencia)[一次頻率控制(CPF: Control Primario de Frecuencia) 及二次頻率控制(CSF: Control Secundario de Frecuencia)]。
2025年2月25日之計劃性維護及故障檢修維護(mantenimientos programados y forzados)工作的詳細資訊詳如附件4(Annex No.4)。
4.6故障前狀態及配置(Estado y configuración previo a la falla)
新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線因保護電驛系統動作而跳脫前片刻,國家電力系統(SEN: Sistema Eléctrico Nacional)在前述輸電線路上以穩定方式運轉,並符合N-1安全準則,北電南送的電力輸送電力為180萬瓩(1,800 MW)。
因此,考慮到智利國際輸電公司(InterChile S.A.)提供的資訊,即有關保護後衛系統已經到位,其所有功能都已全面運作,特別是其線路差流電驛(87L)功能在 新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線的4個終端之每一個都完全運轉,沒有必要對線路的採取轉移載流措施,因為在這種情況下,維持了遵守N-1的運轉準則。
「在15:15:41.363,在嘗試恢復通訊頻道、以及在上述保護之線路差流保護功能重新併用期間,所述保護功能發生了【意外及不可預見(unexpected and unforeseen action)】的動作。因此,造成新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) –新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線跳脫,此時這兩回線通過電力約178萬瓩(1,780 MW)」。
值得一提的是,智利國際輸電公司(InterChile S.A.)沒有通知或請求電力調度中心的調度控制中心(CDC)之授權批准,來執行其在新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回線之通訊與保護系統中的干預,也沒有告知正在執行的工作之任何可能風險。在這種方式下,電力調度中心無法評估及採取措施來減輕此類干預帶來的風險。因此,無法事先採取措施來減輕智利國際輸電公司(InterChile S.A.)執行的干預所帶來之風險。
【對電力調度中心 DE 01305-25 來文之回應 (其中要求 智利國際輸電公司(InterChile S.A.)確定為使新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)500 kV兩回線可用而採取的措施,並提供支持這些措施的訊息,從而保證相關路段之完全可用性。此外,還要求提供保護系統製造廠家的報告,說明是否在其他系統中也觀察到發生類似事件,以及該廠商建議的緩解措施是什麼):
2025年2月25日13點35分,進入第2025000322號限制報告(IL)所通報的運轉限制,其中國家電力調度中心(CEN)調度控制中心(CDC)被告知與第1套主保護 (PL1) 相關的通訊頻道被阻斷(blocked)。這意味著只有所述系統的 87L 功能不可用,以及所述保護的所有其他後衛功能都在正常運轉中並可用。此外,第2個主保護系統(PL2)的功能可以運轉其所有功能,包括差流保護功能。這再次證實了保護系統符合(並且仍然合規)輸電線路保護設計理念時之安全、充分及冗餘標準(standards of safety, sufficiency and redundancy)。
…/…
正如在2025年3月4日提供給您的電力調度中心之智利國際輸電公司(InterChile S.A.)故障報告中所通報那樣,該事件的根本肇因在於通訊模組故障及 FOX 615 多工器的 CESM2 R1F 控制器之重新啟動(restart),來恢復第2025000322號限制報告(IL)所通報之通訊模組不可用。在嘗試恢復頻道及重新併用上述保護的線路差流電驛功能期間,發生了所述保護功能的意外及不可預見之跳脫動作。】。
【在導致新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)500 kV兩回線跳脫的事件發生後,以及執行了事件的分析,作為資產安全加壓(energization)的後續行動,對新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)及新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所之保護系統的跳脫執行了實體阻絕(blocking)(在 ERS 執行期間),鑒於相對應的通訊頻道繼續(以及仍在繼續)未運轉。這保證(以及被保證)所述保護方式(protection scheme)的意外及不可預見的動作不會再次發生。】
