缓解电网和通信网的耦合网络的级联故障的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网和通信网的耦合网络领域，具体地，涉及一种用于缓解电网和通 信网的耦合网络的级联故障的方法以及装置。
【背景技术】
[0002] 未来电网可持续性的主要挑战之一是可再生能源集成到电网造成可变性和不确 定性的增加。为了应对这一挑战，未来电网必须配备具有实时监控能力以及快速有效的控 制算法。当今电网的监测和控制主要依赖于管理控制和数据采集(SCADA)系统。一个主要的 控制操作是自动增益控制(AGC)，用于利用网络中的需求通过频率控制匹配电能供给，在局 部和广域水平都进行这种操作。AGC系统依靠通信传递控制信息，通信缺乏甚至延迟通信都 可能导致自动增益控制系统故障和失败，造成大规模的停电。此外，考虑到成本和可持续 性，通信设备通常直接从电网接收电能来运行。然而，这将使得两个网络之间产生很强的依 赖关系，电网的运行依赖于从通信网络中接收控制信号，通信网络的运行依赖于从电网接 收电能。在电网中，电流是由基尔霍夫定律驱动的，不能用网络流模型来描述。因此，当电网 发生故障时，电流重新分配到其它网络，一些元素可能过载和故障从而导致"级联故障"。由 于这种现象不能依据之前的抽象模型来表示，当考虑到电源级联故障时，任何大小的初始 故障都不会存在于大规模组件中。因此，分析电网的行为时考虑实际电流是至关重要的。
[0003] 为了解现有技术的发展状况，本申请人对已有的论文和专利进行了检索、比较和 分析，筛选出如下与本发明相关度比较高的技术信息：
[0004] 技术方案1:公开号为CN103278719A的《基于矩阵图及置信度的电力设备故障检测 方法和系统》专利申请，涉及电力设备的故障检测预警领域，主要通过四个步骤来完成:第 一，实时采集电力设备的状态量;第二，根据所述状态量进行异常状态量的预警处理，筛选 出故障电力设备;第三，根据故障电力设备的理论故障、与各个所述理论故障相对应的异常 状态量、各个异常状态量对各个理论故障的影响量化值、各个异常状态量对各个理论故障 的影响程度量化值，获得各个故障电力设备的理论故障发生的概率，其中，所述理论故障为 针对所述故障电力设备的异常状态量可能发生的各个故障；第四，根据所述理论故障发生 的概率不同发出不同的报警提示。
[0005] 技术方案2:公开号为CN104362746A的《电网风险预控方法》专利申请，涉及一种通 过设备负载消息预警进行电网风险预控方法，主要通过三个步骤来完成:第一，配置分别获 取断路器运行信息、获取线路运行信息和发送预警消息的三个定时任务，并设置定时任务 执行的频率，捆邦指定手机;第二，调用配置好的定时任务，将调度库中数据解析保存至生 产库，并发送至指定手机;第三，根据手机短信提示的信息直接到手机版移动门户上的待办 事宜页面直接查询详细信息，并及时处理。
[0006] 技术方案3:公开号为CN104218672A的《一种基于实时运行状态评价的配电网运行 风险预警系统》专利申请，涉及一种基于实时运行状态评价的配电网运行风险预警系统，属 于配电网技术领域，包括电网模型及运行方式采集模块，用于从配电网SCADA系统获取配电 网模型及运行方式;风险预警分析模块，用于依据当前配电网模型及运行方式分析配电网 风险;风险解决模块，用于分析配电网风险的解决策略，得到配电网风险解决策略;和分析 结果展示模块，用于对配电网风险分析结果及配电网风险解决策略分析结果进行展示。
[0007] 技术方案1提出基于矩阵图及置信度的电力设备故障检测方法和系统，不仅可以 提高故障设备的检修效率，而且还可以提高电网运行的可靠性。但是，所述方法并不适用于 耦合网络。技术方案2采用电网风险预控方法，适用于变电站站内对设备负载监控及预警， 通过自动消息预警的方式来提高生产系统电网风险预控水平。但是，对于级联故障的缓解 并没有作用。技术方案3提出一种基于实时运行状态评价的配电网运行风险预警系统，从配 电网的SCADA系统实时同步电网模型和在线电网运行方式，保证风险分析的实时性，提供丰 富的风险警示显示手段，帮助用户迅速定位风险区域;从电网运行方式的角度分析配电网 存在的风险，做到提前发现及时处理，提高了配电网的供电可靠性。但是，该方案并没有考 虑故障在耦合网络中的传播。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种用于缓解电网和通信网的耦合网络的级联故障的方法 以及装置。其中，所述方法通过检测电网和通信网的耦合网络中不可避免故障的节点，并从 耦合网络中删除这些节点以及改变耦合网络中节点的电能注入，从而缓解了电网和通信网 的耦合网络的级联故障。
