一种通信故障对电网实时负荷控制影响的量化分析方法技术

本发明专利技术提供一种通信故障对电网实时负荷控制影响的量化分析方法，将电力系统和通信系统考虑成耦合和相互依存的复合系统进行分析，本发明专利技术基于通信系统故障对电力系统实时负荷控制业务影响的量化分析方法可以通过减载量大小对电网中监测及控制设备的重要度评价，而且通过对设备可用性概率的统计分析，可实现对电力通信复合系统风险评估。基于此，对各类通信故障发生的潜在风险以及造成的后果考虑，实时调整电网集中控制措施，使电网事故扩大的风险最小，从而为构建计及通信风险的电网在线辅助决策系统提供实施依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力通信复合系统可靠性分析领域，尤其涉及一种通信故障对电网实时负荷控制影响的量化分析方法。
技术介绍
随着智能电网的建设，传统电力系统逐渐演变成信息系统与电力系统深度融合的时空多维异构的电力信息物理融合系统(CPS,CyberPhysicalSystem)。电力CPS在为广域电网的实时控制提供全局信息技术支撑的同时，对信息的可靠性提出了更高的要求。通信的延时、误码和中断等故障将使得互联电网全局最优协调控制失去保证，甚至可能导致控制器采取错误策略，恶化系统性能。已有研究指出通信系统的故障是部分大停电事故的主要原因之一。因此研究通信系统对电力系统的影响并解决关键问题具有广阔的应用前景。目前，针对通信系统对电力系统影响的研究主要集中在以下几个方面：(1)以特定电力业务或通信网络模型为研究对象，评估电力通信系统运行可靠性；(2)建立考虑电力一次系统与电力通信系统-的复合模型，分析通信故障下电网故障特性及综合脆弱程度；(3)将通信影响等外部因素简化为特定运行工况，研究其对电网运行可靠性的影响。现有研究对系统的过于简化，或重点考虑网络结构而忽略了两个系统的物理特性，对实际系统运行与控制的指导意义有限。
技术实现思路
为了弥补以往对电力通信系统运行风险考虑的不足，本专利技术提供一种通信故障对电网实时负荷控制影响的量化分析方法。为实现上述目的，将电力系统和通信系统考虑成耦合和相互依存的复合系统进行分析，本专利技术的一种通信故障对电网实时负荷控制影响的量化分析方法包括如下步骤；步骤(1)：扫描通信系统故障判断是否有通信故障；若有，则扫描电力系统故障，转入步骤(2)；若无，则结束；步骤(2)：确定是否有电力故障发生；若有，则分析通信故障发生后电力系统的可观性和可控性；若无，则结束；步骤(3)：根据步骤(2)对电力系统可观性和可控性的分析，判断电力系统故障发生的区域；若发生在可观测区域中，则利用实时负荷控制措施处理，若发生在不可观测区域中则依靠继电保护措施执行；若控制设备发生故障，则依靠继电保护设备动作完成；步骤(4)：判断电力系统中是否出现孤立节点；若电力系统中出现孤立节点，则切除该节点的负荷；返回步骤(2)；步骤(5)：根据步骤(3)和步骤(4)的控制得出平均期望故障失负荷量MLoad作为分析所述通信故障对电网实时负荷控制影响的最终评估指标，如下所示：MLoad=Σi=1mLoad_sheddingiM]]>其中，M为通信系统及电力系统故障测试总次数，m为当前通信故障情况下测试的电力系统故障次数，Load_shedding是每次由通信故障和电力系统故障决定的电力系统运行方式下，为维持电力系统运行要求需要切除的负荷量；步骤(6)：判断是否完成所有电力系统故障扫描；若完成，则转入步骤(7)；若未完成，则继续扫描电力系统故障，返回步骤(2)；步骤(7)：判断是否完成所有通信系统故障扫描；若完成，则结束；若未完成，则返回步骤(1)。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术基于通信系统故障对电力系统实时负荷控制业务影响的量化分析方法可以通过减载量大小对电网中监测及控制设备的重要度评价，利用这个指标的效果，主要有两方面，一方面，数值的大小直接反应通信故障影响程度的大小，而且通过数值之间的对比，可以对观测设备布局、线路容量和负荷容量进行优化，另一方面在实施大规模网络的计算时，这种指标方法可以提高计算速度。而且通过对设备可用性概率的统计分析，可实现对电力通信复合系统风险评估。基于此，对各类通信故障发生的潜在风险以及造成的后果考虑，实时调整电网集中控制措施，使电网事故扩大的风险最小，从而为构建计及通信风险的电网在线辅助决策系统提供实施依据。附图说明图1为本专利技术提出的通信系统故障影响分析框架图；图2为本专利技术所测试电力通信复合系统的电力网络图(a)和通信网络图(b)；图3为本专利技术的仿真方法实现流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：图1为本专利技术提出的通信系统故障影响分析框架图。如图1所示，一方面，受自然或人为等因素的影响，通信系统面临故障的风险，如设备故障、线路故障及电信业务故障，具体表现为传输延时增加，数据误码率增加及通信中断等。