CN104600839B - 基于风险的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于风险的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明以通信链路中断前后电网的控制措施代价差作为指标，结合通信链路中断概率和电网故障场景概率，计算通信链路中断风险，考虑遍历所有需要分析的电网预想故障场景和通信中断事件，从而形成通信链路中断风险的累计值，风险累计值大于设定门槛的通信中断链路即为电网安全稳定控制系统的关键通信链路。本发明能够准确地辨识出导致电网安全稳定运行风险的通信中断故障的关键通信链路，为调度运行人员进行基于风险的电力与通信组合故障的控制决策奠定技术基础。

Description

基于风险的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法。

背景技术

目前实现的电网安全稳定防御都是在信息和命令可靠传递的大前提下进行的，对于重要的通信通道采用双重化方式配置或者电力通信网成环方式，从而保证信息传递的可靠性。

然而，这种方法在本质上完全依赖于通信系统本身的可靠性，并未考虑通信系统本身的运行风险。实际上，当发生雷击、飓风、雨雪、地震等自然灾害以及出现设备老化、安装缺陷等情况时，均有可能会导致通信系统自身发生故障，致使电网安全稳定控制系统站与站之间通信链路中断，严重时直接影响电网的安全稳定。

因此，为了解决上述问题，就需要对通信系统中风险较大的关键链路进行辨识，从而预先采取有针对性的措施对通信中断风险进行防控。

发明内容

本发明目的是：针对现有安全稳定控制技术中未充分考虑通信中断运行风险的不足，提供一种电网安全稳定控制系统关键通信链路的辨识方法，为进行有针对性的电网通信中断风险防控决策奠定技术基础。

本发明根据自然环境和通信光纤设备的健康状态可能引起电网安全稳定控制系统站与站之间通信中断事件的概率，形成通信链路的中断概率；计及电网故障场景概率，匹配安全稳定控制策略，并在同样电网场景下，考虑通信链路中断后新的安全稳定控制策略，以后者与前者的控制措施代价差作为参数计算该通信中断事件引发的控制风险；遍历所有电网运行方式和电网预想故障的组合，计算通信链路中断风险的累计值；风险累计值大于某个设定门槛的通信中断链路，即为电网安全稳定控制系统的关键通信链路，从而为开展有针对性的电网通信中断防控决策奠定基础。

具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1)在电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件中选取第一个通信中断事件，进入步骤2)；

2)针对被选取的通信中断事件，遍历所有电网运行方式和电网预想故障的组合，对所有由该通信中断事件引发的控制风险进行累加，将计算得到的由该通信中断事件引发的控制风险累加值与引起该通信中断事件的各通信链路的中断概率的乘积，作为这一通信中断事件导致的各通信链路的中断风险；

3)在电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件中选取下一个通信中断事件，返回步骤2)计算该通信中断事件导致的各通信链路的中断风险，直至遍历电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件，然后对各通信链路由不同通信中断事件导致的该通信链路的中断风险进行累加，得到各通信链路的风险累计值；

4)将各通信链路的风险累计值按大小进行排序，将其中大于设定门槛值的通信链路，视为电网安全稳定控制系统的关键通信链路。通信链路中断的风险门槛值需要考虑实际电网所能容忍的最大通信链路中断的成本值，一般情况下，电压等级越高的电网相应通信链路中断风险的门槛值越高，反之越低。因此，通信链路中断的风险门槛值应根据实际电网特点、运行要求及所关心的通信链路数量等因素进行人为设定。

本发明的进一步特征在于，步骤2)中采用公式(1)来计算引起通信中断事件的各通信链路的中断概率：

其中，x表示通信中断事件的序号，j表示通信链路的序号，表示引起第x个通信中断事件的第j个通信链路的中断概率，表示第j个通信链路的物理中断概率；当中断的第j个通信链路为主通道链路时，m表示通信中断事件中备用通道的链路数，表示备用通道中第k个通信链路的物理中断概率；当中断的第j个通信链路为备用通道链路时，m表示中断事件中主通道的链路数，表示主通道中第k个通信链路的物理中断概率。

