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摘要：智能电网运行过程中，极易出现故障问题，即信息网和物理电网之间的连锁故障，若出现连锁故障，则会影响智能电网运行的安全性与效率，对此则需要做好连锁故障预防工作，构建连锁故障模型，分析智能电网运行中存在的安全风险问题，采取理论分析法，提出防御措施。
关键词：智能电网；信息网；物理电网；连锁故障；防御体系
随着间歇性电源以及柔性负荷接入电网，使得电力系统动态运行过程加快，进而使得能量流以及信息流耦合成为了现代电网的主要特征。信息网络故障可能会引发连锁故障，进而在信息网以及物理网之间相互传播，最终造成信息物理耦合系统出现崩溃问题，影响智能电网运行的安全性。
1 智能电网信息物理系统建模需求分析
1.1 信息能量流耦合特点
智能电网建设进程的加深，使得信息资源以及通信条件产生新的变化，使得电力系统结构更加复杂，信息网络化传输给智能电网故障识别，系统配置的完备性，故障类型分析与系统运行方式等，提出了更高的要求，基于智能电网下，电力系统信息流与能量流耦合具有以下特点：1）能量流以及信息流耦合较为紧密，增加了信息流与能量流之间的关联度。2）电力系统的动态过程得以加速，动态特性的复杂性更强，实时控制的要求更高。3）信息流具有较强的快速性与全局性，进而为能量流的控制，提供了新的思路。
1.2 建模需求分析
智能电网系统能量流建模，主要分为以下方面：1）潮流计算。检验电力系统规划方案的适应性，同时分析网络结构变化以及运行负荷的影响等；2）稳定计算。通过分析电压运行的稳定性以及频率稳定性，解决由于功角抖动所造成的大面积停电以及系统崩溃等问题。3）短路计算。检验电气设备的性能，确保继电保护装置能够可靠动作。4）动态分析。分析信息流动态性能，为故障分析与网络性能分析等，提供定量依据。5）优化控制。
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2 智能电网信息物理系统建模
2.1 设备建模
信息物理系统中，电力系统业务的实现，需要IED作为载体，以此反映物理系统的动态特征。IED建模则需要按照IEC61850与IEC60870等标准，进行业务信息生成与传输等全过程作业，执行指令。IED能够体现出电气设备数据处理能力与机制。
2.2 通信协议建模
智能电网下的电力系统，对于系统运行的实时性与安全可靠性要求较高，为了能够有效的预防信息物理系统连锁故障，则需要构建通信协议建模。因为原有的调度数据专网的通信协议，虽然基于设备的属性，以及数据结构等，制定了电网业务的流程与通信规则，但是信息系统仿真平台不具有对应的协议模型，因此需要构建通信协议模型。
2.3 信息流建模
电力系统业务信息化以及网络化，使得电力系统业务主要是以信息流为基础体现，而电压电流采样值，则依靠采样值SV信息流所体现等。电力系统运行出现故障状态，则对应信息流，将会展现出不同的动态特征，进而引发网络故障与阻塞问题，进而使得传输时延与负载率等，会发生相应的变化。信息流建模能够对故障进行分析，采取交替或者联立等求解方法，来解决系统暂态稳定性问题等[1]。
3 智能电网信息物理系统防御策略
3.1 连锁故障分析策略
针对电网连锁故障问题，采取建立隐性故障模型的方式，分析连锁故障下的停电情况，承载熵水平不同则连锁故障状态也不同，以符合损失数据作为依据，来分析故障损失和承载熵的关系。隐性故障模型运行流程如下：1）设定参数，比如将发生隐性故障的概念设为H。2）选择电力系统中的一条输电线路，设定故障条件，使得输电线路产生故障。3）检测网络孤岛问题，处理检测数据，计算直流潮流，进而进行隐性故障分析，跳开隐性故障线路，直接计算直流潮流，若跳开线路的条数较多，则需要进行电网调度，同时检测线路运行情况，若不再出现线路跳开问题，则可以对线路连锁故障进行判断，分析连锁故障损失分析[2]。
3.2 电网脆弱性应对策略
由于智能电网设计结构较为复杂，智能电网系统结构运行的过程中，极易受到各种因素的影响，使得电网系统出现故障问题，比如环境因素、设备元件因素、人为因素等，所引发的运行故障。针对电网出现连锁反应，所造成的脆弱性问题，则可以将边韧性度融入到电网连锁故障风险分析中，来构建系统线路故障筛选模型，来判断电网系统线路的脆弱性，进而揭示系统脆弱性，制定电力系统停电防御对策。
3.3 连锁故障应对措施
对于智能电网中信息物理网之间的连锁故障问题，采取的主要防御对策包括电网运行以及电网建设。基于电网系统隐性故障模式，加强承载熵控制对策。设定连锁故障模型参数。在系统快动态执行时，由于随机影响因素，会使得线路发生断开现象的几率增加，通过孤岛检测处理，进而计算直流潮流，再依据线路发生越线的概率，以及优化控制的成功几率，对系统线路进行调度与优化。基于继电保护装置的保护动作发生率，来判断是否切断线路，若顺利切除线路后，则继电保护进入快动作执行状态，若没有切除线路，则进入慢动作执行状态。若动作执行天数少于设定天数，则需要计算电网负荷水平，以及发电机极限运转状态。计算系统主流潮流，优化计算结果，依据电力系统输电线路切符合的具体情况，以及线路功率越限的实际情况，分摊发电机出力增量。根据潮流计算结果，进行线路升级，模拟智能电网规划。当慢动态执行结束后，切入快速动态执行状态[3]。
结束语
智能电网信息网运行极易出现运行故障，进而引发连锁故障问题，给物理网造成运行影响，为了能够避免引发此类问题，则需要做好防御措施，基于信息流与能量流的耦合特点，分析信息物理系统建模需求，合理规划建模内容，提出系统故障防御措施，确保电力系统运行安全。
参考文献
[1]王宇飞,高昆仑,赵婷,邱健.基于改进攻击图的电力信息物理系统跨空间连锁故障危害评估[J/OL].中国电机工程学报,2016(06).
[2]杨少智.智能电网中信息网与物理电网间连锁故障的防御策略研究[J].中国新技术新产品,2016（09）:18-19.
[3]王海柱,蔡泽祥,何瑞文.智能电网信息物理融合系统建模与仿真研究[J].机电工程技术,2014（12）:74-79.
论文作者:郑玉华
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/17
标签：电网论文; 故障论文; 系统论文; 智能论文; 建模论文; 线路论文; 电力系统论文; 《电力设备》2016年第24期论文;