應該注意的是,復電方式(ERS: esquema de recuperación de servicio)之應用,旨在讓電力系統為復電做好準備,其範圍是啟斷所有開關及設備,以便讓設施逐漸加壓及加載,而不會在復電期間產生高電壓(sobretensiones)或負面影響。在任何情況下,復電方式(ERS)都不會授權協調公司在沒有向CDC發出相關申請通知以及輸入工作要求書的情況下,進行干預來修復或改正設施中的問題;除非有必須採取強制措施通知CDC需要緊急干預。因此,智利國際輸電公司(InterChile.)在事件發生前所指出的阻斷未及時通報給調度控制中心(CDC),也沒有透過即時運轉期間現行規則中規定的正式方式報告。
4.9故障前電力系統簡圖(Simplified diagram of the installations prior to failure):
下圖顯示了在本檢討分析事件系統分裂前國家電力系統(SEN)地區之示意圖:
5. 事件時間順序表及事件肇因說明(Timeline of events and description of the causes of events)
為了在部分停電或全停電之事件下恢復全國電力系統(SEN)的供電服務,應用了目前「復電計劃」研究(2024年)所建立之復電計畫(PRS : Plan de Recuperación de Servicio),該計劃定義了各個協調公司與電力調度中心的職責,目的是有效執行各個區域及地區恢復系統供電所需的計劃及措施。
此PRS 規定電力調度中心將職掌委託給復電操作中心(COR: Centros de Operación para la Recuperación de Servicio)履行,目的是執行全國電力系統(SEN)之有效力與有效復電工作。這些COR負責逐步按區域及地區組成電力島系統,然後由調度控制中心(CDC)合聯在一起。
在 SEN 的每個區域及地區的復電過程期間,事件、措施、以及這些行動之結果的時間順序如下所述。這些資訊,包括日期、時間及觀察結果,係相關公司從SCADA平台獲得的記錄通報之內容、以及電力調度中心擁有之透過語音通訊記錄的確認而彙編。請務必注意,與這些資訊來源僅屬初步性質的每日運轉報告(Daily Operation Report)之排程或特定資訊可能存在一些差異。
應該注意的是,由於2025年2月25日全黑大停電期間發生之困難的特性,復電無法真正遵循復電計劃(PRS)附件中提供的一些參考替代方案,這在設施可能遭受一些損害之危機情況下是可以預期的,就如地震場景一樣。然而,2月25日的復電意外延遲,其中復電本應遵循有效的電力供應恢復過程及順序,主要是由於復電計劃(PRS)中的一些關鍵協調公司沒有對他們的設施隨時有足夠的監視或遙控,不得不派遣人員到現場執行操作。這延遲了復電過程。同樣,國家電力系統(SEN)的一個重要部分在電力調度中心的 SCADA沒有正確系統可見度,因為一些協調公司無法維持向電力調度中心的即時資訊系統(SITR : Sistema de Información en Tiempo Real)發送信號,或者發送品質差或信號凍結 (frozen signals)。
此外,重要的是要強調,從下述所示之事故及事件順序(sequence of events)之檢討審查、以及從國家電力系統復電過程中的經驗來看,很明顯,-根據最高法令第125號(Supreme Decree 125)【國家電力系統協調與運轉規則(Reglamento de la Coordinación y Operación del Sistema Eléctrico Nacional)】之規定-先進管制要求之正規化的重要性,在復電計劃中,透過保證以及允許透過其控制中心嚴格遵守指派給協調公司之每項職責的工具及機制(instruments and mechanisms)。
自當天下午1點35分起,智利國際輸電公司(Interchile S.A.)輸入的第2025000322 號限制報告(Limitation Report)生效,其中傳達 【已驗證新麥坦西洛(NMAI: Nueva Maitencillo) –新潘德阿蘇卡爾(NPAN:Nueva Pan de Azúcar)500 kV第1及第2回超高壓線路之差流電驛( 87L)功能的主通訊模組(main communications module)故障。 NMAI-NPAN 500 kV兩回線的保護電驛功能之後衛通訊系統完整正常運轉中】。 在這種情況下,新麥坦西洛(NMAI: Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(NPAN:Nueva Pan de Azúcar)500 kV兩回超高壓線路由第 2 套電驛系統(後衛)保護,該系統與 智利國際輸電公司(Interchile S.A.)所通報不能運作的第1套電驛系統(主保護)具有相同的保護功能。
