李瑞航 印冰倩

摘 要：传统联锁故障研究忽视了信息网通信光缆对电力网连锁故障的影响。近年来，信息网的引进，电力系统并没有随之更新与发展，造成大面积停电几率不断增加。然而在规则的网络当中，信息节点度普遍大于不规则网络的度，相比之下，通信光缆故障对电力网连锁故障所造成的影响就越少。本文在深入分析信息网对电力网的影响的基础上，阐述了基于通信光缆故障的电力网连锁故障建模，最后对通信光缆故障对电力网连锁故障的影响进行了更深层次的剖析。

关键词：通信光缆故障；电力网连锁故障；影响

在电力市场环境下，电网大规模互联已经成为了电力系统发展的一个重要趋势。网络规模的进一步扩大，结构也随之复杂起来，电力系统也变得十分复杂。近年来，我国电网当中发生了一系列由连锁故障造成的大停电事故。可见，当现阶段的互联电网具有脆弱性，一旦出现大停电事故，势必会造成停电规模的进一步扩大，同时会造成更大的经济损失。因此，为了提高互联电网整体运行的安全性与可靠性，就需要相关人员重视起通信光缆故障对电力网连锁故障的影响的研究。

1.信息网对电力网的影响分析

所谓“信息网”，主要是指电力调度自动化网络及其系统，例如广域测量系统、配电网管理系统以及数据采集与监控系统等[1]。现如今，在电力系统研究当中，复杂网络理论得到了广泛的应用。

以2003年国外大停电事故为例，电力网当中的节点是否能够安全可靠运行，关键在于信息网当中的节点是否能够得到有效的控制，然而信息网当中的节点正常运行，主要借助电力网的供电。可见，信息网与电力网之间形成了一种相互依存的网络。鉴于现阶段的变电站中等重要节点，采用了不间断电源，一旦出现了连锁故障点，也就是信息网当中节点对应的电力节点出现停电事故，对信息网的正常与运行也不会产生丝毫影响[2]。因此，在电力系统当中，并不简单的电力节点出现故障，也不一定都会影响到信息节点的正常运行；相应的信息节点出现故障，也不一定都會影响到电力节点的正常运行。纵观近些年来的大停电事故，可以得出电力网出现大面积停电，一样存在可以正常运行的信息节点。鉴于此，通信光缆一道遭到破坏，对应的电力节点，依旧可能处于正常运行状态。在此情况下，调度中心将只能获取局部的电力网信息，从而一旦出现故障，将会影响到控制决策的正确性，从而造成电力节点运行失去控制，从而引发连锁故障[3]。

2.基于通信光缆故障，电力网连锁故障建模

电力网连锁故障的出现，关键在于潮流的大规模转移以及保护装置的出现了一些不正确动作，外加直流潮流算法具有计算速度快等优势。因此，电力网连锁故障建模，可以考虑使用直流潮流模型。本文的研究，主要考虑到信息网的拓扑结构产生的影响，并没有对信息传输性能的影响进行相关的研究与分析。针对电力网当中出现的孤岛，便可以采取根据发电与符合计算出的直流潮流进行处理。具体而言，一旦发电站所发电容量超过电网负荷，发电机组将考虑电网需求的情况下，按照相关比例，减小出力；反之，则需要根据负荷和发电容量差值，补充发电量；最后结合发电和负荷实际情况，计算直流潮流[4]。

（1）基于直流潮流的优化模型。一旦电力系统容量过载时，系统需要根据网络结构与参数及时调整发电机的输出，必要时需要直接切除部分负荷，以此确保电力系统的安全稳定运行。直流潮流模型的优化过程，具体可以描述为在减少电力系统运行成本与损失成本的基础上，需要确保直流与潮流的平衡，并且需要结合实际情况，综合明确输电线路的变化范围，并以此为基础，计算出发电机的出力约束情况[5]。

