（五）大停电
（1）一棵树引发的事故
美国西部，爱达华（Idaho）州和怀俄明（Wyoming）州的交界处，落矶山脉在这里山形陡降，形成了一个盆地。如果沿30号公路从西向东走，穿过郁郁葱葱的山岭，到这里，会突然觉得周围是如此的空旷而荒凉。旷野里，只有一些铁塔支撑着几条输电线，孤零零地展示着人类活动的足迹。有经验的电力工程师从铁塔上的绝缘子串可以估计出这些线路的电压等级。这是一些345千伏线路，把怀俄明州的电力系统直接或间接地同美国西部各个州以及加拿大西部两省，还有墨西哥北部电网相连。线路的西端是爱达华州内的一个水库，叫美国瀑布水库，附近有些水电站。再往西，就是爱达华州的最大的城市，Boise市。线路的东端已经在怀俄明境内，是一个很大的火力发电厂。
靠近两州边界的地方，有一棵树在那里有些年了，当地电力公司的线路工人们不知道从它身边走过了多少回。它已经长得很高了，但看上去问题不大，离旁边的几条345千伏的线路还有一段距离。树在当地可是稀罕物。沿着输电线前后左右望去，几里地之内也看不到第二棵这样大的树。所以，工人们也乐得让它继续这样生长着。
为了叙述方便，后面的事情将以这棵树为坐标原点。比如说，美国瀑布水库在这棵树以西90英里。怀俄明州的电厂在树的东面150英里左右的地方。时间都是美国山地时间。
转眼到了1996年夏天，天气有些反常地热。整个美国西部都是这样。七月二号的下午，当地气温达到了38度。西面的一个水电站因为什么原因正在进行检修，东面的火电厂则开足了马力发电。在这炎热的天气里，这些线路也显得疲惫不堪，被天气和负荷压弯了腰。这时候整个西部电网的负荷很大，各控制中心的调度员们都紧张地注视着各个关键线路上的功率。还好，几个主要的线路都没有到输电功率极限，应该没有什么问题。
调度室的时钟指向了美国山地时间2:24PM。
爱达华电力公司调度中心的系统监视屏上突然出现了异常，屏幕上一条345千伏线路开始闪烁，其两侧的开关也显示在打开状态。显然是线路保护装置自动把线路断开了，肯定出了什么事故。准确的时间是2:24:37。但那里有几条并行的线路，系统应该还有足够的容量，调度员盘算着。
一个念头还没有转完，也就是刚过了一瞬间（还是一须臾？或是一刹那？反正很快，实际时间是20毫秒），紧邻的另一条345千伏线路也开始闪烁。气氛骤然紧张起来。调度员知道将会发生什么。
这两条线直接连到怀俄明州的那个电厂，系统保护装置在这两条线同时断开的时候会自动把那个电厂中的2台机组隔离。现在，这两台机组正发着1040MW的电力。必须这样做，要不然，那个电厂会发生暂态失稳，导致整个系统垮掉。但是在这样一个炎热的夏日午后，这可是个很大的损失，不知道系统能不能挺住。显示屏上可以看到系统频率开始下降，到了59.9Hz。可以理解，毕竟突然损失了1040MW的发电。一般来说，系统内的其它发电机会自动提高发电输出，逐渐把频率拉回正常水平。而且，59.9Hz还不算太差。
几乎与此同时，邦纳维尔水电局（BPA）的调度员观察到，在俄勒岗州东部的一条230千伏线路突然断开了。准确的时间是2:24:38.99。这条线路在我们的坐标原点西北500英里，爱达华电力公司的调度员并不知道这里发生的事情。随后的20秒内，BPA的调度室里警报大作，显示屏上似乎有无数个母线在闪烁。Anaconda变电站电压下降到219千伏，Lost River69千伏变电站电压下降到63千伏，Spar Canyon到了217千伏…。在一片电压下降的哀鸿中，俄勒岗州南部的Warner变电站不降反升，电压达到了242千伏，太高了。有点儿乱了。
很快，其它地方的调度员也感受到系统的变化。他们看到很多发电机开始增加输出，线路上的有功和无功功率也突然发生了变化。甚至远在千里之外的加利福尼亚的调度员也感觉到了。好象情况不是那么美妙。一些小发电机纷纷自动跳闸，退出系统。