7.0-2事件源頭之說明(Description of the origin of the event):
15:15:41.363 時,當智利國際輸電公司(Interchile S.A.)的負責人試圖透過–初始化程序(procedimiento de inicialización)–來正常化新麥坦西洛(NMAI: Nueva Maitencillo) -新潘德阿蘇卡爾(NPAN:Nueva Pan de Azúcar)500 kV兩回超高壓線路的第 1套保護系統(主保護)的差流電驛(87L)功能之通訊頻道時,在他們試圖重新併用保護後,所述線路差流電驛(87L)功能在上述兩回輸電線路發生不應該之「不可預見的動作(unforeseen action)」。
智利國際輸電公司(Interchile S.A.)負責人對多工器(multiplexer)設備進行了干預,來恢復通訊鏈接(communications lin)以及啟用第1 套保護電驛系統的功能。執行這種干預之前沒有向調度控制中心(CDC)通報,也沒有通過相對應的工作要求書請求授權(批准),因此沒有電力調度中心工作許可。需要注意的是,如果 智利國際輸電公司(Interchile S.A.) 鑒於執行干預,有預見到 新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回超高壓線路都有保護動作的風險,在執行之前通知電力調度中心的調度控制中心(CDC),CDC將指令採取預防措施,從而在所述輸電線路與其220 kV平行廊道之間實施聯合載流轉移控制,進而減少線路載流水準,因此500 kV 兩回線即使異常跳脫,CDC 根據相關申請與要求及授權指令,採取緩解措施,也可以阻止它們擴大到國家電力系統( SEN) 的其他設施。
另一方面,智利國際輸電公司(Interchile S.A.)在回應電力調度中心的詢問時表,在事件發生之前,它沒有進行任何需要電力調度中心授權的干預,並重申,正如其IC-OM-00-C324號信函所示, 【採取的措施是:分析、與製造廠家協商以及重新啟動 FOX 615型多工器(multiplexer)的 CESM2 R1F 控制器,非操作性及例行措施,旨在診斷此類型設備以及確定相同的干預是否合適。此外,應該記住該頻道已經停止運作。】
由於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回超高壓線路的雙重偶發事件(兩條線路跳脫),由於載流轉移量異常的增加,其影響蔓延到平行的220 kV輸電系統,導致與 500 kV 系統平行運轉的 220 kV 線路的保護電驛動作跳脫。這樣,國家電力系統(SEN )被分裂成兩個電力子系統。一個發電量過剩的北部子系統,位於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) 及 蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)變電所 之間的阿裡卡(Arica)及 帕里納科塔(Parinacota)地區;以及一個電源不足的南部子系統,位於 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)及蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)變電所到 奇洛埃(Chiloé )島之間。
在新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV兩回超高壓線路跳脫後,由於初始擾動而產生的220 kV及500 kV其他開關之保護電驛動作也出現了跳脫。無論如何,即使沒有跳脫啟斷這些開關,國家電力系統(SEN) 也會分裂為兩個子系統。
7.1.1新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所52K11 及 52K12 開關 之自動跳脫啟斷
新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所的 K11/K12 控制面板對應於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV輸電線第2路,係由裝置兩套西門子 7SL87 電驛之雙重保護方式(double protection scheme)來保護。每套保護方式具有下列功能:除了遙跳保護方式(teleprotection schemes)外,有線路差流電驛(87L)及測距電驛(21/21N)。下列是第1套保護系統之紀錄,由於第2套保護系統沒有通過其保護動作,它只命令了自動復閉週期,但沒有成功。
