新智能电网技术问世 解决40年来电力系统区域振荡问题

美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）和蒙大拿大学理工学院（Montana Tech University）近期联合展示出一项已获得全球百大科技研发奖（R&D 100 Awards）的控制系统，透过在西部电网中所使用的这项新智能电网技术来抑制电力系统区域振荡（Inter-area oscillation）现象所产生的问题。

据报导，此新控制系统可使公用事业公司经由输电线路输送出更多的电力，从而降低公用事业和消费者的成本，并为电网提供更高的稳定性。

电力系统区域振荡现象，意即输电线路在位于公共事业体和客户两端之间出现了不同的系统振荡频率。若伴随更多的电力输送和振荡的幅度增大，便有可能对电力输出造成干扰，甚至出现断电情形。而截至目前为止，能够防止破坏性振荡的唯一安全有效方法，就是减少透过输电线路所传送的电量。

桑迪亚国家实验室工程师表示，在大多数情况下，这些电力系统区域振荡现象并不会造成负面影响或是影响运行；然而一旦遇到夏季或是某个用电尖峰时段电力在大量输送的情况下，便可能造成严重的系统区域振荡。

举例来说， 1996年8月这种区域振荡现象因为变的愈来愈强烈，使得整个美国西部电网都受到冲击而产生分裂，把美国西南部与西北部区域的电网整个隔离开来，导致了一场影响数百万人的大规模停电事故，范围包括了亚利桑那州、加州、科罗拉多州、爱达荷州、奥勒冈州、内华达州、新墨西哥州和华盛顿州。

尽管这种区域振荡现象已被识别出来逾40年，然而因为缺乏整个电网的实时测量数据，使得要研发出一种安全有效率、能抑制或控制这种振荡现象的方法变的颇为困难，或是要面临必须付出巨额成本且旷日费时的代价。

新控制系统目前已成功的在振荡频率加剧时采取了积极的反制作用。这样的运行原理一如跷跷板，当振动的一端触及到相对高点后，便可透过用力向下推送来扭转原本的振荡现象，使其呈现出反作用力的效果。

由于精确的电网实时数据对于确保整个控制系统能够安全的抵制强烈的振荡现象是至关重要的要素，研究小组便已建立起一个能够防范数据质量出现问题的监控系统。研究人员指出，当数据太过老旧时，许多意外状况便可能因此浮现。因此研究小组设置了许多传感器，使其每隔16毫秒就可在北部和南部区域进行数据查询。

桑迪亚国家实验室经理表示，这是美国首次对于电力系统广域阻尼控制进行的成功展示，而这项系统也解决了北美西部电力系统的一种南北模式。至于下一步计画，便是设计出能够在整个单一大型电力系统中、同时抑制不同模式之间的多重区域振荡现象。