一、研究背景與意義

　　電力通信系統(tǒng)是智能電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要支撐和保障。電網(wǎng)通信信息中斷,將延誤事故處理的時(shí)間。歷史上由通信中斷引起或致其惡化的電網(wǎng)事故并不少見。由于電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)以廣域信息為基礎(chǔ),因而對(duì)通信系統(tǒng)的依賴很強(qiáng),然而通信系統(tǒng)失效對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)控制的影響缺乏相關(guān)的研究。

　　研究支撐電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)的光纖通信傳輸網(wǎng)的鏈路中斷故障對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)的影響,可以為廣域保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的通信系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)的辨識(shí)提供方法,從而使電網(wǎng)可以應(yīng)對(duì)通信系統(tǒng)故障的潛在威脅,使電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)的控制更可靠、更有效、更全面。這對(duì)全國(guó)特高壓互聯(lián)后的跨區(qū)大電網(wǎng)的電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),以及支撐電網(wǎng)廣域保護(hù)控制的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和完善,具有重要的參考價(jià)值。由于通信節(jié)點(diǎn)中斷可以采用與通信鏈路中斷相同的方法進(jìn)行處理,因此本文主要研究通信鏈路中斷造成的影響,并以電網(wǎng)廣域監(jiān)測(cè)分析保護(hù)控制(WARMAP)系統(tǒng)為例加以討論。

　　二、通信中斷對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)影響的定性分析

　　應(yīng)用較多的集中式WARMAP安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為四層,分別是調(diào)度中心站層、主站層、子站層、和執(zhí)行站層。根據(jù)每一層的功能特點(diǎn)及其傳輸通道承載的數(shù)據(jù)和命令,定性分析層與層間上下行通信分別中斷對(duì)WARMAP系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生的影響,可以直觀地看到通信通道可靠運(yùn)行的重要性及通信中斷將導(dǎo)致后果的嚴(yán)重性。

　　例如,調(diào)度中心站與主站通信中斷,主站每隔5分鐘與中心站建立一個(gè)連接,獲取相應(yīng)的在線控制策略數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)交互的這段時(shí)間如果發(fā)生下行通信中斷(中心站到主站通信中斷),主站接收不到來自中心站的對(duì)應(yīng)信息,則主站切換至離線策略運(yùn)行模式,對(duì)于離線措施不足的電網(wǎng)故障無法實(shí)現(xiàn)控制措施在線追加,可能造成欠控。

　　三、通信系統(tǒng)關(guān)鍵鏈路辨識(shí)

　　通信鏈路中斷故障與電網(wǎng)故障同時(shí)發(fā)生時(shí),將可能嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。因此,有效辨識(shí)通信系統(tǒng)關(guān)鍵鏈路極其重要,可以為電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)事先進(jìn)行預(yù)想故障的分析提供篩選依據(jù)。本文基于風(fēng)險(xiǎn)量化指標(biāo),提出了一種辨識(shí)電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)關(guān)鍵通信鏈路的方法,并給出了詳細(xì)的概率事件計(jì)算方法、措施代價(jià)量化方法、鏈路中斷風(fēng)險(xiǎn)量化計(jì)算公式及關(guān)鍵通信鏈路辨識(shí)流程圖。該方法能有效評(píng)估各條通信鏈路中斷的風(fēng)險(xiǎn)值,辨識(shí)通信系統(tǒng)中風(fēng)險(xiǎn)較大的關(guān)鍵鏈路,從而預(yù)先采取有針對(duì)性的措施防控通信中斷風(fēng)險(xiǎn),為調(diào)度人員進(jìn)行基于風(fēng)險(xiǎn)的決策奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵鏈路的計(jì)算和辨識(shí)流程見圖1。

　　四、基于風(fēng)險(xiǎn)的廣域保護(hù)控制系統(tǒng)組合預(yù)想故障集生成

　　考慮通信系統(tǒng)中斷的影響后,電網(wǎng)廣域監(jiān)測(cè)分析保護(hù)控制系統(tǒng)的預(yù)想故障類型將從僅考慮電網(wǎng)故障,變?yōu)榭紤]電網(wǎng)和通信中斷組合故障。前述已給出基于通信鏈路中斷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo),篩選通信系統(tǒng)的關(guān)鍵鏈路的方法。接下來就是如何從大量的電網(wǎng)-通信組合故障中,篩選出嚴(yán)重的組合故障,用于后續(xù)的安全評(píng)估和相關(guān)控制策略的制定。這里沿用風(fēng)險(xiǎn)的方法,所不同的是以電網(wǎng)預(yù)想故障與關(guān)鍵通信鏈路中斷故障組合后的故障風(fēng)險(xiǎn)值作為指標(biāo),篩選組合故障以形成預(yù)想故障集。具體的計(jì)算流程見圖2。

　　五、研究成果與建議

　　本文以電網(wǎng)廣域監(jiān)測(cè)分析保護(hù)控制(WARMAP)系統(tǒng)作為分析驗(yàn)證對(duì)象,首先提出了如何定性地研究各級(jí)站間通信中斷對(duì)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)的分析和控制功能的影響的方法。接著提出了基于風(fēng)險(xiǎn)量化的廣域保護(hù)控制系統(tǒng)關(guān)鍵通信鏈路評(píng)估方法,以及考慮通信中斷的電力-通信組合預(yù)想故障生成方法。

　　以上只是初步研究成果,仍需在以下方面做進(jìn)一步的研究:

　　1)研究其他通信故障如延時(shí)和誤碼對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)的影響;

　　2)研究適用于全國(guó)特高壓聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的廣域保護(hù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其通信組網(wǎng)方案,以提高系統(tǒng)的可靠性,并減小通信系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定防御的影響;

　　3)研究下一代通信新技術(shù)的發(fā)展,對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)控制系統(tǒng)及其通信系統(tǒng)的影響。