说是迟，那是快。从最开始的345千伏线路被断开算起，过了24秒，从那两个机组被隔离算起，过了23秒钟，美国山地时间2:25:01，蒙大拿和爱达华边界上，在那棵树以北150英里远的地方，因为电压太低，电流太大，一条230千伏线路被保护装置断开。
事后，人们意识到这是那最后一棵稻草。
随即，和这条230千伏线路并联的一条169千伏线路因为过载自动断开，俄勒岗州和爱达华州电网的电压急剧下降，3秒钟后另一条通往爱达华州首府Boise的230千伏线路断开，2秒钟后，连接美国西北和加州的500千伏太平洋联络线被切断。
至此，局面已经无法挽回。又过了5秒钟左右的时间，整个北美西部电网已经被分解为5个互不相连的孤岛。超过200万用户供电中断，占全网总用户数的十分之一。
感谢这些训练有素的调度员们，在30分钟内，大部分地区就逐步恢复了供电。当然，一些Colorado的居民要等待6个小时才得以恢复供电，Nevada一些地区因为电力供应不足，也经历了3个小时的等待。不管怎样，一场危机过去了，电力工程师和调度员们迫不及待地开始总结经验教训。可以想象当时，各种会议，电话会议在整个西部各个调度中心不间断地进行着。其实，发生这种大事故，对于电力工程师来说，就好象是战争对于军人。可能丢掉饭碗（军人更严峻些，可能牺牲），也可能立功受奖。
事故的起因也好确定，肯定和那两条被首先断开的345千伏线路有关。但到现在为止，还没有人关注我们的主角，爱达华和怀俄明州边界附近的那棵树。
第二天，1996年七月三号，线路工人准备去巡线检查。与此同时，在调度中心和变电站，系统工程师们进行着各种分析计算，保护工程师们也忙着检查各种保护装置。事故的原因还没有查明，调度员们还都心有余悸，小心翼翼地把几个关键线路上的功率降到较低的水平。一上午相安无事。
很快，时间到了下午，山地时间2:03。这是一个值得电力工程师纪念的时刻。在这一刻，北美西部电网似乎要蹋进同一条河流。前一天发生的事情，仿佛录像重放一样出现在爱达华电力公司调度中心的显示屏上。一条345千伏线路断开，第二条345千伏线路断开，2台发电机组切除，系统频率开始下降，系统电压开始下降。Oh My Goodness!
关键时刻，方显英雄本色。更何况昨天刚刚实战过。是谁下的命令已经不可考证，反正是一声令下，甩负荷！终于，在牺牲了Boise地区的600MW负荷之后，Boise附近的电压恢复到正常水平，前一天系统崩溃的局面没有再次出现。第二天这次戏剧性的事故重演，给电力工程师提供了一个千载难逢的机会，来实际检验一下防止系统崩溃的措施是否有效。
没多久，事情的起因就弄清楚了，其实很简单，大家可能都猜到了。正常情况下，相邻杆塔间的导线都会在重力作用下自然下垂。如果气温高，电网负荷增加，线路上输送的功率一般也会增加，这种情况下线路的温度会比正常的高。热膨胀会使导线下垂增大。这次事故的起因就是第一条345千伏线路下垂增加，对那个美化当地环境的树的距离减小，两者之间的空气无法承受两者电压差（即无法保持绝缘），导致线树空气间隙被高压电击穿，形成了线路--电弧—树木—大地的通路，造成了一个对地短路故障。这条线路立刻被保护装置断开。虽然没有人目击到放电的过程，但现场的证据还是很明显的。
如果事情到此为止，系统不会有任何问题。系统的规划设计保证其有足够的稳定裕度，经受这样的冲击。旁边另一条线路的保护装置的误动作才是问题的关键。第二天发生的事情和第一天的一样，放电，短路，切除，误动。按理说，系统也能经受住第二条线路断开，以及随后的1040MW发电功率损失。但是当时负荷大，这些连续的事件导致系统潮流变化，特别是无功潮流变化，导致电压下降，触发了其它的保护装置，切除更多的线路和发电机。同时，负荷侧的一些电压控制设备为维持负荷侧电压，强制性地从系统吸收更多的无功，形成了无功潮流增加、电压下降、增加无功负荷、无功潮流增加、电压进一步下降的正反馈。除了这些后来分析得到的结论以外，这次事故里面，还有很多偶然因素。比如，大范围的高温，一些保护装置的误动作，一些发电机当时因为种种原因没有投入在线运行，无法提供及时的电压支持，等等。