本发明的进一步特征在于，步骤2)采用以下方法计算由通信中断事件引发的控制风险累加值：

首先，采用公式(2)计算在某一电网预想故障场景下由通信中断事件引发的控制风险：

其中，y表示电网预想故障场景的序号，E_x.y表示在第y种电网预想故障场景下由第x个通信中断事件引发的控制风险，为第y种电网预想故障场景的概率，ΔC_y为相应通信中断事件发生前后的安控措施代价差；

然后，遍历所有需要分析的电网预想故障场景，按公式(3)计算由通信中断事件引发的控制风险累加值：

其中，E_x表示所有由第x个通信中断事件引发的控制风险的累加值，B为电网预想故障场景总数。

本发明的进一步特征在于，步骤2)中采用公式(4)的计算结果作为通信中断事件导致的各通信链路的中断风险：

其中，表示第x个通信中断事件导致的第j个通信链路的中断风险。

本发明的进一步特征在于，步骤3)中按照公式(5)汇总得到各通信链路的风险累计值：

其中，表示第j个通信链路的风险累计值，A为所有的通信中断事件的总数。

本发明的有益效果如下：本发明提出的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法，能够通过综合评估安全稳定控制系统站与站之间通信中断故障影响电网安全稳定控制决策，辨识通信系统中风险较大的关键链路，从而预先采取有针对性的措施防控通信中断风险，为调度人员进行基于风险的决策奠定基础。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。

图1中步骤1描述的是在电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件中选取第一个通信中断事件，然后进入步骤2对该被选取的通信中断事件导致的各通信链路的中断风险进行计算。

图1中步骤2描述的是针对被选取的通信中断事件，遍历所有电网运行方式和电网预想故障的组合，对所有由该通信中断事件引发的控制风险进行累加，将计算得到的由该通信中断事件引发的控制风险累加值与引起该通信中断事件的各通信链路的中断概率的乘积，作为这一通信中断事件导致的各通信链路的中断风险。具体而言，包括以下内容：

1、对于引起该通信中断事件的各通信链路的中断概率，采用公式(2)进行计算：

其中，x表示通信中断事件的序号，j表示通信链路的序号，表示引起第x个通信中断事件的第j个通信链路的中断概率，表示由于雷击、地震等自然灾害以及设备老化、安装缺陷等因素引起的第j个通信链路的物理中断概率；当中断的第j个通信链路为主通道链路时，m表示通信中断事件中备用通道的链路数，表示备用通道中第k个通信链路的物理中断概率；当中断的第j个通信链路为备用通道链路时，m表示中断事件中主通道的链路数，表示主通道中第k个通信链路的物理中断概率。

上述计算的原理在于：电网安全稳定控制系统两站之间的通信具有主通道和备用通道，当电网安全稳定控制系统站与站之间主、备通信通道中断，致使其承载的控制业务中断，即发生通信中断事件。因此，一个通信中断事件的发生是主、备通道中断共同作用的结果，即引起该通信中断事件的通信链路的中断概率，是由站与站之间的主、备通道的各通信链路的中断概率共同决定的，当中断的通信链路为主通道链路时，应为主通道一条链路中断并且备用通道至少中断一条的概率，当中断的通信链路为备用通道链路时，应为备用通道一条链路中断并且主通道至少中断一条的概率。

2、对于由通信中断事件引发的控制风险累加值，按以下方法进行：

首先，采用公式(2)计算在某一电网预想故障场景下由通信中断事件引发的控制风险：

其中，y表示电网预想故障场景的序号，E_x.y表示在第y种电网预想故障场景下由第x个通信中断事件引发的控制风险，为第y种电网预想故障场景的概率。ΔC_y为相应通信中断事件发生前后的安控措施代价差，即根据电网预想故障场景，匹配电网安全稳定控制措施，然后考虑同时发生通信中断事件时，从策略表中剔除中断事件引起的被中断的控制出口站，重新匹配形成新的安控措施，综合两种安控措施得到安控措施代价差。

然后，遍历所有需要分析的电网预想故障场景，按公式(3)计算由通信中断事件引发的控制风险累加值：

其中，E_x表示所有由第x个通信中断事件引发的控制风险的累加值，B为电网预想故障场景总数。

3、采用公式(4)的计算结果作为通信中断事件导致的各通信链路的中断风险：

其中，表示第x个通信中断事件导致的第j个通信链路的中断风险。

图1中步骤3描述的是在电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件中选取下一个通信中断事件，返回步骤2计算该通信中断事件导致的各通信链路的中断风险，直至遍历电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件，然后对各通信链路由不同通信中断事件导致的该通信链路的中断风险进行累加，得到各通信链路的风险累计值，即采用公式(5)汇总得到各通信链路的风险累计值：

