電力系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)交互影響下的連鎖故障分析

【摘要】 近年來，隨著電力系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，技術(shù)不斷革新使得傳統(tǒng)的電力連鎖故障阻礙了電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。當(dāng)前經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，使得我國對于電力的需求量不斷增加，因此電力系統(tǒng)將會面對新時期的考驗。針對連鎖故障進(jìn)行分析時，很少會考慮到通信網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用，本文主要針對電力系統(tǒng)的與通信網(wǎng)絡(luò)的相互作用影響進(jìn)行研究，對連鎖故障進(jìn)行有效分析。從不同的電力系統(tǒng)的仿真研究來看，網(wǎng)絡(luò)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(fā)生率。

【關(guān)鍵詞】 電力系統(tǒng) 通信網(wǎng)絡(luò) 相互影響 連鎖故障

我國能源經(jīng)濟(jì)分布不均衡，使得大規(guī)模的電網(wǎng)互聯(lián)，電力網(wǎng)絡(luò)成為了當(dāng)前較為復(fù)雜的人工網(wǎng)絡(luò)。電力通信系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)展成為了一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣y(tǒng)計中也表現(xiàn)出非常復(fù)雜的特征。從網(wǎng)絡(luò)理論角度以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度分析電力調(diào)度的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的脆弱性以及復(fù)雜性[1]。

一、電力網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)的交互作用模型概述

1.1模型的簡介

在模型的設(shè)計上由于主要考慮了電力系統(tǒng)連鎖故障的原因，在電力網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)交互網(wǎng)絡(luò)建立時的主要思路是先隨機(jī)斷開某一線路，系統(tǒng)中就會出現(xiàn)大規(guī)模轉(zhuǎn)移從而造成某些線路出現(xiàn)過載，當(dāng)調(diào)度中心接收到關(guān)于線路切除的相關(guān)信息后，立即對系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制，從而確保每條線路能夠在熱極限下運(yùn)行。但如果經(jīng)過控制以后的線路潮流仍然超過熱穩(wěn)定極限時，那么線路中的保護(hù)裝置將會動作，以保證線路的安全性，動作的時間設(shè)定為潮流越大，動作的時間越短。所以，當(dāng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制沒有起到預(yù)想的效果時，那么系統(tǒng)會默認(rèn)進(jìn)行下一次的優(yōu)化控制，在優(yōu)化期間，整個通信網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)信息會逐漸增加，從而導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)逐漸擁堵，可能使優(yōu)化控制命令無法及時的傳遞到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而出現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)初始化。其中包含了線路冗余與發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)備用，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行LP優(yōu)化，清除通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)和信息，將單次故障持續(xù)時間設(shè)為0；（2）隨機(jī)選擇系統(tǒng)中的某一線路行程最初始的故障，修改線路實際運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，然后在對應(yīng)的信息節(jié)點(diǎn)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(shù)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(diào)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(jìn)行LP優(yōu)化控制，并對相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送調(diào)度命令，如果沒有接收到則進(jìn)入下一個步驟；（5）判斷調(diào)度室下達(dá)的命令是否正確的傳輸?shù)綄?yīng)的節(jié)點(diǎn)，如果正確無誤，則直接結(jié)束連鎖故障模擬，并計算出最終的損失負(fù)荷，如果傳輸有誤，則進(jìn)入到下一個步驟[3]。

二、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在相似性對連鎖故障影響

由于網(wǎng)絡(luò)理論比較復(fù)雜，其網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)重要程度先得非常重要，可以使用介數(shù)特征或者用度數(shù)來表征，但是由于電力通信、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中心節(jié)點(diǎn)地位特殊性其僅僅作為最短路徑的終點(diǎn)和起點(diǎn)，并且沒有任何最短路徑，因此在調(diào)度中心的節(jié)點(diǎn)介數(shù)為0。在計算的過程中對于網(wǎng)絡(luò)介數(shù)的算法進(jìn)行了修改，即從調(diào)度中心僅僅只能作為最短路徑的起點(diǎn)或者終點(diǎn)。電力一次性網(wǎng)絡(luò)中期關(guān)于介數(shù)的算法并為改變，分別對計算機(jī)電力網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點(diǎn)介數(shù)與度數(shù)排列順序。電力網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)按照度數(shù)排列對應(yīng)，被稱為度數(shù)與度數(shù)對應(yīng)；電力網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)按照介數(shù)的大小排列一對一對應(yīng)，稱為介數(shù)與介數(shù)對應(yīng)；電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，按照介數(shù)大小排列，通信網(wǎng)絡(luò)按照度數(shù)大小排列，然后按照各自從大到小順序一一對應(yīng)，稱之為介數(shù)與度數(shù)對應(yīng)[4]。通過仿真實驗，電力系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間相互作用，使得其對連鎖故障之間產(chǎn)生巨大的影響。度數(shù)與度數(shù)、介數(shù)與度數(shù)可以很好的解決連鎖故障的大規(guī)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(jié)點(diǎn)的度數(shù)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(fā)生概率。介數(shù)與度數(shù)對應(yīng)方式下較之度數(shù)與度數(shù)對應(yīng)方式其大規(guī)模停電概率更小，從研究不同網(wǎng)絡(luò)交互影響，電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)介數(shù)較之度數(shù)更加表征其重要性。在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)之中，較之介數(shù)最高的電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相連的輸電線路，其線路的介數(shù)往往是最高的。

三、總結(jié)語

通過設(shè)置恰當(dāng)?shù)穆酚刹呗裕{(diào)整通信網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)參數(shù)可以提高信息的傳輸效率，并以此降低大規(guī)模連鎖故障的概率。而且，不同電力系統(tǒng)下的最優(yōu)相似策略是相同的，采用此相似策略可以有效地降低大規(guī)模連鎖故障的概率。本結(jié)論初步揭示了電力網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)的交互作用，驗證了從宏觀角度揭示不同網(wǎng)絡(luò)之間內(nèi)在相似性的可行性，對電力系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計具有一定指導(dǎo)意義，下一步將進(jìn)一步完善交互作用模型，深入研究網(wǎng)絡(luò)間交互影響的機(jī)理。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張宇棟. 基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的連鎖故障大停電研究[D].浙江大學(xué)，2013.

[2]丁理杰. 復(fù)雜電網(wǎng)連鎖故障大停電分析與預(yù)防研究[D].浙江大學(xué)，2008.

[3]孫玉樹. 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的光伏并網(wǎng)連鎖故障分析[D].華北電力大學(xué)，2013.

[4]楊健. 基于通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的復(fù)雜電力系統(tǒng)連鎖故障探究[J]. 計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2013，08：301-302.