不管怎样，那棵刚刚经历磨难的树，终于还是被砍倒了。从此以后，那里再也见不到树。
一场输电线与树的恋爱，造成了整个电网的崩溃。如果，他们懂得“发乎情，止乎理”的道理，不拉那一下手，或者如果不是旁边那条线路嫉妒捣乱，也许他们还会象原来那样厮守下去。当然，也有树自己的问题，长那么高，那么帅，有什么用？最重要的还是线路工人们，如果要求严格一些，及时把树枝剪短，就好了。教育最重要。
写到此处，突然发了几句感慨，算是缅怀一下那棵为电力系统电压稳定分析作出重要贡献的树。下面帖几张跟这次故障有关的图。
图1 初始故障
图2 最初的五个事件
图3 系统解裂
注：本文的技术信息，包括故障地点、时间，设备名称， 和图片全部来自互联网上公开的英文资料。原来的图片中有一些和资料不一致的地方，被我改过来了，中文说明也是后加的。
（2）美西北的森林
这里说的美西北指的是真正地理意义上的美国西北，包括最北的华盛顿州和紧邻的俄勒冈州。后者是美国森林覆盖率最高的州，前者则号称是常绿之州（Evergreen State）。可以想象，那里是何等的郁郁葱葱。
美西北大部分在哥伦比亚河流域内。哥伦比亚河发源于加拿大境内，先是进入美国华盛顿州东部地区，然后在华盛顿州境内饶了个大弯掉头向西，形成了和俄勒冈州的分界线。最终在俄勒冈的波特兰附近流入太平洋。从20世纪30年代开始，加拿大和美国在流域内陆续修建了39个水电站，其中干流上有14个（3个在加拿大，11个在美国），用于水力发电和灌溉。最著名的就是华盛顿州境内的大苦力水坝（Grand Coulee，曾经的世界NO.1）。根据百度提供的数据，至1991年底，全流域已装机3600万kW，年发电量1606亿千瓦时。在美国境内，这些水电站由邦纳维尔水电管理局（BPA）统一管理。
为了输送这么多电力，BPA在这里修建了非常密集的输电网络，其中包括大量的500kV线路。这些500kV线路基本上从北到南纵向排列，一直延伸到俄勒冈和加利福尼亚边界。再往南就是500kV加州-俄勒冈联络线（COI）。与这些500kV交流线路平行的还有一条500kV的直流线路。哥伦比亚河的电力就是通过这些交直流系统送往加州。如果从大苦力水坝到加州最近的负荷中心（萨克拉门托），GOOGLE上的显示的行车距离是1300公里左右。当然了，不是说一条线从北到南，中间还有好多变电站、开关站。除了向沿途负荷供电外，这些变电站和开关站一般都安装各种无功补偿设备。其中，并联的补偿设备用以维持线路上的电压；串联设备用来补偿线路的电抗，起到减小电气距离的作用，提高系统的稳定性。
1996年的北美西部电网，可以用祸不单行来形容。刚刚发生了 7月2号大停电一个月之后，在8月10号，北美西部电网再次发生大停电，系统再次解裂。事故的起因，倒是和上次一样，还是树。但与上一次的系统电压崩溃不同的是，这一次事故呈现出典型的区域间振荡，由于系统阻尼不够，最终失去稳定。其损失比一个月前更大，经受停电之苦的用户共有七百五十万。
不过，这一次不是一棵树在战斗，至少有四棵树和这起事故直接相关。下图显示了事故开始阶段的5个事件发生的时间和地点。
图1 事故的初始阶段
前四个事件都是因为线路和树之间发生放电，造成对地短路，导致线路被保护装置断开。其中最重要的是事件3，Allston-Keeker 500kV线路断开。它直接导致了事件4，间接导致了事件5，最终导致了大停电。事件3中的500kV线路和事件4中的115kV和230kV线路是并联的关系，当西侧的500kV线路断开后，原来流经它的1300MW功率被迫转移到东侧的其它500kV线路和并联的低压线路上。这造成了低压线路过负荷，其中一条115kV线路的保护装置被错误触发，直接切除了该线路；另一条230kV线路则因为过热膨胀，和下面的树产生放电，继而被保护装置切除。这一段基本上就是照搬7月2号的剧本。
