用非技术术语来描述，电网弹性是指：在任何可能导致电网干扰的事件之后迅速恢复的能力。田纳西流域管理局（TVA）所及的地区电网有着非常复杂自然气候条件。过去发生的重大灾害包括2009年1月发生在肯塔基州的冰灾；2010年5月洪水期的暴雨导致25.5英尺（7.8米）的洪峰；发生在2011年4月的多次龙卷风；严重的雷暴和局部强风也很常见；虽然TVA服务区域相对偏南，但2000年和2003年的太阳风暴或地磁扰动（GMD）产生的谐波，导致161 kV电容器组异常跳闸；尽管在TVA电网西端和东田纳西州地震带的新马德里地区经常发现地震，但地震对TVA的影响相对较小。
随着公众对电力部门从飓风中恢复，以及类似福岛核电安全事件的处置，公众对供电安全的反应和期望正在发生变化，并且变得更加苛刻。需要电网在不同环境下提供安全可靠的输电连接。电网必须适应不断变化的发电类型和位置，并且在任何情况下都要求提供可靠的高质量电力。当极端事件发生时，预计电网将具有弹性，也就是说，必须快速恢复。
电力监管
监管和立法机构日益活跃。2013年，包括纽约州，俄勒冈州和缅因州在内的多个州建立了应急响应的措施。联邦能源管理委员会（FERC）和北美电力可靠性公司（NERC）也积极参与标准工作。在过去的三年里，国土安全部（DHS），能源部（DOE），北美传输论坛（NATF），国家科学技术研究院（NIST）和电力研究院（EPRI）都已发布报告和研究报告。预计2018年恢复的EMP（电磁脉冲）委员会也将提交相关报告。
在联邦一级，2016年的“修复地面交通法案FAST Act”和“国防授权法”以及2018年1月美国能源部通过关于电网安全紧急命令的最终规则条例，要求联邦在全国紧急情况下控制电网。除了监管措施之外，电力公用事业公司也越来越看好微电网等替代供应品。虽然微电网似乎不像电网那样具有更强的弹性或可靠性，但其微形态可作为备用或应急电源的替代方案。
弹性矩阵
2014年10月，NATF和EPRI提出了矩阵方法来解决讨论风险的一致性标准。对于每种自然或人为危害，矩阵将记录评估，预防和强化措施，检测和监测以及恢复和重建的信息。这将有利于比较，并确定优秀的做法并确定研究课题以填补知识空白。
TVA采纳了建议的格式，将风险类别扩大到12个，并将信息类别增加到11个，从风险现象的基本描述到主题专家的识别。随着格式的建立，大约需要6个月才能完成所有风险的信息。材料越丰富，矩阵的好处变得越来越明显。首先，它成为一个很好的存储库，作为文件，报告和参考资料的统一管理，否则分散在不同位置很难统计。其次，它是用于培训新员工了解过去和现在的风险评估以及正确响应的极好资源。第三，尽管不会作为主要参考，但它在紧急情况或演练情况下提供了有用的备份信息源。
该矩阵现已完成一年多，并正在进行第一次修订。目前还不清楚这是否应该进行年度修订，或者是否采用更长的周期。显然，随着风险和威胁讨论的扩大以及风险缓解意识的成熟，矩阵将提供一种可根据需要进行扩展的格式。其中一个例子就是通信在弹性方面扮演的角色，并且越来越清楚，需要加强与负载中心和发电厂的通信以及可以部署的战术系统。
网络威胁
能源部门是网络攻击的主要目标，据报道，对TVA基础设施的网络攻击正在升级。2016年，TVA记录到140亿次对运行的共计，其中4.91亿次被列为潜在安全事件，超过54,000次需要采取额外行动。应对措施包括纵深防御，NERC CIP，NISF / FISMA和NRC标准，连续监测，安全漏洞扫描，设备评审审核，评估，参与E-ISAC以及内部和全行业的应对事件攻防演练。
地震风险
1811 - 1812年，新马德里地震带产生了极端的地震活动。根据美国地质调查局的统计，未来10年类似事件的概率为7％至10％。东田纳西地震带也具有发生强烈事件的可能性。
TVA在20世纪90年代开始修改变电站设计标准，以通过捆绑变压器，使用地震设备以及最近加固现有砖石高压室（包括屋顶和中继支架的锚固）来提高其抗震能力。
GMD和EMP风险
自20世纪90年代初以来，TVA一直在处理GMD。最近，TVA已经安装了12个EPRI Sunburst GIC检测器的网络，并计划实时显示。这个系统正在增加12个磁力计。系统GIC模型已经开发出来并且针对NERC基准和更高场景进行了详细的研究。已经解决了在21世纪初出现的滋扰行为，并更换了容易误动的继电器。自2015年1月以来，在EPRI Sunburst系统中发生了10次GMD风暴，称为K5至K8事件; 在TVA 500千伏变压器中性点测量的最大GIC值小于17 A. TVA的所有500千伏变压器机组都已经分析了由GIC引起的电压无功变化VAR和过热现象。
与其他公用事业公司一样，TVA正在积极考虑将高空电磁脉冲EMP作为一个新兴的问题，并正在与多个合作伙伴 - EIS理事会，DOE，EPRI，国家实验室和EPRI EMP项目于2016年开始合作 - 并从DHS和DCHIP报告中获益，报告涉及预防和恢复等非常复杂的问题。具体步骤包括制定切实可行的电网强化措施指南，审查EMP情景的黑启动和应急计划，重新审视现有设计实践并升级无线通信系统。TVA的光纤网络将在未来几年内显着扩大，并将继续强化，以便在紧急情况下继续使用。新的运营中心将于2020年完成，并将完全屏蔽和加强防护。