在示波器記錄中觀察到振幅約為 1.40 KA(0.99 KA RMS)的穩定相電流。電壓也很穩定,振幅約為 422 KV 相對中性點(517 KV RMS 相-相,該值對應於透過 COMTRADE 可視化軟體獲得的最大電壓之一)。在電流中斷前一刻,沒有觀察到電流相位或幅度變化,也沒有觀察到電壓的變化,因此新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所的52K11 及 52K12開關跳脫(打開)時沒有發生輸電系統故障。
由於 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所的開關52K11 及 52K12一旦 跳脫啟斷,新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV輸電線第2路就從其新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)端加壓,以及也考慮到同一回線的 1 路及平行運轉的 220 kV 線路隨後跳脫打開,測得過電壓在線路的 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)端產生,在其第二步(事件 18)過壓功能動作,這在邏輯中考慮,如果本地開關跳脫打開以及各相的過壓功能之第 2 步開始,則以 150 毫秒的延遲向遠端發出直接跳脫命令(事件 28 及 29)。
7.1.2新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所52K8 及 52K9開關 之自動跳脫啟斷
新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所的 K8/K9 控制面板對應於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV輸電線第1路,係由裝置兩套西門子 7SL87 電驛之雙重保護方式(double protection scheme)來保護。每套保護方式具有下列功能:除了遙跳保護方式(teleprotection schemes)外,有線路差流電驛(87L)及測距電驛(21/21N)。下列是第1套保護系統之紀錄,由於第2套保護系統沒有動作,它只命令了成功的自動復閉週期。
在示波器記錄中觀察到振幅約為 1.40 KA(0.99 KA RMS)的初始穩定相電流。電壓最初也很穩定,振幅約為 422 KV相對中性點(517 KV RMS 相-相,該值對應於透過 COMTRADE 可視化軟體獲得的最大電壓之一)。在電流中斷前一週波,觀察到其幅度增加的趨勢,這將新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所的52K11 及 52K12開關跳脫(打開),相對應跳脫新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV輸電線第2路。
在新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所的開關 52K8 及 52K9 打開之前的周波中未觀察到電壓的相關變化,因此,這些開關發生在輸電系統中沒有故障的情況下自動跳脫(打開),並且只在新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)端的平行線路跳脫(打開)後幾毫秒內發生。
下列是自動復閉週期期間第2套保護電驛系統的記錄,該週期發生在帶電的母線及不帶電線路的條件下,這是由於之前在新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)跳脫該線路。自動復閉的條件與那些指出新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所開關K11/K12的資料相同。
在記錄 121 及 134中, 分別顯示到新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所的開關 52K8 及 52K9 之投入指令問題。另一方面,在記錄 181 及 189 中觀察到上述開關之投入宣告。
值得一提的是,正如本報告後面所討論的,由於 87L 功能的錯誤動作,新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)變電所的開關 52K10 及 52K11,對應於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV輸電線第1路,幾乎與 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所的開關 52K8 及 52K9同時跳脫打開(對應於同一線路)。