在一连串的线路故障之后，系统有功和无功潮流分布发生变化，引起了东侧输电走廊上的一个发电厂内13台发电机被切除。随后，自动发电控制系统（AGC）正确响应，增加了华盛顿州北部水电厂的输出功率。但是，AGC是为正常运行状态设计的，此时此刻，这一“正确”动作对系统稳定性却是致命的，好心办了坏事。因为，这相当于增加了从北向南的输电距离，不仅在线路上损失了更多的无功功率（还记得吗，实际上， 无功是不被损耗的，损失的是电压的幅值。这里还是沿用电力系统的老习惯，说损失无功功率），而且使得系统更容易产生振荡。
实际上，在长距离输电系统中，系统振荡总是个隐患。这有点儿象孩子们玩的跳绳，两个人各拿一端，把绳子荡起来，其他人进来跳。如果绳子长的话，就很容易荡起来；要是绳子只有一米长，就没办法荡了。不过，玩跳绳是越容易荡越好，电力系统就反过来，不荡最好。
调度自动化系统记录下了当时500kV系统的电压和功率振荡。
图2 事故中某500kV母线的电压振荡
从图中可以看到振荡幅度越来越大，是一个典型的小扰动失稳现象。当振幅达到一定程度后，保护装置自动断开了加州-俄勒冈联络线，随后，系统解裂成4个孤岛。我曾在一次会议上，碰到一个老调度员，在事故发生的时候他正在加州某调度中心值班。他告诉我，当时，几乎所有发电机输出功率都在晃来晃去，几条联络线也在晃，调度室的灯也在闪。因为他所在的区域没有听到任何事故报告，就赶紧打电话提醒其他调度中心的同行，费了好大劲联系上了，结果发现人家也正准备提醒他呢。刚打完一个电话，还没弄明白怎么回事，加州-俄勒冈联络线已经被保护装置断开了。
事故过后，自然少不了一番会战。各路好手纷纷登台，对事故的起因、机理进行了深入透彻的分析。并提出了各种提高稳定性的方案。这次大范围的振荡主要是南北两群发电机之间的振荡，有点象日常生活中常常遇到的共振。首先想到的方案自然是修改发电机的控制参数，一方面是避免共振，另一方面，也可以增加阻尼。
另一个实用的方案是在从北到南输电线路的中间增加无功补偿，实际上是增加电压支撑点。再用一下跳绳的例子。一条很长的跳绳，很容易荡起来，但如果你在中间踩住，就不好玩了。这个电压支撑点就好比是在中间一点踩住绳子。
还有一个措施是针对自动发电控制系统（AGC）的。当系统出现多条线路跳闸的情况下，AGC系统将自动闭锁。大概相当于国家的紧急状态法。电力系统中，在发生严重故障，系统有可能失去稳定的情况下，类似的处理方式还有很多。稳态时的控制方式在事故中不能再用了，要暂时停止。
没有听说如何处理引发这次事故的那些树，也许都被砍倒了吧。
如果有机会经过那片美西北的森林，你不妨留意一下旁边的高压线。虽然在树的上方穿过，但这些电力线和树之间的距离实际上非常大。这些在系统规划里面都有相关的规定。有时侯，我就想，正常情况下线和树的距离这么大，应该足够容忍线路膨胀下垂了，怎么就能够放电呢？我也从来没有亲眼看到过这种事，真是想象不出来。但是，电力系统就是这样，什么都可能发生。1996年8月10号这一天，不同地点，短时间内连续四次，电弧击穿了线路和树之间的空气。
关于电力线和树，曾听说过一个有趣的事情（不一定准确，但基本真实）。美国的一个电力公司，在建一些输电线路时，为了缩短长度节省投资，把一段线路建在了印第安人保留地上。该电力公司对线路通过的地段有使用权，但是没有所有权，具体的合同条款我就不清楚了。反正，到了后来，线路下面慢慢地长了很多树，越长越高，离电力线越来越近。电力公司就跟印第安部落商量，能不能把树修理一下，或砍掉，或移植？面对各种威逼利诱，印第安人就是一个字，不行！电力公司没办法，只能每年修改线路的最大允许输送功率，防止线路过热膨胀，别碰到底下的树。也不知道把树烧了是不是还要赔钱给印第安人。这样一来，线路的容量就浪费了很多，而且，长此以往也不是办法。出路不外乎两条，要么，电力公司另起炉灶，把线路移走；要么，再抬高出价，把那些树的移植权买下来。事情如何解决，现在还没有听到下文。似乎要另外找个输电走廊，把那些在印第安保留地内的电力线移出来。