（2）仿真流程。结合上文分析，模型仿真流程具体如下：①基于直流潮流的优化模型，电力网初始化设计，该种情况下，电力网和信息网全部正常运行，并且线路处于完整状态。

②：以ω表示信息网中故障边占总边数的比例。之后可以通过比例ω，掌握通信光缆在运行过程中各种情况造成的通信中断。③：电力网中以τ表示断开电网当中的一条电力线的概率，其主要是用于模拟天气等原因造成的电力网线路断开。④：信息网拓扑结构的确定，一旦信息网运行当中出现孤点，调度中心无法掌握信息节点对应的电力网节点具体信息，在此情况下，便可以进行假设操作，通常情况下，将调度中心掌握的电力网拓扑结构记为Nm，实际电力网拓扑结构记为Nr。⑤：以α表示线路重载阈值，相关人员依据电力网拓扑结构 Nr得出实际直流潮流，之后依据相关计算公式，即Fl/Fmax ≥α，便可以得出电力线上潮流是否超过了极限。一旦出现了越限情况，调度中心需要及时根据电力网拓扑结构 Nm进行相应的计算，得出线路当中的最优潮流，之后便可以根据计算结果，确定各个电力节点的注入功率，之后进行⑥的操作，一旦没有电力线出现越限情况，便进行⑦的操作。⑥：以β表示过载线路切除概率，一旦出现越限，及时断开线路，反之正常运行。⑦：以Ph表示保护装置的隐故障概率，主要是用于排查隐故障定义，随机选择一条电力线路断开，之后根据⑤当中的计算公式进行计算，一旦得出没有越限情况，便可以直接进行⑧的操作。⑧：一旦没有电力线路故障问题，说明单次连锁故障仿真结束，并需要统计损失负荷情况。

3.通信光缆故障对电力网连锁故障的影响分析

3.1通信光缆随机故障对连锁故障的影响

结合上文提及到的计算方法，以30节点的无标度网络为例，鉴于网络节点的重要程度，可以采取度数表示，便于对整个网络进行平均度的计算，计算结果为平均度3.8，最大值的情况下是15。根据上述两个数据，调度中心在度数设置时，则可以设置度数为4和15的信息节点上，之后操作人员仅需要随机移除信息网中一定比例ω的边，便可以对信息网中边的故障规模进行模拟。为了确保模拟结果的真实可靠性，就需要进行多次连锁故障模拟，最终去平均值。模拟结果为：在信息网线路故障规模的增大，电力网的平均损失负荷增大，便可以说明信息网线路故障对电力系统连锁故障具有促进作用。但是到达峰值时，电力网的平均损失负荷不断减少，说明信息网通信光缆故障对电力系统连锁故障的扩大作用在逐步减少。

3.2信息网拓扑结构对连锁故障的影响

从复杂网络理论可以了解到，网络功能受到网络拓扑结构的影响。通常情况下，不同信息网拓扑结构下，所造成的平均损失负荷，随着电力故障规模将会发生相应的变化，并且变化趋势具有相似性。但是一旦信息网的拓扑结构处于无标度网络时，电力网的负荷损失往往会增多，相比规则网络的负荷损失，显然更加严重。从度分布角度而言，节点度在较低的情况下，度分布缺乏明显的特征长度，然而规则网络的度分布较为集中，因此，可以采用平均度表示。鉴于无标度网络中度存在大量的较低的节点，一旦出现边故障，相比规则网络更加容易产生孤点。可见，无标度网络结构的信息网边故障时，所产生的损失负荷更大，并且对电力网连锁故障具有更大的影响。

4.结语

综上所述，通过本文的研究，得出通信光缆边故障规模的增大，导致信息网对电力网连锁故障的影响强度逐渐减弱。希望本文研究结论可以为通信线路规划与改造提供一些具有参考价值的建议。

参考文献：

[1]周艳峰.通信光缆故障对电力网连锁故障的影响[J].中国新通信，2017，19（10）：38.

[2]赵子岩，李文.电力通信光缆典型故障分析及应对措施研究[J].电力信息与通信技术，2016，14（05）：107-111.

[3]牛海兴.电力通信光缆运行外力破坏与预防措施[J].科技资讯，2015，13（31）：42-43.

[4]李芳亚.电力通信光缆运行维护及外力破坏防范的初探[J].通讯世界，2014（11）：106-107.

[5]罗立志.通信光缆线路维护的问题与对策探讨[J].时代金融，2012（15）：300-303.