新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)變電所的 K10/K11 控制面板對應於新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV輸電線第1路線路,係由裝置兩套西門子 7SL87 電驛之雙重保護方式(double protection scheme)來保護。每套保護方式具有下列功能:除了遙跳保護方式(teleprotection schemes)外,有線路差流電驛(87L)及測距電驛(21/21N)。下列是第1套保護系統之紀錄,由於第2套保護系統沒有透過其保護動作。
在示波器記錄中,觀察到電流振幅約為 1.40 KA(0.99 KA RMS)的初始穩定相電流。電壓最初也很穩定,振幅約為 422 KV相對中性點(517 KV RMS 相-相,該值對應於透過 COMTRADE 可視化軟體獲得的最大電壓之一)。在電流中斷前的週波中,觀察到其幅度增加的趨勢,這將新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 變電所的52K11 及 52K12開關跳脫(打開),相對應跳脫新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV輸電線第2路。
在 新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)變電所的 開關52K10 及 52K11跳脫打開之前的周波期間中未觀察到電壓的相關變化,因此,這些開關發生在輸電系統中沒有故障的情況下自動跳脫(打開),並且只在新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)端的平行線路跳脫(打開)後幾毫秒內發生。
接下來,一旦新麥坦西洛(Nueva Maitencillo)-新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 500 kV輸電線兩回線的 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)端跳脫,以及前述線路第1路的新麥坦西洛(Nueva Maitencillo) 端跳脫之保護系統動作分析如下。
潘德阿蘇卡爾( Pan de Azúcar)變電所的 J2 控制面板,對應於蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)- 潘德阿蘇卡爾( Pan de Azúcar) 220 kV第1路,由西門子 7SA612 電驛及 SEL 421 電驛配置的雙重保護電驛方式保護。除其他外,每個電驛都啟用了下列功能:測距電驛(21/21N) 以及遙跳及零序方向性過流電驛(67N)之保護方式。下列是第2套保護系統的紀錄,因為第1套保護系統未動作。
7.2.3新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所220kV開關52J8及52J9之 自動跳脫
新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所的 J8/ J9 控制面板,對應於蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)- 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 220 kV第1路,由兩套 ABB RED670電驛配置的雙重保護電驛方式保護。每一套電驛都啟用了下列功能,其中包括:線路差流電驛(87L)、測距電驛(21/21N) 以及遙跳及零序方向性過流電驛(67N)之保護方式。下列是第1套保護系統的紀錄,因為第2套保護表現出相同的行為。
在上面的紀錄中,左側新增了一列,用來詳列保護電驛動作所產生之事件順序編號。事件 59 及 64 解釋了新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所的開關 52J8 及 52J9 之跳脫打開,它們的動作時間估計分別為 33 毫秒及 48 毫秒。
7.2.4新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所開關52J11及52J12之 自動跳脫
新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar)變電所的 J11/J12 控制面板對應於蓬塔科羅拉達(Punta Colorada)- 新潘德阿蘇卡爾(Nueva Pan de Azúcar) 220 kV第1路,由兩套 ABB RED670電驛配置的雙重保護電驛方式保護。每一套電驛都啟用了下列功能,其中包括:線路差流電驛(87L)、測距電驛(21/21N) 以及遙跳及零序方向性過流電驛(67N)之保護方式。下列是第1套保護系統的紀錄,因為第2套保護表現出相同的行為。