（3）1999台湾大停电
前些日子，长街看海分析了解构台湾电网的一个方法：
长街看海:台湾的电网还是很好破坏的（见下图）
（说明：典型的长链式结构（河友们给推荐个存储空间放这个图吧！），扁担打断了，再好的棒棒儿也没办法。 要我来作的话，先往龙潭、峨眉、中寮、嘉民、龙崎的架空母线上撒把石墨丝，这个345kV的网就废了。 再把几个大城市周边重要电厂火一灭，全黑也就差不多了。百万以上的，像北部的协和、林口、大潭，中部的通宵、台中、彰工、麦寮，南部的兴达、南部、大林，西部的和平，一个都不能少喽！ 核一、核二、核三？那可不能随便动，不过可以动送出关键点，比如核一、核二送出汇集的这个开关站和深美，如果想加速台北黑暗过程的话，板桥也应该考虑。至于核三，网都没了，还发什么啊！）
现在两岸直航了，“破坏”一词显得不友好，一家人不说两家话，所以我建议换成“解构”。实际上，对台湾这样一个岛屿，不仅军事上没有任何纵深可言，其电力系统也注定是脆弱的。长街看海讲的是如何在北边搞解构，而在1999年7月，台湾的电力系统确实发生过一次由于南部线路故障引起的全岛大停电。
今天，在两岸直航的喜庆气氛里，我不合时宜地简单介绍一下1999年这次台湾大停电。衷心希望台湾明天会更好。
台湾电力系统的主干网采用的是345kV网络，沿着中央山脉，从南到北，把台湾的主要城市串联起来。靠海的一侧，有很多火力发电厂，靠山的一边有一些水力发电。在岛的南北两端，当时，共有3个核电站。核1、核2在北，核3在南。下面是台湾当时的电力系统图。图上的数字是故障发生前的有功功率（MW）。故障发生的具体时间是1999年7月29日23点31分。可以看到功率是从南向北传输的。需要说明的是，图中的地名都是拼音，不太容易改成中文，请读者参考开始给出的长街看海的帖子，里面有中文标识的台湾电网。不过那个图可能要新一些，有一些是1999年以后建成的。
故障的起因很简单。当日，台南县暴雨导致泥石流，一个345kV线路的铁塔突然倒塌，直接造成龙峙和嘉民之间的一条345kV线路因为对地短路跳闸，进而引起嘉民到中竂的另一条线路跳闸。随后一分钟内的连锁反应导致嘉民变电站停电，南北电气连接被切断，形成南北两个分裂的系统。此时，南部系统发电大于负荷，发电机瞬间开始加速，有暂态失稳的危险，位于最南端屏东县的核3电站首先自动停止运行。北部系统则是瞬间负荷大于发电，系统频率下降，出于安全考虑，核1和核2也被关闭。最终，全岛失去了83%的负荷，846万人口受到停电影响。实际上，只有屏东和高雄两地仍然维持了电力供应。
当时台湾的李登辉刚刚抛出“特殊的国与国关系”的论点，岛内传言对岸共军调动异常，行政院长萧万长发表讲话，不应为了“三通”危害台湾安全。这次大停电在台湾岛内引起一定程度上的恐慌，有人甚至猜测大停电是大陆方面的故意破坏。
1999年对台湾人民来说，是多灾多难的一年。在这次停电前后，还发生过一些其它的停电事故，主要是都因为遍及岛内的连续大雨。当然，1999年对台湾人民来说，是以921南投大地震被永远铭记的。
（4）2003北美东北部大停电
2003年这次北美东北部大停电，由于时间近的缘故，非常容易从网找到各种各样的研究报告。而且，wiki上竟然也有关于这次停电的条目，还非常详细。有兴趣看细节的朋友可以过去看。链接出处
这次停电，性质上和 1996年7月2日的北美西部大停电非常相近，起因也差不多。美国体育评论员和教练在输球后常说的一句话是：Same recipe of disaster。用在这里非常形象，一时没想好怎么翻译成中文。容我慢慢想来。
