通信系統(tǒng)中斷對電網廣域保護控制系統(tǒng)的影響分析

解然 劉曉民 陳鑫豪 曹馨方

摘 要：通信系統(tǒng)中斷，是導致電網產生故障、影響電網運行穩(wěn)定性的主要因素。本文簡要分析了通信系統(tǒng)中斷對電網廣域保護控制系統(tǒng)影響的表現(xiàn)，強調了積極預防通信系統(tǒng)中斷的重要性?；诖?，主要以某次通信系統(tǒng)中斷事件為例，總結了該事件的處理方法。通過對事件處理效果的觀察，證實了各項預防措施的實施，在提高電網廣域保護控制系統(tǒng)運行安全性方面的重要價值。

關鍵詞：通信系統(tǒng)中斷；電網；廣域保護控制系統(tǒng)

隨著電力用戶用電量的不斷加大，電力通信系統(tǒng)的復雜程度逐漸提升。目前，我國電力企業(yè)通信系統(tǒng)光纜總長度，已超過673300km。受惡劣的運行環(huán)境的影響，電纜極容易被破壞，通信系統(tǒng)中斷的風險極容易發(fā)生。一旦通信中斷，發(fā)電機組的負荷損失必然較為嚴重。而以繼電保護為主要功能的廣域保護控制系統(tǒng)，也將出現(xiàn)跳閘、崩潰等風險。可見，為提高電網運行的安全性，對通信系統(tǒng)中斷，對電網廣域保護控制系統(tǒng)的影響進行分析較為重要。

1 通信系統(tǒng)中斷對電網廣域保護控制系統(tǒng)影響的表現(xiàn)

1.1 中心站與主站通信系統(tǒng)中斷

電力系統(tǒng)中，主站與中心站之間，均呈相互連接的狀態(tài)。如下行通信中斷，即使中心站能夠成功發(fā)送信息，主站同樣無法接收[1]。出現(xiàn)上述現(xiàn)象時，主站會立即做出反應。將當前的運行模式，轉換為離線運行模式，實現(xiàn)對自身的保護。此時，主站必須自能量管理系統(tǒng)中獲取能量，方可維持運行。長此以往，欠控或過控的問題，極容易產生，電網廣域保護控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性將隨之下降。

1.2 控制站與執(zhí)行站通信系統(tǒng)中斷

控制站與執(zhí)行站通信系統(tǒng)中斷，同樣屬于通信系統(tǒng)中斷的主要表現(xiàn)。電網安全控制系統(tǒng)中，控制站的功能，在于向執(zhí)行站發(fā)送切機、切負荷以及直流調整等命令。上述指令的傳達時間，一般為0.833ms。通信網絡自愈時間，一般為50ms。如鏈路中斷時間超過1s，導致自愈通道無法打開，指令則無法執(zhí)行。此時，斷面潮流誤差將明顯增加，電網廣域保護控制系統(tǒng)的性能，也將隨之受到影響。

1.3 控制站之間通信系統(tǒng)中斷

控制站由主站與子站兩部分構成，兩者的下行通信傳遞時間，為0.822ms。指令傳輸后，持續(xù)時間一般處于100ms至1s之間。通信傳遞的過程中，如光纖鏈路出現(xiàn)中斷。則指令的傳輸過程，必然無法實現(xiàn)[2]。此時，子站將無法執(zhí)行主站的命令。子站的故障信息，同樣無法經主站而上報。受其影響，欠控的問題，會立即發(fā)生，電網廣域保護控制系統(tǒng)故障隨之產生。

2 通信系統(tǒng)中斷對電網廣域保護控制系統(tǒng)影響的預防

2.1 通信系統(tǒng)中斷案例

我國某省曾發(fā)生一次通信系統(tǒng)中斷事件，對居民用電造成了巨大的負面影響，電力企業(yè)同樣因此遭受了極大的損失。為避免類似問題再次發(fā)生，該省電力企業(yè)，將WARMAP系統(tǒng)作為算例，對系統(tǒng)的結構與通道配置情況進行了研究。并將切負荷，以及解列局部電網等方案，應用到了電網運行控制過程中。為通信系統(tǒng)中斷率的下降，以及電網廣域保護控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，奠定了堅實的基礎。

2.2 通信系統(tǒng)中斷的識別

2.2.1 識別鏈路

由通信鏈路中斷，導致通信中斷的概率計算公式如下：

Px，e=pkj[1-α（1-pxk）]

上述公式中，Px，e中的P，代表概率，x代表第x個通信中斷事件，e代表中斷的鏈路代碼。p代表因自然事故所導致的電網風險的概率，α則代表通信鏈路總數(shù)，與中斷概率之間的關系式。借助上述公式對該省的通信中斷概率進行計算后發(fā)現(xiàn)，鏈路25（B1-C3）、46（B6-C9）、14（B9-C10）三段鏈路中斷的風險最高。且一旦中斷，后果最為嚴重。

2.2.2 故障預想

為判斷不同故障發(fā)生時，會對電網產生何種影響。該省采用FASTEST軟件，對不同預想故障的后果，進行了觀察。結果顯示，當25（B1-C3）中斷后，B1-C3鏈路，會雙線同跳。當46（B6-C9）中斷后，鏈路的終止節(jié)點C9的執(zhí)行站，將無法接收與發(fā)送指令。當14（B9-C10）中斷后，電網廣域保護控制系統(tǒng)，同樣會作出反應，導致電網無法連續(xù)運行。

2.3 通信系統(tǒng)中斷預防方案的制定及效果

預防方案如下：①建立動態(tài)、實時的光纜監(jiān)測系統(tǒng)，對光纜的運行情況進行監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)運行存在異常，需立即進行處理，避免故障擴大化；②完善接入層網絡，增加光纖節(jié)點。將衛(wèi)星與載波通信，與光纖通信同時應用。使三者之間，能夠實現(xiàn)優(yōu)勢互補；③建立共享電路資源，避免用戶用電中斷。確定中斷風險的來源及影響后，本省針對通信系統(tǒng)中斷的問題，執(zhí)行了以上預防措施。方案應用的2年內，電網未再次出現(xiàn)通信系統(tǒng)中斷故障，電網廣域保護控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性明顯提升。表明，上述預防措施的實施，在提高電網運行可靠性與安全性方面，取得了良好的效果。

3 結論

綜上所述，對通信系統(tǒng)中斷對電網廣域保護控制系統(tǒng)影響的研究，為我國電力領域通信故障的解決，提供了具有可行性的思路。為降低通信系統(tǒng)中斷率，電力企業(yè)應在識別鏈路、預想故障的基礎上，對故障進行識別與處理。并將通信系統(tǒng)中斷預防方案，應用到電網運行管理過程中。最終達到提高電網廣域保護控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高電網運行安全性的目的。

參考文獻：

[1]李劍，瞿丹波，徐興臣.西門子T3000 DEH系統(tǒng)卡件通信中斷邏輯優(yōu)化及FM458故障在線處理方案[J].浙江電力，2017，36（07）：63-68.

[2]王明偉，張會生，李立欣.基于極化分集的DF機會中繼協(xié)作通信系統(tǒng)性能分析[J].科學技術與工程，2017，17 （19）：47-52.