電力系統和通信網絡交互影響下的連鎖故障分析

【摘要】 近年來，隨著電力系統和通信網絡技術不斷發展，技術不斷革新使得傳統的電力連鎖故障阻礙了電力網絡的發展。當前經濟快速發展，使得我國對于電力的需求量不斷增加，因此電力系統將會面對新時期的考驗。針對連鎖故障進行分析時，很少會考慮到通信網絡和電力網絡之間的相互作用，本文主要針對電力系統的與通信網絡的相互作用影響進行研究，對連鎖故障進行有效分析。從不同的電力系統的仿真研究來看，網絡之間的相似策略相似，采用這些策略可以有效降低連鎖故障的發生率。

【關鍵詞】 電力系統 通信網絡 相互影響 連鎖故障

我國能源經濟分布不均衡，使得大規模的電網互聯，電力網絡成為了當前較為復雜的人工網絡。電力通信系統的節點不斷增多，而且其覆蓋的面積也在不斷增大，使得電力通信網絡逐漸發展成為了一個復雜的網絡，其網絡拓撲統計中也表現出非常復雜的特征。從網絡理論角度以及系統結構角度分析電力調度的數據網絡的脆弱性以及復雜性[1]。

一、電力網絡與通信網絡的交互作用模型概述

1.1模型的簡介

在模型的設計上由于主要考慮了電力系統連鎖故障的原因，在電力網絡與通信網絡交互網絡建立時的主要思路是先隨機斷開某一線路，系統中就會出現大規模轉移從而造成某些線路出現過載，當調度中心接收到關于線路切除的相關信息后，立即對系統進行網絡優化控制，從而確保每條線路能夠在熱極限下運行。但如果經過控制以后的線路潮流仍然超過熱穩定極限時，那么線路中的保護裝置將會動作，以保證線路的安全性，動作的時間設定為潮流越大，動作的時間越短。所以，當系統的網絡優化控制沒有起到預想的效果時，那么系統會默認進行下一次的優化控制，在優化期間，整個通信網絡中的相關信息會逐漸增加，從而導致通信網絡逐漸擁堵，可能使優化控制命令無法及時的傳遞到相應的節點，進而出現一系列的連鎖故障[2]。

1.2模型仿真流程

模型仿真的流程如下：（1）通信網絡與電力網絡初始化。其中包含了線路冗余與發電機旋轉備用，對網絡進行LP優化，清除通信網絡中的數據和信息，將單次故障持續時間設為0；（2）隨機選擇系統中的某一線路行程最初始的故障，修改線路實際運行的網絡參數，然后在對應的信息節點上形成線路切除信息；（3）采用直流計算法計算出潮流，再判斷該潮流數值是否超過界限，如果確實存在過載，則計算出過載線路動作時限，如果沒有過載，則退出單次連鎖故障仿真；（4）在調度室查看是否接收到了線路切除的信息，如果接收到了，則進行LP優化控制，并對相應的節點發送調度命令，如果沒有接收到則進入下一個步驟；（5）判斷調度室下達的命令是否正確的傳輸到對應的節點，如果正確無誤，則直接結束連鎖故障模擬，并計算出最終的損失負荷，如果傳輸有誤，則進入到下一個步驟[3]。

二、網絡內在相似性對連鎖故障影響

由于網絡理論比較復雜，其網絡的節點重要程度先得非常重要，可以使用介數特征或者用度數來表征，但是由于電力通信、網絡調度中心節點地位特殊性其僅僅作為最短路徑的終點和起點，并且沒有任何最短路徑，因此在調度中心的節點介數為0。在計算的過程中對于網絡介數的算法進行了修改，即從調度中心僅僅只能作為最短路徑的起點或者終點。電力一次性網絡中期關于介數的算法并為改變，分別對計算機電力網絡和通信網絡的各個節點介數與度數排列順序。電力網絡和通信網絡按照度數排列對應，被稱為度數與度數對應；電力網絡和通信網絡按照介數的大小排列一對一對應，稱為介數與介數對應；電力網絡節點，按照介數大小排列，通信網絡按照度數大小排列，然后按照各自從大到小順序一一對應，稱之為介數與度數對應[4]。通過仿真實驗，電力系統與網絡系統之間相互作用，使得其對連鎖故障之間產生巨大的影響。度數與度數、介數與度數可以很好的解決連鎖故障的大規模停電問題，這兩種方法具有其重要的表征特性，隨著信息節點的度數不斷增大，信息更加容易被傳播出去，從而減少了信息的擁堵發生概率。介數與度數對應方式下較之度數與度數對應方式其大規模停電概率更小，從研究不同網絡交互影響，電力網絡的節點介數較之度數更加表征其重要性。在復雜的網絡之中，較之介數最高的電力網絡節點相連的輸電線路，其線路的介數往往是最高的。

三、總結語

通過設置恰當的路由策略，調整通信網絡的相關參數可以提高信息的傳輸效率，并以此降低大規模連鎖故障的概率。而且，不同電力系統下的最優相似策略是相同的，采用此相似策略可以有效地降低大規模連鎖故障的概率。本結論初步揭示了電力網絡和通信網絡的交互作用，驗證了從宏觀角度揭示不同網絡之間內在相似性的可行性，對電力系統及通信網絡的規劃和設計具有一定指導意義，下一步將進一步完善交互作用模型，深入研究網絡間交互影響的機理。

參 考 文 獻

[1]張宇棟. 基于復雜系統理論的連鎖故障大停電研究[D].浙江大學，2013.

[2]丁理杰. 復雜電網連鎖故障大停電分析與預防研究[D].浙江大學，2008.

[3]孫玉樹. 基于復雜網絡理論的光伏并網連鎖故障分析[D].華北電力大學，2013.

[4]楊健. 基于通信網絡環境下的復雜電力系統連鎖故障探究[J]. 計算機光盤軟件與應用，2013，08：301-302.