对于这次停电网上和各类媒体说了这么多，而且很多在那一带生活的朋友都有切身体会，我好象也没什么太多好补充的。先简单介绍一下停电的过程，然后说一些大道或小道的消息，对不在电力系统工作的朋友来说，也许还算新鲜。
涉及整个东北部的大停电发生在8月14日下午4点13分，大概有一千万用户供电中断。但在此之前，从4点06分开始，俄亥俄州的克利夫兰-阿克隆地区已经开始有部分用户供电中断。按时间顺序，事件的源头则要追溯到当天下午1点31分，Lake Erie岸边的一个电厂因故障退出运行。整个事件的中心舞台，是在这个电厂附近的克利夫兰-阿克隆负荷中心。舞台的背景则是当日略显炎热的天气（大概31摄氏度左右）。
熟悉1996年7月2日的北美西部大停电的朋友可能会记得，在那次事故开始之前，也是在爱达华州Boise负荷中心附近的一个电厂没有投入运行。一个电厂停运本身，对这么大的系统来说，并没有引起任何问题。但事后证明，在事故发生后，电厂停运使当地电网失去了一个重要的无功功率支持。
回到2003年8月14日的东部。从下午3点05分开始到3点45分，连续有3条345千伏线路因为下垂过大，碰到夏天里疯长的树，造成对地短路，被保护装置切除。这3条高压线路退出运行导致电流涌向并联运行的低压线路，造成阿克隆附近16条138千伏线路严重过载，纷纷被各自的保护装置切断，克利夫兰-阿克隆地区部分停电。
图1 最初的情形
至此，整个系统还是足够的坚强，竟是岿然不动。当地电力公司（First Energy, FE）的调度员也未采取任何措施。大家就这样一直挺到下午4点05分，另外一条345千伏线路因为负荷增加，终于挺不住，被自动保护装置切断。由此触发了长达8分钟之久的雪崩式系统解裂（相比之下，1996年7月西部停电，从初始事件到大停电只有一分钟左右的时间）。大停电发生后，整个东北部共有531个发电机被迫停运。
图2 关键的故障
下面的三幅图显示了停电范围的蔓延过程。实际上，在最右边的图里，并不是所有地区都停电。系统解裂之后，还是有一些局部地区的系统能够维持独立运行。另外，以宾夕法尼亚、马里兰和新泽西三州电网为主的PJM系统因为及时主动地和俄亥俄系统断开连接，最终幸免于难。
图3 停电蔓延
这次停电之后，照例进行了深入的调查。但与西部的两次停电不同的是，这次停电的现场数据记录并不是很完善。1996年的两次西部停电，每次都有详细的故障波形记录，为研究人员提供了绝好的参照。通过不断地调整系统模型参数，最终人们能准确地仿真出故障的全过程。但2003年这次，许多数据没有记录下来，故障过程至今也无法完全通过仿真计算进行重演。但是，根据以往的经验，大体上还是可以断定这是一次由于局部无功不足引起系统电压崩溃导致的大停电。
另外一个与1996年7月西部停电不同的是，这次停电扩散的过程很慢，将近10分钟，如果从最初的一条345千伏线路断开算起，更是有超过一个小时的时间。对训练有素的电力系统调度员来说，应该有足够的时间调整系统运行状态，使大停电得以避免。但各个电力公司明显准备不足，特别是在事件中心的First Energy电力公司，几乎是眼看着系统垮掉了。这一个小时里，First Energy的调度中心到底发生了什么？
调查结果让我们知道了什么叫祸不单行。首先，那些倒霉的巡线工人没有及时修整线路下面的树，这就不用多说了。后来的调查发现，在事故当天，First Energy的电网监控系统（SCADA/EMS）系统的报警程序死机了，而且是在主备服务器上同时死机。SCADA/EMS系统是个非常大的系统，包括数据采集、显示、分析计算和控制。现在的调度员完全依赖SCADA/EMS来运行电力系统，没有它，调度员就成了盲人。所以，实际上，一系列事故刚发生的时候，First Energy的调度员并不知道。不仅如此，SCADA/EMS系统中最核心的电力系统状态估计软件也没有能给出正确的结果，确切地据说，是程序的迭代计算没有收敛。
