劉　凱，劉　艷，方華亮，侯　慧，王旭海，宋曉皖

（1.中國電力科學(xué)研究院高電壓研究所，武漢 430074；2.武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢 430072；3.武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院，武漢 430072；4.三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，宜昌 443002）

基于北斗系統(tǒng)的電力同步網(wǎng)可靠性模型研究

劉凱1，劉艷1，方華亮2，侯慧3，王旭海2，宋曉皖4

（1.中國電力科學(xué)研究院高電壓研究所，武漢 430074；2.武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢 430072；3.武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院，武漢 430072；4.三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，宜昌 443002）

北斗系統(tǒng)可提高電力同步網(wǎng)可靠性，為電力系統(tǒng)的運行控制及安全保護提供更加可靠的授時信號?？紤]北斗的自主研制技術(shù)及短報文通信優(yōu)勢，建立了北斗系統(tǒng)的可靠性模型。根據(jù)電網(wǎng)可靠性需求及北斗特點，研究了北斗系統(tǒng)在電力同步網(wǎng)中的布點原則?；诒倍废到y(tǒng)的短報文通信特點，提出了基于北斗的同步網(wǎng)的重構(gòu)方式，及同步網(wǎng)可靠性分析模型。以某地區(qū)電網(wǎng)的同步網(wǎng)為算例進行了仿真分析，計算結(jié)果表明，北斗系統(tǒng)可有效提高同步網(wǎng)的可靠性。

同步網(wǎng)；電力系統(tǒng)；北斗短報文；可靠性；重構(gòu)

隨著我國智能電網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)字化、智能化裝置的大量使用，電力系統(tǒng)中發(fā)電廠、調(diào)度中心及變電站內(nèi)部均有大量的計算機監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程終端單元RTU（remote terminal unit）、安全自動裝置、保護裝置、故障錄波器等自動化設(shè)備。這些裝置的正常工作需要統(tǒng)一的全網(wǎng)時間基準(zhǔn)，如何實現(xiàn)全網(wǎng)的統(tǒng)一時標(biāo)，是智能電網(wǎng)發(fā)展中基礎(chǔ)性問題之一。

目前我國電力系統(tǒng)的時間源主要是采用美國的民用全球定位系統(tǒng)GPS（global positioning system），在非常時期，美國有可能關(guān)閉或調(diào)整GPS信號質(zhì)量，將引發(fā)我國電網(wǎng)系統(tǒng)的重大安全事故。因此，使用GPS始終存在這種潛在的致命隱患因素，目前我國電網(wǎng)每年都有因GPS衛(wèi)星授時不準(zhǔn)而發(fā)生的事故。

借助于我國自主研制的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航定位和通信系統(tǒng)—北斗衛(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星，是解決我國電網(wǎng)同步授時中隱患的新途徑。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相對于GPS具有獨特的優(yōu)點，在高精度授時、短報文通信等方面均具有獨特的優(yōu)勢，其單向授時精度100 ns，雙向授時達到20 ns，完全滿足電力系統(tǒng)授時精度要求。北斗短報文通信可在極端故障條件下傳輸重要信息，有助于極端故障恢復(fù)。北斗的核心芯片目前已實現(xiàn)國產(chǎn)化，還可根據(jù)用戶需求提供靈活的定制化服務(wù)。

當(dāng)前電力同步網(wǎng)的研究主要集中在同步方式、組網(wǎng)原則及方案等方面。文獻［1-5］分析了時間同步的理論方法及標(biāo)準(zhǔn)，研究了電力同步網(wǎng)的組網(wǎng)方式及原則，針對實際電網(wǎng)的同步網(wǎng)組網(wǎng)方案進行了分析。文獻［6］研究了北斗在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，使用GPS共同組建同步網(wǎng)。文獻［7-10］對電力通信網(wǎng)的可靠性模型進行了可靠性評估。當(dāng)前的同步網(wǎng)的授時精度可以滿足電力系統(tǒng)需要，但其可靠性問題尚未引起關(guān)注，對電力同步網(wǎng)的可靠性的研究主要集中在硬件運行的可靠性，設(shè)備的冗余備份等。同步網(wǎng)中同步節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃、運行控制，均需考慮其可靠性水平，北斗系統(tǒng)的自身特點均可提高可靠性。

對比當(dāng)前GPS，本文分析了北斗系統(tǒng)的特點，建立其可靠性評估模型，探討了北斗在電網(wǎng)中的應(yīng)用及布點原則等，研究了北斗系統(tǒng)的電力同步網(wǎng)的可靠性分析模型，最后進行了仿真分析。北斗系統(tǒng)在電力同步網(wǎng)中的應(yīng)用，將提高同步網(wǎng)的可靠性水平，為北斗在電力系統(tǒng)中的深化應(yīng)用提供科學(xué)的參考原則。