燃气风险
2016年的极地寒流和其他寒潮都集中在气电相互依存关系上。还有一个方面没有得到广泛的关注，传统的管道公司已经自行为泵站提供电力，但由于环境质量法规的要求，泵站的电网供应有加强的趋势。TVA参加了最近的EIPC气电研究，该研究考虑了东部互连电网内部的一系列气电相互作用事件。随着TVA继续转向新增的天然气泵站供电，并努力保证电网向所有泵站提供电力，目前已经确定在电网中断时可能影响天然气供应的气源和泵站，TVA的首要目标是优先恢复这些负荷。
主设备风险
如果没有仔细分析备用设备需求，则没有弹性计划能够成功。许多电力公司设备包括从二十世纪六十年代或更早的设备。由于运输和维修的困难，变压器是最大的问题之一。2003年，TVA制定了一套经认可的标准变压器设计，提供了高度的互换性。这些标准装置的衬套备件和部件也已经纳入库存。此外，TVA还拥有一个移动变压器车队和配备控制柜的车载GIC开关设备的移动高压室。大型变压器油后处理和运输能力可用于支持备用变压器的重新安置。
继2011年的龙卷风之后，TVA研究了直接龙卷风袭击500千伏站的后果。对现有的备件库存进行了差距分析，并指出需要购买额外的备件库存以加速未来的恢复。
物理攻击风险
TVA进行了广泛的研究，以确定关键基础设施负载或发电损失以及重要变电站故障可能对电网稳定性构成的威胁。TVA的偏好是提供额外的冗余级别来降低风险。TVA还在部署先进的高速继电器和保护方案，以解决由于物理攻击导致变电站同时故障的情况。与其他公用事业公司一样，TVA一直在使用检测入侵，防设备篡改，门禁，报警联系人，视频监控，摄像头分析以及使用新的切割/爬升/防撞栅栏等物理措施和处理系统。
洪水风险
2010年5月，田纳西州中部地区两天15英寸（380毫米）的降雨量下降，导致洪水阶段水位上升25英尺（7.6米）。TVA对所有变电站和交换站进行了评估，考虑每年1％的机会（100％中有1次）事件，每年0.2％的机会（500次中的1次）事件，监管性洪水，特殊洪水和最大可能洪水。目标是评估对大型电网的威胁，并评估当地电台是否有足够的冗余来确保当地电台被淹没时供电。有超过5英尺（1.5米）深的水的变电站搬迁到更高的地方。
风暴风险
极端天气事件是所有公用事业处理的传统紧急事件。成功的响应需要经过深思熟虑的设计标准（您期望您的系统能够承受的）和材料库存，人工和设备支持的组合，以实现快速恢复。
TVA使用恶劣天气记录和每种情况下所需的紧急物资文件来恢复服务，作为紧急库存计划的基础。为有限数量的结构类型维护备件，为恢复提供最大的灵活性。TVA还储存常见导体尺寸的钢芯线（长导线项目）的供应品，可将其送至导体制造商以加速提供紧急替代品。
人力保障
人力保障是紧急计划的重要组成部分。这包括熟练工的数量以及在恢复区内为人员提供住宿、供给和后勤保障。与劳工组织，互助实体和包括燃料供给（汽油，柴油，航空燃料和丙烷）在内的后勤支持的预案变得至关重要。在风暴后可能受到限制的特定条件下，对团队和材料进行预先储备也是规划的一部分。
最近，TVA参加了能源部对需要同时替换多个大型电力变压器场景的研究。这项研究帮助确定了铁路和公路运输的能力和差距。它对其他相关能力（如石油处理厂）进行了有价值的重新评估，并为基础设施立法的建议提供了基础。
地方电力公司和社区
如果低概率/高影响事件损害了电网的大部，公众可能需要在家中等待恢复，因此对饮用水和废水系统的支持必须具有高度的优先。社区防灾需要充分了解当地社区的关键负荷，并将这些信息整合到应急计划中。关键负荷还涉及其他16种关键基础设施，这些基础设施对公众国家利益至关重要。
后续工作
虽然喜忧参半，但TVA在极端事件中的暴露以及在管理自然事件恢复方面的丰富经验为电网弹性提供了坚实的基础。极端事件应急响应规划确保提供电力以满足900万消费者的基本需求。
电网弹性是TVA区域电网规划研究的考虑因素，并且继续与当地配电公司合作，以提高社区弹性。与国家紧急服务机构进行的外联讨论和合作已实施多年，并将确保在发生紧急情况时进行协调。致力于抵御能力的投资包括加强与发电厂和负荷中心的沟通，在紧急情况下提高电网可靠性，升级和强化的通信系统以及新建应急响应中心。
Clayton Clem 是TVA传输战略项目和计划的副总裁。他负责多个项目，包括TVA系统的电网恢复能力倡议，并负责持续改进活动，包括简化TVA的输电资产，重点关注大量电力可靠性和支持紧急行动的库存举措。他拥有BSCE学位和MSE学位（机械），并且是田纳西州的持牌专业工程师。他在电力行业拥有39年的经验，是ASCE-SEI研究员。
Ian S. Grant 是变速器工程部门TVA的规划协调员。他曾在澳大利亚新南威尔士州电力委员会，通用电气公司和Power Technologies Inc.担任职位。他在电力行业拥有超过50年的经验，撰写了超过50份专业刊物。他是IEEE院士和CIGRE杰出会员。
摘自：tdworld.com - TVA Builds Resilience
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