这样一来，秋后算帐，First Energy电力公司怎么也跑不掉，现在有牵扯进来SCADA/EMS系统的提供商。是哪家公司呢？原来是大名鼎鼎的GE。惩罚是逃不过了。First Energy电力公司因为调度不力，违反了若干安全规定，被罚款不说，名声坏了。GE也几乎一夜之间失去了在美国中西部系统的好几个客户。但GE也不是那么束手就擒，还是拉了几个FE的倒霉蛋电力工程师垫背。GE争辩说，当时的情况下，软件是有问题，但调度人员的操作也有问题。最后争来争去，导致几个工程师丢了工作。有倒霉的，就有获利的。AREVA公司就是这个获利者，他们填补了GE留下的空白，一举获得了几个SCADA/EMS系统的项目，包括First Energy的项目。据说当时AREVA公司的工程师天天加班，甚至每个周末都加班，任务多得干不过来。
实际上，当时First Energy的调度室里，SCADA/EMS系统并不是完全死掉，只是不象以前那么灵敏了。事后调查显示，当克利夫兰-阿克隆发生局部停电的时候，调度员是知道的。但在4点05分最后一个345千伏线路断开之前，系统确实还运行得不错，除了少量的停电。此时，调度员和运行方式工程师应该做些什么呢？
电力系统运行规程规定，在系统发生故障后，调度员应该立刻调整系统运行状态使其能经受住下一个最严重的故障。
他们在那种情况下应该采取的行动大体上有三个，一个是主动甩负荷；一个是调整发电机输出，改变电流分布，避免线路过载；另外一个是立即通知相邻系统提供支持或主动隔离以避免故障扩散。可惜当时他们什么都没做。
后来听说的一个小故事，另外一个电力公司的调度员A和First Energy当时值班的一个调度员B聊天。A问B，你们为什么不甩负荷？B回答说：头可断，用户负荷不能断！
这最后一句是我翻译的，但不是直译。如果直翻的话，大概意思是：我知道甩负荷系统就不会崩溃，不过，一旦我下命令甩负荷了，也许系统保住了，但是我的工作可能就丢了，你说我该怎么办？
（5）如何避免大停电，兼电力系统展望
前面介绍了几个典型的大停电，下面说一说如何避免大停电。
实际上，这是一个概率的问题。大停电是个小概率事件，但总是有可能发生。电力系统规划设计要求系统能经受住最多到3重（N-3）故障。一般认为超过N-3的故障发生的概率就很小了，由此可能引发的大停电自然也就是小概率事件。
很多电力系统的日常工作都是为了进一步降低这个小概率。从前面几个例子，可以马上想到的一点是要管理好树，该剪枝的剪枝，该砍倒的砍倒。同属于这类的工作还包括线路绝缘设备的清洗、电力杆塔的加固和维修等等。另外，还有加强电力安全的监管。自从2003年美加大停电之后，北美的电网安全运行规范有了很大的更改。NERC也进行了重组并被赋予了更大的权力。
在交流电力系统早期，由于系统规模不大，暂态稳定是一个主要问题。那时候，系统的势能很小，稍微一个大点的扰动给系统注入的动能就有可能造成暂态失稳。随着大系统互联时代的到来，暂态失稳逐渐不成为问题了。即使是在很大的核电站出口短路故障，只要这个电厂切除就行了，系统内的其它发电机自然能平衡负荷。
但随之而来的是输电距离越来越远，电力系统成了大脑袋小细脖的样子，小干扰稳定的问题有出现了。表现为两个区域之间的振荡。在历史上，这类振荡发生过多次，虽然不是每次都导致大停电，但还是引起了电力工程师的重视。研究来研究去，在发电机上普遍增加了稳定控制器，来增加阻尼。但最管用的办法还是减少输电距离，多建线路。
这样的结果就是系统规模越来越大，系统的暂态稳定性和小干扰稳定性越来越好。但是，这个“好”是建立在那些线路都正常运行的基础上的。一旦有若干线路被切除，系统的稳定性就不那么好了。而且，大家都连在一起了，一条绳子上的蚂蚱，一出事，谁也跑不了。即使某些区域电网反应快，断开和故障区域的连接，如果本来的交换功率大的话，还是会造成本区域的振荡。这有点儿象现在的经济全球化。