[0009] 为了实现上述目的，本发明提供一种用于缓解电网和通信网的耦合网络的级联故 障的方法。所述方法包括:检测所述耦合网络中由于物理断开造成不可避免故障的目标节 点；根据检测结果删除所述目标节点；根据预设的约束条件求得所述耦合网络中的电能变 化最小值，以得到一个电能注入集合，所述电能注入集合包括每个目标节点的注入电能值； 以及根据每个目标节点的注入电能值向每个目标节点注入电能，以使得所述耦合网络中目 标节点不因为电能缺失而产生故障，且所述耦合网络的传输线路不超载，从而缓解所述耦 合网络中的级联故障。
[0010] 其中，所述耦合网络中由于物理断开造成不可避免故障的目标节点包括所述电网 中的电源节点、所述通信网中的通信节点以及所述电网中的孤立发电机。
[0011] 其中，所述方法还包括:针对所述电网中的每一个电源节点，检测是否存在一条从 发电机到电源节点的路径，且其是否与所述通信网中的一个通信节点连接；以及在检测到 电源节点不存在一条从发电机到电源节点的路径或不与所述通信网中的一个通信节点连 接的情况下，删除所述电网中的该电源节点。
[0012] 其中，所述方法还包括:针对所述通信网中的每一个通信节点，检测是否存在一条 从控制中心到通信节点的路径，且其是否由所述电网中的电源节点供电；以及在检测到通 信节点不存在一条从控制中心到通信节点的路径或不由所述电网中的电源节点供电的情 况下，删除所述通信网中的该通信节点。
[0013] 其中，所述预设的约束条件包括：
[0014] (Ia)
[0015] (Ib)
[0016] (Ics)
[0017] (\d)
[0018] (Ie) _9] (1/)
[0020] (Ig)
[0021] h>0 (Ih)
[0022] 其中，P°ld表示现有技术中向所述电网中电源节点注入的电能，Pne3w表示根据所述 电能注入集合向所述电网中电源节点注入的电能，A update3d表示所述电网更新后的邻接矩 阵，f表示所述电网的传输线路中的电流向量，（Aupdated) T表示所述邻接矩阵的转置矩阵，Θ表 示所述电网中所有电源节点的相位，X表示与所述电网相关的电抗矩阵，fmax表示所述电网 的传输线路的电流容量，五;表示所述电网更新后的传输线路，i表示所述电网中的电 源节点i，j表示所述电网中的电源节点j，表示所述电网更新后的发电机节点， 表示所述电网更新后的负载节点，Pa表示与所述通信网中的通信节点1连接的配 电网负载注入的电能， :表示所述通信网中的通信节点运行所需要的电能，FfTfcto7表 示所述通信网更新后的通信节点，五;表示所述电网和所述通信网更新后所述通信网 对支持通信网的配电网负载依赖关系的邻接矩阵，向量h表示从位于传输电网的负载到位 于配电网的支持通信网的负载的电流数量，b表示传输电网和配电网的电向量。
[0023] 相应地，本发明还提供一种用于缓解电网和通信网的耦合网络的级联故障的装 置。所述装置包括:检测单元，用于检测所述耦合网络中由于物理断开造成不可避免故障的 目标节点；删除单元，用于根据检测结果删除所述目标节点；集合单元，用于根据预设的约 束条件求得所述耦合网络中的电能变化最小值，以得到一个电能注入集合，所述电能注入 集合包括每个目标节点的注入电能值；以及缓解单元，用于根据每个目标节点的注入电能 值向每个目标节点注入电能，以使得所述耦合网络中目标节点不因为电能缺失而产生故 障，且所述耦合网络的传输线路不超载，从而缓解所述耦合网络中的级联故障。
[0024] 其中，所述耦合网络中由于物理断开造成不可避免故障的目标节点包括所述电网 中的电源节点、所述通信网中的通信节点以及所述电网中的孤立发电机。
[0025] 其中，所述检测单元用于针对所述电网中的每一个电源节点，检测是否存在一条 从发电机到电源节点的路径，且其是否与所述通信网