根據ICS方法,2024年6月21日的事件被歸類為第3級事件,需要專家小組提供詳細報告。這將根據調查期間確認之可用及其他潛在的資料,提供對事件的事實說明及評估。RCC根據RCC運轉後及擾動後分析及通報方法第7條執行的分析將成為本報告的一部分。該小組將分析電壓崩潰、技術細節、根本肇因及關鍵因素等主要方面,以及在必要時提供建議。 專家組由來自受影響及未受影響的TSO、RCC、ICS方法代表、國家管制機構 (NRA: National Regulatory Authorities)及歐盟能源管制機構合作署(ACER: Agency for the Cooperation of Energy Regulators)的代表組成,於2024年7月開始調查。最終報告預計將於2025年初在ENTSO-E網站上公布。
第二章 事故前之系統及市場情況(SYSTEM AND MARKET CONDITIONS BEFORE THE INCIDENT)
四個受影響的價格區(系統)中有3個提供日前市場資訊。除波士尼亞及黑塞哥維那(波黑)外,所有其他國家/地區的電力交易所都在運作,提供如下所述的現貨市場價格信號。 受影響TSO(價格區)之間的跨境市場交易係根據區域協調容量分配平臺(regional coordinated capacity allocation platform)-東南歐協調拍賣辦公室(SEE CAO: Coordinated Auction Office in South – East Europe )明確分配的跨區容量(CZC:cross-Zonal Capacity )。 事件發生期間,受影響地區的市場並未暫停(suspended)運作。
在事件發生當天,與受影響地區的大部分時間一樣,排程商業交易及實際電力潮流之間存在顯著差異(在某些邊界高達 500 MW,如下所述)。這可以透過高度網狀的東南歐(SEE)電網來解釋,特別是在受影響的區域,以及受影響的TSO之間的跨境公司(CBC:cross Border Cooperation)計算仍舊根據雙邊商定的淨融通容量(NTC: Net Transfer Capacity )計算結果,以及係主要在各月級別執行。假設此實務也會影響作為協調容量計算主題之最近邊界 根據透明(transparency)平台的資料,從2024年初到事件發生之日,幾個受影響的TSO邊界的排程電力潮流量及實際電力潮流量之間的差異在近30%的時間內超過300MW。
受影響TSO在收到「聯絡線不一致(TLI: Tie line Inconsistencies)錯誤識別/通知」後每週定期執行兩次「停電計劃不相容(OPI: Outage Planning Incompatibilities)評估」【註9】。 週前OPI評估過程使用來自PE OPC過程的合併(merged)初步不可用計劃(.xml)及合併OPC元件清單(.xml),對預先定義之情景(季節性共同電網模型- CGM)執行區域安全評估,以及允許在共同電網模型(CGM)上應用導入的補救措施。區域安全評估係由 SEleNe CC 與 SEleNe CC 的TSO密切合作執行。
所有東南歐(SEE)TSO及RCC(歐盟及非歐盟)都參與泛歐(也稱為跨區域)短期裕度(STA)處置過程(Processes)。 所有東南歐(SEE)TSO都有義務提交短期裕度(STA)處置的輸入資料。此處置過程每天在泛歐級啟動,係由主辦RCC或備援 RCC自動執行及監視。每天執行STA的決定性(Deterministic)及機率(probabilistic calculations of STA are performed daily.)計算。
最終融通及剩餘容量(Final Exchanges and Remaining Capacities) 在STA計算後,時間戳為11:30、12:30及13:30的每個競價區之最終融通及剩餘(備轉)容量(RC)如下圖所示。這些數字顯示了此地區的最終裕度情況。每個競價區的剩餘(備轉)容量(RC)帶方框內之值代表計算後的剩餘(備轉)容量。如果某個競價區在計算後RC為零,則該競價區的整個發電量都用盡了,這種情況並非無效。在這種情況下,黑山(ME)投標區負載是透過黑山(ME)投標區的全部發電以及從相鄰投標區輸入來達成的。這是由於STA演算法規則及優先順序。此地圖還表示了投標區之間的電力融通。 根據結果,所有對2024年6月21日分析之事件很重要的TSO及投標區裕度都是足夠的。結論是,根據這些結果,無法偵測到任何問題。即使一些TSO裕度在評估後不足夠,也無法從中得出關於潛在事件的有效結論。泛歐盟STA處置過程是處理有關發電、負載及電力融通之輸入資料的過程,不考慮電網模型。一個考慮電網模型的區域STA處置過程正在開發中。當前的區域STA處置未在計算日啟動,也無法預測與電力系統安全相關的問題,因為未考慮電網模型。
圖54:11:30從STA工具計算出的受影響及鄰近TSO的最終交易及剩餘(備轉)容量(RC)值