1　北斗系統(tǒng)的可靠性模型

基于北斗的電力全網(wǎng)時間同步管理系統(tǒng)，由中心主站監(jiān)控系統(tǒng)和安裝在各個廠站的時間同步裝置組成。其時間同步裝置通過跟蹤衛(wèi)星高精度時標(biāo)并提供各類標(biāo)準(zhǔn)時間信號，中心主站監(jiān)控系統(tǒng)利用北斗通信信道，完成對廠站的時間同步裝置運行狀態(tài)監(jiān)測、時間比對和同步控制功能。

電力同步網(wǎng)的可靠性是指在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備自身缺陷、老化等內(nèi)部因素，及自然環(huán)境、人為等外部因素的影響下，通信網(wǎng)絡(luò)在規(guī)定條件下、規(guī)定時間內(nèi)將同步信號傳送至同步終端的能力。

系統(tǒng)正常運行的可靠性評估，通常采用平均故障間隔時間MTBF（mean time between failure）、平均運行（無故障）時間MTTF（mean time to failure）、平均修復(fù)時間MTTR（mean time to restore）以及可用率A、不可用率U來衡量，其關(guān)系為［9］

元件i的故障率及修復(fù)率分別為

元件i的可用率為

北斗系統(tǒng)可靠性可從其自身特點來分析MTTF、MTTR等可靠性參數(shù)。北斗的核心芯片已國產(chǎn)化，不受制于國外核心計算，還可根據(jù)用戶要求定制可靠性水平更高的同步設(shè)備。GPS由美國維護控制，北斗由我國自己維護控制，其MTTR會相應(yīng)縮短。GPS可能會發(fā)生非正常停運事件，北斗系統(tǒng)由我國自主研制，不存在非正常停運事件，北斗系統(tǒng)的MTTF會增大。此外，北斗的短報文通信可監(jiān)視自身的運行情況，及時調(diào)整和維護，減少修復(fù)時間，可減少等效故障率λi，GPS無此功能。相對于GPS，北斗的這些特點可提高其運行的可靠性，其可用度Ai高于GPS。

2　基于可靠性的同步網(wǎng)中北斗系統(tǒng)布點原則

電力同步網(wǎng)的可靠性是影響電力網(wǎng)運行可靠性的關(guān)鍵性基礎(chǔ)因素之一，同步網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點的同步信號質(zhì)量及可靠性，直接影響著電力網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。在電網(wǎng)網(wǎng)中重要區(qū)域布置高質(zhì)量的北斗同步設(shè)備，可提高同步網(wǎng)的可靠性，也提高了電力網(wǎng)運行的可靠性。

以電網(wǎng)運行可靠性需求為導(dǎo)向，確定同步網(wǎng)中同步設(shè)備的可靠性布局原則，達到同步網(wǎng)運行的可靠性要求?；陔娏W(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及運行可靠性需求，當(dāng)前同步網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及可靠性分析，在當(dāng)前電力同步網(wǎng)的基礎(chǔ)上北斗同步設(shè)備的布點基本原則如下：

（1）電網(wǎng)中的調(diào)度控制中心，如國調(diào)、省調(diào)、地調(diào)等，在這些同步要求高的位置裝設(shè)北斗同步設(shè)備，可提高整個控制區(qū)域的同步信號的可靠性。

（2）電網(wǎng)中的關(guān)鍵運行區(qū)域，如重要樞紐變電站節(jié)點，大區(qū)域電網(wǎng)之間的大功率輸送斷面，一些重要大負(fù)荷區(qū)域的變電站節(jié)點等，可有效保證重點區(qū)域的監(jiān)測及控制需求。

（3）同步網(wǎng)的整體可靠性布局，針對同步網(wǎng)中某些區(qū)域可靠性較低的薄弱點，可選擇這些薄弱點中心設(shè)置北斗同步節(jié)點，提高薄弱區(qū)域的可靠性。

（4）極端故障情況或偏遠(yuǎn)區(qū)域，針對通信系統(tǒng)癱瘓，或通信條件差的偏遠(yuǎn)山區(qū)，北斗自身的短報文通信可監(jiān)測同步節(jié)點的運行情況，從而縮短系統(tǒng)恢復(fù)時間，提高可靠性。

3　同步網(wǎng)的可靠性分析模型

3.1元件組合的可靠性模型

電力同步網(wǎng)中同步節(jié)點包括多個同步設(shè)備，同步節(jié)點的整體可靠性是由多個元件的可靠性參數(shù)的串并聯(lián)等效得到。多個同步元件之間通過串并聯(lián)進行連接，可以通過一系列的串并聯(lián)等效化簡成一個等效元件，便于可靠性評估分析。如兩個元件的串并聯(lián)情況，設(shè)兩個元件的故障率為λ1、λ2，修復(fù)率為μ1、μ2，可用率為A1、A2。