通信网络中传输的电力业务会因此受到影响，如继电保护系统中传输延时过大时，将导致保护设备误动。另一方面，电网运行状态的调整通过分析监视、控制信息，依靠相应的电力业务实施。各类电力业务在通信时效性、准确性和可靠性方面，对通信指标的要求并不一致，如继电保护系统和安全控制系统对通信实时性和可靠性要求较高，而信息管理及电能计量遥测等业务则对数据完整性要求较高。因此通信系统故障对电力系统影响研究应包括两方面：通信故障影响分析以及受通信故障影响后，电力业务实施效果分析。图2为本专利技术所测试电力通信复合系统的电力网络图(a)和通信网络图(b)，在此实施方式中以实时负荷控制措施为例进行说明，具体实施时，可以不局限于实时负荷控制措施。如图2所示的电网中，图2(a)为电力系统的一次网络，根据电力通信网络特征，采用如图2(b)所示电力信息通信网络。为保证全网可观测性，在节点1，4，6，7，10，14处装有PMU。各负荷和发电机节点分别设置有负荷控制设备以及发电机出力调节设备。图2(b)中节点4为通信系统的信息中心。电力一次系统潮流计算结果表明节点1，2，3为系统的主要发电中心，实际发电量占全网的96.8％，最大发电量占全网79.5％，节点3具有全系统最高的负荷，且节点1，2，3的出力受线路最大输送容量的限制。图3为本专利技术的量化分析方法实现流程图。具体实施场景如下：电网中任意一条线路发生故障后断开，造成电网中有功潮流发生变化，部分线路可能出现过载问题。电网数据处理中心通过分析接收到的电网状态数据，判断是否有线路过载，若有则通过负荷减载措施进行调整，以消除线路过载问题，则该过程为一次完整的实时负荷控制过程。但是，当电力通信系统发生故障后，电网的部分节点失去可观、可控性，使实时负荷控制业务无法实施或实施效果受到影响。当依靠实时负荷控制措施，无法消除线路过载问题时，线路的过电流保护装置将会动作，切除过载线路。具体步骤如下：步骤(1)：以全网网损最小为目标，确定电网的基准潮流。根据电力一次网络和通信网络运行情况，确定电力一次系统和通信系统故障集，扫描通信系统故障并确定通信故障，再对电力系统进行故障扫描；步骤(2)：确定是否有电力故障发生；如果发生了电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信故障对电网实时负荷控制影响的量化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：扫描通信系统故障判断是否有通信故障；若有，则扫描电力系统故障，转入步骤(2)；若无，则结束；步骤(2)：确定是否有电力故障发生；若有，则分析通信故障发生后电力系统的可观性和可控性；若无，则结束；步骤(3)：根据步骤(2)对电力系统可观性和可控性的分析，判断电力系统故障发生的区域；若发生在可观测区域中，则利用实时负荷控制措施处理，若发生在不可观测区域中则依靠继电保护措施执行；若控制设备发生故障，则依靠继电保护设备动作完成；步骤(4)：判断电力系统中是否出现孤立节点；若电力系统中出现孤立节点，则切除该节点的负荷；返回步骤(2)；步骤(5)：根据步骤(3)和步骤(4)的控制得出平均期望故障失负荷量MLoad作为分析所述通信故障对电网实时负荷控制影响的最终评估指标，如下所示：MLoad=Σi=1mLoad_sheddingiM]]>其中，M为通信系统及电力系统故障测试总次数，m为当前通信故障情况下测试的电力系统故障次数，Load_shedding是每次由通信故障和电力系统故障决定的电力系统运行方式下，为维持电力系统运行要求需要切除的负荷量；步骤(6)：判断是否完成所有电力系统故障扫描；若完成，则转入步骤(7)；若未完成，则继续扫描电力系统故障，返回步骤(2)；步骤(7)：判断是否完成所有通信系统故障扫描；若完成，则结束；若未完成，则返回步骤(1)。...

【技术特征摘要】
1.一种通信故障对电网实时负荷控制影响的量化分析方法，其特征在于，包括如下步
骤：
步骤(1)：扫描通信系统故障判断是否有通信故障；若有，则扫描电力系统故障，转入步
骤(2)；若无，则结束；
步骤(2)：确定是否有电力故障发生；若有，则分析通信故障发生后电力系统的可观性
和可控性；若无，则结束；
步骤(3)：根据步骤(2)对电力系统可观性和可控性的分析，判断电力系统故障发生的
区域；若发生在可观测区域中，则利用实时负荷控制措施处理，若发生在不可观测区域中则
依靠继电保护措施执行；若控制设备发生故障，则依靠继电保护设备动作完成；
步骤(4)：判断电力系统中是否出现孤立节点；若电力系统中出现孤立节点，则切除该
节点的负荷；返回步骤(2)；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，徐筝，汤奕，李峰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32