为了避免发生波及全系统的大停电，各个互联电网都有很多应急措施。最主要的是三点：切除发电机、甩负荷、系统联络线自动隔离。这些控制策略都是通过大量的离线计算事先定好的，并且基本上是直接通过硬件实现，没太多的智能化设计。近年来，随着基于GPS的电力系统同步测量装置（PMU）的普及，开始出现了很多在线稳定监视和控制的应用，也许不久的将来，会真的实现自适应的电力系统广域实时闭环控制。那将是现代电力系统的一次革命性变化。间接地，因为系统稳定性提高，可用输电容量也会提高很多，电价可能会下降很多。
值得一提的是，在当代发生的大停电绝大多数都可以归结到电压稳定的范畴。一方面可以说系统很稳定了，暂态失稳和小扰动失稳越来越不容易发生。另一方面，现在电力系统可能是越来越容易发生电压失稳了。为什么这么说呢？电压失稳表现为某局部区域电压突然下降引起的系统崩溃。数值上可以理解为系统方程没有解了，物理上看呢，可以说是系统局部无功功率供应不够，被迫从系统吸取无功，导致电压进一步下降，无功负荷和损耗进一步加大，形成正反馈，最后崩溃。这种现象和系统中的电动机负荷越来越多是直接相关的，这是由电动机的负荷特性决定的。空调就是很典型的电动机负荷。在炎热的夏天，当所有公司、商店和居民住宅一起猛开空调的时候，也是电网最危险的时候。
另外一个现象是，现在电力系统电压失稳有越来越隐蔽的趋势。一般地说，在电压失稳之前，能看到一个渐进的电压下降过程。现在，系统中安装了越来越多的并联无功补偿，使系统电压维持在很高的水平。但是，这些并联设备的特点是关键时刻掉链子。一旦系统电压下降，它们提供的无功也下降，然后电压就更下降，又是一个正反馈。如果说以前电压失稳是滚下山坡的话，现在可能就是直接跳悬崖了。我们说这样的系统是刚性的。
随着风能和太阳能的推广，这个问题可能会更严重。因为很多风力和太阳能发电需要通过电力电子设备和电网相连，这些逆变装置一般来说是个很大的无功负荷，需要在其终端人为地提供并联无功补偿。现在新一代的逆变设备已经可以提供无功输出，虽然其无功功率调节范围仍然有限，但还是能缓解系统刚性的问题。另外，大型的风力发电场和太阳能电池发电场总是把这些发电设备散布在很广阔的区域内，这样就需要用线路把他们连起来，连到一个地方统一接入电网。这个连接系统（英文叫Collector System）电压较低，会损耗很多无功功率，一般需要提供专门的并联无功补偿。在研究可再生能源（主要是风和太阳能电池）接入的时候，无功和电压稳定是个很重要的内容。
对付电压失稳，不能指望并联的静止无功设备（就是电容器，可以是固定的，也可以是机械投切的）。一方面，还是要多架线，从系统获取无功支持，同时降低线路上的无功损耗；另一方面，在负荷侧安装足够的发电机、调相机和SVC等动态无功设备，这些设备的无功输出不随电压下降而减少，关键时刻靠得住。
电力系统发展了上百年，从小系统到发展到大系统，集中发电，依托密集电网的远距离输电，使可靠性和经济性都得到极大的提高。但现有的运行方式和技术水平决定了一旦出事，就是大事，而且有可能变得越来越不可预测。真要想避免这类大停电，最终的办法可能还是化整为零，保证每个局部负荷区域都有足够的发电容量和动态无功支持，尽量减少区域间的电力输送。这在现有的发电技术下肯定是不可能的。也许要等到以新能源为基础的高效可靠的分布式发电、以及高效便捷的电能存储技术成熟起来，这个设想才有可能实现。到那个时候，高压网络就不再是电力系统的主角了，除了提供远距离的水电以外，更主要地作为系统备用而存在。整个电力工业的面貌也都会彻底改变。现在很多国家实行的电力市场体制也将不复存在，但也只有在这种条件下，电力系统才有可能发展出真正意义的市场。