圖55:12:30從STA工具計算出的受影響及鄰近TSO的最終交易及剩餘(備轉)容量(RC)值
圖56:13:30從STA工具計算出的受影響及鄰近TSO的最終交易及剩餘(備轉)容量(RC)值
4.2.3 協調安全分析(CSA)及共同電網模型 (CGM)
4.2.3.1 總結
根據歐盟規則2019/943第37(1)(b)條(Article 37(1)(b) of EU Regulation 2019/943),SCC、SEleNe CC、TSCNET 及 Coreso四家區域協調中心尚未完全實施協調安全評估(CSA: Coordinated Security Assessment)及其所有要求。相反,他們會對受影響區域的部分區域執行舊版安全評估(legacy Security Analysis)。這依賴於來自「輸電協調聯盟(UCTE: Union for the Co-ordination of transmission of Electricity)」各TSO的個別電網模型 (IGM: Individual Grid Model ) 資料交換格式。根據共同電網模型交換標準(CGMES: Common Grid Model Exchange Standard) 的處置程序尚未上線。安全分析包括日前壅塞預測(DACF: Day-Ahead-Congestion-Forecast )及某些地區的附加日內壅塞預測(IDCF: Intraday Congestion Forecasts)。每天,將考慮 24 個時間戳,產生共同電網模型(CGM),並執行N-X安全分析。對於事件,時間戳12:30是12:00–13:00小時預期電網情況之最佳代表。 在N-X計算期間之DACF及IDCF過程中,使用下列清單: 偶發事故清單-包含TSO根據協調安全評估方法(CSAm: Methodology for coordinating operational security analysis)第7條選擇的偶發事故;及 監視清單-考慮到CSAm第15條第1款,包含某些TSO認為在DACF及IDCF處置過程之的安全評估期間需要監視的所有元件。
5.3 受影響TSO與同步區域監視中心(SAM)之間的溝通 (Communication between affected TSO and Synchronous Area Monitor (SAM))
根據偶數月之定義,瑞士TSO(Swissgrid)應作為同步區域監視(SAM: Synchronous Area Monitor),因此在停電事故後接管了協調工作。本節介紹了瑞士TSO(Swissgrid)與各TSO之間關鍵交互的時間表。
5.3.1歐洲中部時間 6月21日12:27
瑞士TSO(Swissgrid)接到德國Amprion TSO的電話,並被告知頻率跳動(jump.)。瑞士TSO(Swissgrid)也證實,它已經注意到了這一跳動。德國Amprion及Swissgrid TSO進一步簡要討論了此事件及進一步的協調,因為此時克羅埃西亞TSO(HOPS)的頻率測量在歐盟意識系統(EAS: European Awareness System)上被標記為失效(invalid)。無論如何,SAM 無法明確確認克羅埃西亞TSO(HOPS)是肇因(cause)。
5.3.2歐洲中部時間 6月21日12:29
瑞士TSO(Swissgrid)聯繫了斯洛維尼亞、克羅埃西亞與波黑控制區塊(SHB: Control Block Slovenia, Croatia and Bosnia/Herzegovina)的領導者斯洛維尼亞TSO(ELES),後者報告了克羅埃西亞TSO(HOPS)的大量負載跳脫,並表示:「[…]許多人沒有電可用。[…]」.南與北協調中心(CC South & North)向斯洛維尼亞TSO(ELES)提供了協助,但當時斯洛維尼亞TSO(ELES)拒絕了,表示他們將在新資訊變成可用時提供進一步的更新。
5.3.3歐洲中部時間 6月21日12:38
瑞士TSO(Swissgrid)向德國Amprion TSO通報南與北協調中心(CC South & North)提供了協助的援助提議,但斯洛維尼亞TSO(ELES)隨後拒絕。
第七章 根據 ICS 方法之事件分類(CLASSIFICATION ON THE INCIDENT BASED ON THE ICS METHODOLOGY )
事件分類量表(ICS: Incident Classification Scale)方法係根據歐洲議會及理事會2009年7月13日(EC)第714/2009號規則制定,以及更新,以滿足2017年8月2日歐盟委員會規則(EU)2017/1485第15條規定的目標及安全指標要求,此規則建立了輸電系統運轉指南(SOGL: guideline on electricity transmission system operation)。這些定義進一步擴展,來提供事件期間SOGL第18條所指之系統狀態的真實檢視。