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电力通信网脆弱性探讨

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摘要:随着我国经济的飞速发展,对电力的需求量逐年猛增,电网规模不断扩大,其管理与维护工作日趋复杂,因此电力系统越来越需要信息通信等系统来实现电网的智能化运行。电力通信网作为智能电网的运行基础,其可靠的运行对于我国电网的正常工作至关重要,因此对于电力通信网的脆弱性分析,制定相应的措施提高电力通信网的可靠性具有重大意义。
【关键词】
  • 电力通信网 脆弱性

随着经济的蓬勃发展,我国的电网规模得以不断扩大,但传统的电网运营系统已难以及时全面地处理日益复杂的电网运行工作。2005年9月,海南由于遭受台风袭击而导致全市电网大停电事故引起了大众对于我国电网脆弱性的思考,海南电网的电网结构设计不合理,电网结构薄弱,二次回路设计的脆弱性较高等问题是我国电网的一个缩影,因此,为降低电网系统故障造成的经济损失和社会影响,可靠性和安全性更高的智能电网系统应运而生,而作为智能电网的运行基础———电力通信网,也由此进行大众的视野,电力通信网的脆弱性分析近年来也成为专家学者的广泛研究的课题。

1电力通信网脆弱性的产生原因

电力通信网脆弱性指由于各种原因导致电力通信系统失效后,电网功能受影响的程度,其的产生主要来自于外界自然环境因素的影响和电力通信网自身的结构和设计隐患。由于外界自然环境存在较大的人工不可控特点,因此,目前主要通过对电力通信网自身的结构和设计进行优化,来降低电力通信网的脆弱性,其脆弱性产生的原因主要有以下几个方面:(1)电网结构和电源结构规划不合理。这类问题主要有两种表现形式:一种是由于分区电网联络线薄弱或是电网主通道负载能力较小,从而产生部分线路过载导致负载转移至其他线路,最终引起连锁跳闸的故障;另一种是由于供电与用电距离较远而采用的远距离大容量输电方式,用电端严重依赖供电端电力输送通道,一旦负荷中心没有按分层分区的原则进行设计,电力输送通道等稳定性在遭到外界环境影响时会变得极差,严重影响用电端的正常用电。2005年海南电网大停电、2008年我国南方冰灾大停电的原因就属于这类原因导致的。(2)电网继电保护技术、运行监控技术存在漏洞。继电保护系统是保证电网正常工作的第一道安全屏障,而电网的运行监控则是保证继电保护系统正常工作的前提,但由于继电装置本身的质量问题以及部分人工监控和维护不及时等因素的影响,由于继电装置引起的停电现象在全球都时有发生,比如2006年河南电网双回线保护误动作、2003年美国加利福尼亚州大停电等。(3)电力系统管理方面存在漏洞。这方面的漏洞主要表现在电网的保护设备设定值管理、电网维护人员对紧急事故的处理以及各级部门对紧急事故的协调工作等问题上。我国部分地区电力系统的基层管理极为混乱,存在严重的职责不明,对紧急事故的应急培训也落实不到位。比如2006年河南电网大停电和2008年我国南方冰灾大停电都是由于对紧急事故的应急处理不到位所引起的。

2电力通信网脆弱性的评价方法

电力通信网的脆弱性越高,电网运行就越难保证其安全性和可靠性,因此对电力通信网的脆弱性进行及时和准确的评价就显得尤为重要。目前,国际上主要是通过综合电力通信网设备、网管系统以及电力二次防护等多方面进行全面地评价,指出其中可能会导致电网功能下降的隐患,进而有利于对电力通信网进行规划和风险预警等工作的开展,具体执行时,基于不同情况有以下几种评价方法:(1)业务重要度评价方法。这类评价方式主要是基于电力业务不同需求来进行评价的,比如体育赛事直播注重实效性,评价时影响电力通信网的时延的因素是重点的评价参考;再比如工业用电注重稳定性,评价时影响电力通信网的安全性的因素是重点的评价参考。具体评价时一般采用归一化函数和区间映射函数对重要值矩阵进行计算,最终算出业务重要度,从而及时对风险预警,降低电力通信网的脆弱性。(2)状态脆弱性评价方法。这种评价方法主要是通过对电网受到干扰或产生故障后电网状态变量发生偏移的大小来衡量电网系统的抗干扰能力,简单来说,电网的抗干扰能力越强则其脆弱性越低。具体评价时需要通过仿真软件对电力通信网在过负荷和低电压负荷等常见电力故障下,其节点电压、频率和功角等电网参数的变化,通过仿真软件进行模糊推理,计算出电压风险指标变化率,最终得到电力通信网的归一化电压脆弱度。(3)结构脆弱性评价方法。这种评价方法通过仿真软件模拟电力通信网中单一或多个运行单元停止运行,对电力通信网的网络拓扑结构的完整性和正常工作能力进行评估,从而得到电力通信网的脆弱性指标。具体评价时通过仿真软件对电网系统在产生故障后的聚类系数、、节点度数、平均度数等电网基本特征参数进行测量,然后进行拓扑建模,得到电网系统的网络负荷损失经济型后评估指标,最终得到电力通信网的结构脆弱度。(4)综合脆弱性评价方法。由于状态脆弱性评价方法侧重评价网络结构的影响,而结构脆弱性评价方法侧重评价电网元件运行的影响,故都存在一定缺陷,综合脆弱性这种评价方法是将状态脆弱性和结构脆弱性两种评估方法结合在一起的综合评估方法,所以评价结果更加准确。具体评价时通过仿真软件将电网的拓扑参数和运行状态量进行二维拟合,得到电网运行受到干扰后电网运行状态和电网结构变化之间的对应关联,从而得到网络结构和电网元件运行对于电网脆弱性的影响结果。

3总结

随着智能电网的推广,电力通信网的可靠运行至关重要。本文通过对电力通信网脆弱性的产生进行分析,并简单介绍了当前对电力通信网脆弱性评价的四种方法,使人们能通过对电力通信网脆弱性的评价,及时了解电力通信网的可靠性,为促进智能电网的稳定发展发挥着巨大作用。

参考文献:

[1]何宇.电力通信网安全风险评估系统设计与实现[J].电力信息与通信技术,2014,03:53-59.

[2]孙凤杰.电力通信网电源风险评估系统的设计与实现[J].电力信息与通信技术,2013,10:51-55.

[3]郭静.基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析[J].电力系统通信,2009,09:6-10.

作者:王淋漓 单位:国网安徽电力有限公司安庆供电公司

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期刊名称:电力设备管理

期刊级别:国家级期刊

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主管单位:民政部
主办单位:中国电力设备管理协会
出版地方:北京
快捷分类:电力
国际刊号:2096-2711
国内刊号:10-1454/TM
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创刊时间:2016
发行周期:月刊
期刊开本:B5
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