其中，表示第j个通信链路的风险累计值，A为所有的通信中断事件的总数。

图1中步骤4描述的是将各通信链路的风险累计值按大小进行排序，将其中大于设定门槛值的通信链路，视为电网安全稳定控制系统的关键通信链路。通信链路中断的风险门槛值需要考虑实际电网所能容忍的最大通信链路中断的成本值，一般情况下，电压等级越高的电网相应通信链路中断风险的门槛值越高，反之越低。因此，通信链路中断的风险门槛值应根据实际电网特点、运行要求及所关心的通信链路数量等因素进行人为设定。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (5)

1.基于风险的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件中选取第一个通信中断事件，进入步骤2)；

2)针对被选取的通信中断事件，遍历所有电网运行方式和电网预想故障的组合，对所有由该通信中断事件引发的控制风险进行累加，将计算得到的由该通信中断事件引发的控制风险累加值与引起该通信中断事件的各通信链路的中断概率的乘积，作为这一通信中断事件导致的各通信链路的中断风险；

3)在电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件中选取下一个通信中断事件，返回步骤2)计算该通信中断事件导致的各通信链路的中断风险，直至遍历电网安全稳定控制系统所有的通信中断事件，然后对各通信链路由不同通信中断事件导致的该通信链路的中断风险进行累加，得到各通信链路的风险累计值；

4)将各通信链路的风险累计值按大小进行排序，将其中大于设定门槛值的通信链路，视为电网安全稳定控制系统的关键通信链路。

2.根据权利要求1所述的基于风险的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法，其特征在于，步骤2)中采用公式(1)来计算引起通信中断事件的各通信链路的中断概率：

${{P_{x.}}_e}_j={p_e}_j*[1-{\mathrm{\Π}}_{k=1}^m(1-{p_e}_k)]---\left(1\right)$

其中，x表示通信中断事件的序号，j表示通信链路的序号，表示引起第x个通信中断事件的第j个通信链路的中断概率，表示第j个通信链路的物理中断概率；当中断的第j个通信链路为主通道链路时，m表示通信中断事件中备用通道的链路数，表示备用通道中第k个通信链路的物理中断概率；当中断的第j个通信链路为备用通道链路时，m表示中断事件中主通道的链路数，表示主通道中第k个通信链路的物理中断概率。

3.根据权利要求2所述的基于风险的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法，其特征在于，步骤2)采用以下方法计算由通信中断事件引发的控制风险累加值：

首先，采用公式(2)计算在某一电网预想故障场景下由通信中断事件引发的控制风险：

$E_{x.y}={P_s}_y*\mathrm{\Δ}{C}_y---\left(2\right)$

其中，y表示电网预想故障场景的序号，E_x.y表示在第y种电网预想故障场景下由第x个通信中断事件引发的控制风险，为第y种电网预想故障场景的概率，ΔC_y为相应通信中断事件发生前后的安控措施代价差；

然后，遍历所有需要分析的电网预想故障场景，按公式(3)计算由通信中断事件引发的控制风险累加值：

$E_x={\mathrm{\Σ}}_{y=1}^B{E}_{x.y}---\left(3\right)$

其中，E_x表示所有由第x个通信中断事件引发的控制风险的累加值，B为电网预想故障场景总数。

4.根据权利要求3所述的基于风险的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法，其特征在于，步骤2)中采用公式(4)的计算结果作为通信中断事件导致的各通信链路的中断风险：

$r_{x.e_j}=P_{x.e_j}*E_x---\left(4\right)$

其中，表示第x个通信中断事件导致的第j个通信链路的中断风险。

5.根据权利要求4所述的基于风险的电网安全稳定控制系统关键通信链路辨识方法，其特征在于，步骤3)中按照公式(5)汇总得到各通信链路的风险累计值：

${R_e}_j={\mathrm{\Σ}}_{x=1}^A{r}_{x,e_j}---\left(5\right)$

其中，表示第j个通信链路的风险累计值，A为所有的通信中断事件的总数。