試論不同耦合方式和耦合強度對電力通信網絡的影響

任旭超

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

試論不同耦合方式和耦合強度對電力通信網絡的影響

任旭超

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

隨著信息時代的完善，電力通信網絡的發展地位日益提升，因此探討不同耦合方式和耦合強度對電力通信網絡的影響，對于了解電力網絡現實特性具有重要的實際價值。

耦合方式；耦合強度；電力通信網絡；影響

0　引言

隨著電力系統的發展，智能電網已經成為社會各界關注的焦點，同時也是相關部門的重點研究對象。本文主要在電力-通信耦合網絡的級聯失效模型分析的基礎上探討不同耦合方式和強度與電力通信網絡的影響情況，對提供電力通信網絡的穩定性和質量具有較大的實際意義。

1　電力-通信耦合網絡的級聯失效模型概述

電力網從其構成角度分析可以將其抽象成由多個節點和邊組成的一個復雜的網絡，電力網的網絡組成包括節點電力廠、變電站和相關的負荷以及網絡邊電力線。與電力網絡組成類似，信息網也可以將SCADA系統、PMU以及調度中心視為網絡組成中的基本節點，將通信線視為網絡邊。由此對其進行分析會更加有針對性和具體化。本文的研究重點在于耦合邊對電力網的影響，忽視信息采集與傳輸的相關環節。

與電力網節點和通信網節點相比，電力通信網絡邊更容易出現故障問題，其主要原因在于節點處常常會有專業的工作人員進行監控，且具備較為完善全面的監視體系，從而減少了其發生事故的概率，與節點環境相反，網絡線一般會設置在一些偏僻的野外，受到地域和環境等特征的影響經常演變為人為攻擊的對象，進而出現各種連鎖的故障，給系統帶來巨大的損失。下面以網絡線連鎖故障為主體對模型中的基本內容進行分析：

1.1基于直流潮流的優化模型

在電力-通信耦合網絡的級聯失效模型中，基于直流潮流的優化模式主要是為了保障電力系統的穩定安全運行，即在電力系統出現線路故障或者節點超載時在系統網絡結構和參數設定的基礎上通過對發電機輸出的調整，將部分負荷切掉，從而完成對電力系統的維護。在優化過程中需要涉及到一些數學模型的建立，包括經濟成本最低表達、直流潮流方程、潮流平衡方程，并明確系統負荷的變化范圍、發電機出力約束條件以及輸電線路容量的變化范圍限定等，結合系統既定參數情況以及網絡結構特點，對其進行一一界定和求解，從而保證優化過程的有效性。

為了研究方便，本文作出如下假設：失效節點與調度中心的通路通信無關，失效節點不能實現電力節點信息到調度中心的傳輸，系統被認為處于正常的節點狀態下，即并沒有發現失效節點的存在。此外還要假設調度中心的系統優化只能從系統局部信息處實現。在以上假設條件下，系統發生了連鎖故障與問題。

1.2　網絡間失效概率

網絡間的失效概率分析需要明確一個基本的認識誤區，即電力節點和通信節點之間的作用關系，即在電力節點出現問題時，在合理時間范圍內不一定會影響到通信節點的效能，同理在通信節點出現問題時也不一定會對電力節點造成影響。因此，當電力節點和通信節點的任意一方出現失效問題時，在調度中心均無法感知到另一方的節點信息，也無法對其實施有效控制。

在上述內容的基礎上引入網絡節點失效概率認識網絡間的相互作用是十分必要和有效的，即當存在電力節點失效時，會以概率1-P0分析耦合通信節點的失效特征，在此基礎上進一步分析影響因素P0的特征，從而可以將各種假設模型的優缺點進行統一分析。

1.3耦合方式和耦合強度

耦合方式主要包括一對一的耦合以及一對多的耦合，即在電力網絡中的任意一個電力節點都對應通信網絡中的唯一節點或者是通信網絡中的多個節點對應電力網絡中的唯一節點，由于這兩種耦合方式與實踐差別較大，因此本文主要采用增加耦合邊的方法形成一個多耦合的網絡，從而分析耦合強度對電力通信網絡的影響情況，具體分析內容如下：

在一對一耦合方式的電力通信網絡中，假設有n個網絡節點，并且保證每一個電力網絡節點均連接其對應的通信網絡節點，在此基礎上在電力網絡中選擇m的節點，在通信網絡中選取w個節點，將二者的集合進行一對一的隨機組合，從而可以增加出a條耦合邊，從而形成多電力通信耦合網絡。

1.4仿真流程

在上述過程的層層作用下和基于一些基本的假設條件，保證電力網與通信網均處于正常的工作狀態下，然后將調度中心的位置用度數較大的節點進行代替，在網絡系統中隨機選擇通信邊實施斷開操作，探究其失效以后對電力通信網絡的影響情況，并對其現象進行記錄和分析。

其次，隨機選擇電力網邊將其斷開，分析通信邊的失效概率，即分析具體的影響因素p0，鑒于電力通信網絡系統的影響因素較多，因此在仿真過程中要重復進行大量的實驗，從而保證得到較為全面的影響因素指標。絡系統出現故障。

3　結論

綜上所述，在分析電力-通信耦合網絡的級聯失效模型的基礎上，通過仿真實驗探討了耦合方式和強度對電力通信網絡的影響情況，并總結出了一定的影響規律。

2　耦合方式和耦合強度對電力通信網絡系統的影響

通過大量的仿真實驗，參考大量的文獻，發現在一對一耦合方式下，可以對網絡產生積極影響的耦合方式為內在自相似耦合方式，且高介數-高度數的效果最佳。在一對多耦合方式下，隨著耦合強度的增加，網絡故障出現的概率先上升后下降。在，某一耦合強度a下，網絡故障概率達到峰值。在一定的通信網失效比例范圍內，適當增大耦合強度可以改善電力通信網的質量，抑制網

[1]董政呈,方彥軍,田猛.不同耦合方式和耦合強度對電力-通信耦合網絡的影響[J].高電壓技術,2015,10:3464-3469.

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[3]李勝利.中壓電纜載波通信在配網中的應用與研究[D].華北電力大學（北京）,2003.

[4]許堉坤.基于隨機理論的電力復雜網絡同步控制研究[D].東北大學,2014.

Effect of different coupling modes and coupling strength on power communication network

Ren Xuchao
（Jiangsu electric power company maintenance branch，211102）

With the development of information era, the development status of power communication network is increasing,so the effect of different coupling modes and the coupling strength of the power communication network,it has important practical value for understanding the characteristics of real power network.

coupling mode;coupling strength;electric power communication network;influence