2012年印度電網(wǎng)兩天內(nèi)連續(xù)兩次超級大面積停電事故以及近年來美國、俄羅斯、意大利、巴西、日本、韓國、智利等國發(fā)生的大面積停電事故，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會造成災(zāi)害性影響。數(shù)據(jù)顯示我國2012年上半年在深圳、海口、南昌、西安等大城市就發(fā)生11起電網(wǎng)大范圍停電事故。針對頻發(fā)的電網(wǎng)停電事故的原因，各國電力行業(yè)對事故分析基本上都用天氣變化電負(fù)荷短時間激增，電力調(diào)度不及時，供電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理、設(shè)備老化、局部小事故應(yīng)急預(yù)案不到位引發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)大范圍崩潰等不能確定的理由來解釋。

對于供電電網(wǎng)安全問題，每個國家、地區(qū)的職能部門都是非常重視的，工作人員也是很盡職的，在長期的電力系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中基本都有完善的安全、技術(shù)保障體系。無論發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸變電、配電環(huán)節(jié)都有非常先進(jìn)的供電參數(shù)運(yùn)行監(jiān)測設(shè)備，及嚴(yán)格的電力調(diào)度操作規(guī)程。卻仍然無法明確大面積停電事故發(fā)生演變過程，無法進(jìn)行有效預(yù)警，在停電事故發(fā)生后仍然難以建立停電事故的數(shù)據(jù)模型，多年來發(fā)生的大多數(shù)重大事故原因沒有定論。說明電網(wǎng)事故發(fā)生有一個相同事故隱患沒有被認(rèn)識。通過長期數(shù)字示波器電壓探頭電流波形直接采樣技術(shù)的研究，認(rèn)為電網(wǎng)普遍存在的隱形超載是導(dǎo)致停電事故發(fā)生的必然因數(shù)。

1、什么是電網(wǎng)隱形超載

電網(wǎng)隱形超載是指電網(wǎng)運(yùn)行的每個電壓周波時間內(nèi)發(fā)生2-4次用電負(fù)荷大規(guī)模快速投切用電形成的瞬間超載運(yùn)行現(xiàn)象，并且現(xiàn)有發(fā)電、供電系統(tǒng)配置的電參數(shù)監(jiān)測儀表，電能質(zhì)量分析儀均無法進(jìn)行準(zhǔn)確周期測量的一種電能質(zhì)量問題。隱形超載產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是用電負(fù)荷中有相當(dāng)大的比例的非線性用電負(fù)載在每個電壓周波的電壓峰峰值時間段重復(fù)通斷工作電流形成電力供需不平衡狀態(tài)。根據(jù)小形發(fā)電機(jī)失步的模擬實(shí)驗(yàn)在一般情況下當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷率在60%左右，就已出現(xiàn)輕微電網(wǎng)隱形超載現(xiàn)象。負(fù)載率達(dá)到80%左右就進(jìn)入供電系統(tǒng)超載臨界運(yùn)行。一但有新的用電量負(fù)荷接入電源就會發(fā)生電壓驟然升降，頻率出現(xiàn)震蕩的惡性供電事故。

2、隱形超載的表現(xiàn)特征

測量電路隱形超載現(xiàn)象必須嚴(yán)格到2個電壓周期，以下通過幾組數(shù)字示波器理想電壓探頭電流測試模式(示波器掃描時基全部定在5ms，全屏顯示時間50ms)，實(shí)測的供電電路工作的電流波形圖。參見例圖：圖3-1是典型的隱形超載電流波形，有部分用電單元在電壓波峰時用電。圖3-2，圖3-3，圖3-4是不同時間段在配電間的主線上測量的工作電流波形，圖3-2的電流波顯示每間隔5ms出現(xiàn)一次5ms的強(qiáng)脈沖電流。圖3-3，圖3-4顯示在電壓上升階段一部分用電負(fù)載斷續(xù)用電。在供電母線中出現(xiàn)這樣循環(huán)往復(fù)強(qiáng)脈沖電流的原因是大多數(shù)用電負(fù)載的電壓特性決定的。

用常規(guī)電流波波形測試技術(shù)很難發(fā)現(xiàn)部分負(fù)載運(yùn)行電流波的時間特性，以下是對兩種電器運(yùn)行時輸入電流波的測量顯示圖片，比如：圖2-1是目前常用的空調(diào)運(yùn)行時在電源輸入端測量的工作電流波形，波形獲取為平均檢測，如果改為峰值檢測波形變?yōu)閳D2-2，發(fā)現(xiàn)空調(diào)內(nèi)部的兩個電器單元間隔10ms運(yùn)行2.5ms工作的特征。

圖3-7，圖3-8是同一種電器工作時的輸入端顯示的工作電流波形，平均采樣方式測不到實(shí)際存在的用電單源的斷續(xù)電流工作特性。

3、怎樣測量電網(wǎng)的隱形超載電流波強(qiáng)弱度

1)為保證電信號采集的真實(shí)、包容性和可分解性，必須使用數(shù)字示波器或具有數(shù)字示波功能的測試儀表作為測試儀表，采用相同的電信號采樣方法，波形獲取顯示功能最好選擇普通采樣和峰值采樣模式，避免波形平均值波形顯示模式。

2) 供、用電電流信息必須直接在一次回路，二次回路線路中直接采樣，避免感應(yīng)信號測量，測量儀表信號掃描時基定在一個或兩個電壓周期左右。也就是全屏20ms-50ms。

3)采樣電流信號不允許衰減。

4、結(jié)論

電能從生產(chǎn)到消耗是同時完成的整體，電力系統(tǒng)的發(fā)電，輸送，用電始終處于動態(tài)平衡之中，其中任何一個環(huán)節(jié)都會因非線性能耗破壞平衡，一個單元供電網(wǎng)整體隱形超載運(yùn)行或大電網(wǎng)局部用電隱形超載運(yùn)行在一定條件下，都可能引發(fā)供電系統(tǒng)大面積崩潰的嚴(yán)重后果。特別是現(xiàn)代越來越多用電器采用晶閘管控制工作電流形成間歇脈沖式電流波消耗電能，已經(jīng)極大破壞了整體平衡，用電回路的電流值跳躍變化，形成強(qiáng)脈沖電流沖擊波，造成發(fā)電機(jī)，變壓器的負(fù)載能力降低。但目前廣泛使用的電磁感應(yīng)儀表以及有效值、真有效值數(shù)顯儀表均不能顯示電網(wǎng)電流脈沖強(qiáng)度級別，各種感應(yīng)式電能質(zhì)量檢測儀同樣難以獲取存在的隱形超載的電流波信息。因此當(dāng)務(wù)之急應(yīng)在電網(wǎng)安全體系當(dāng)中開發(fā)應(yīng)用數(shù)字示波器中遠(yuǎn)距離電流信號直采技術(shù)，建立強(qiáng)脈沖電流發(fā)生的預(yù)警方案，就能有效避免非事故造成的大面積停電事故發(fā)生。