兩個元件的串聯(lián)等效模型為

兩個元件的并聯(lián)等效模型為

理論上，多個元件的系統(tǒng)可以通過串并聯(lián)變換，最后得到等效后的一個元件。在電力同步網(wǎng)中，一個同步節(jié)點上可能有來自北斗、GPS、原子鐘，多個同步信號源合成得到一個等效同步源。多個同步源經(jīng)過串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，得到一個等效同步源，通過公式（8）、（9）計算得到等效可用率。在同步網(wǎng)中，某幾個同步源經(jīng)過一定的路徑到達某終端，通過串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可計算得到該終端同步信號的可用率。根據(jù)同步網(wǎng)中多個終端的可用率，可計算得到同步網(wǎng)的平均可用率。

3.2北斗同步網(wǎng)重構(gòu)的遺傳進化算法

北斗同步設(shè)備具有自身短報文通信功能，可以監(jiān)測所在節(jié)點的運行情況，如果出現(xiàn)故障導(dǎo)致節(jié)點失效，同步網(wǎng)中其他北斗所在節(jié)點通過短報文可感知到該節(jié)點失效?；诙虉笪男畔ⅲ槍κЧ?jié)點導(dǎo)致失去同步信號的終端節(jié)點，進行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，改變同步源節(jié)點的同步信號的傳遞路徑，傳遞到所需的終端節(jié)點，從而提高同步網(wǎng)的可靠性［11-12］。

圖1為混合方式的同步網(wǎng)，包括k個獨立同步區(qū)，一般每個同步區(qū)內(nèi)設(shè)一個LRP節(jié)點，同步網(wǎng)內(nèi)為主從方式同步，所有支路系列形成向量Xi=（L1,…,Lm,Lm+1,…,LN），每個分量對應(yīng)兩個同步節(jié)點之間的支路，其中L1,…,Lm為各個同步區(qū)內(nèi)的支路，Lm+1,…,LN為同步區(qū)之間的支路，即邊界支路。支路一般有3種工作狀態(tài)，所有同步節(jié)點正常工作情況下的方向取值為1，反之取為-1，斷開時為0。

圖1　混合方式的同步網(wǎng)Fig.1　Hybrid synchronization network

根據(jù)失效節(jié)點情況進行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，改變同步源傳遞同步信號的路徑，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是得到最優(yōu)傳遞路徑。遺傳算法操作簡單，改進其中的控制參數(shù)，可得到更快的收斂性，電力同步網(wǎng)具體重構(gòu)的計算流程如圖2所示。結(jié)合北斗系統(tǒng)的短報文通信功能，同步網(wǎng)內(nèi)的北斗節(jié)點可以相互感知，動態(tài)跟蹤北斗節(jié)點的狀態(tài)，遺傳算法對多種狀態(tài)的進化操作，得到最優(yōu)的動態(tài)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

圖2　同步網(wǎng)重構(gòu)的計算流程Fig.2　Flow chart of synchronization network reconfiguration

對于初始種群的生成，可選擇每個北斗同步節(jié)點正常工作狀態(tài)作為初始種群的一部分。變異對可靠性低區(qū)域，即失效節(jié)點附近支路，改變其中個體支路狀態(tài)。交叉組合、互補得到可靠性高，不同區(qū)域之間的可靠性交叉，每個同步區(qū)交叉，保留可靠性高區(qū)域。選擇適應(yīng)度高的個體保留在種群，計算適應(yīng)度最小的個體，與上次迭代后最小適應(yīng)度個體比較，如相同說明迭代完成，計算此時同步網(wǎng)可靠性水平，否則繼續(xù)迭代。

1）變異操作

變異操作以一定的概率來改變個體向量中某些分量值，產(chǎn)生新的個體，達到更高的可靠性狀態(tài)。關(guān)鍵內(nèi)容是確定變化概率大小（變異因子），直接決定了新個體值的適應(yīng)性及收斂快慢，常規(guī)算法中變異因子為常數(shù)。同步網(wǎng)中不同區(qū)域中支路的變異概率不一樣，針對同步網(wǎng)中出現(xiàn)失效節(jié)點的區(qū)域，確定失效節(jié)點的臨近支路及區(qū)域邊界支路。失效節(jié)點出現(xiàn)較多的區(qū)域其變異概率較大，以便通過更多的變化狀態(tài)重構(gòu)得到可靠性更高的個體。

令H=（h1,h2,h3,…,hN）；其中…,N，hi表示各個分量對應(yīng)的變異因子大小，hi計算如下：

式中：Nloc為支路所在區(qū)域失效節(jié)點個數(shù)；Ntotal為總的失效節(jié)點數(shù)；kh、h0為常數(shù)，調(diào)整變異概率大小。不同同步區(qū)域內(nèi)失效節(jié)點多，則變異概率大；若無失效節(jié)點，則變異概率很小為常數(shù)值h0。這種變異因子向量的定義與同步網(wǎng)運行實際情況較符合。

2）交叉操作

種群中的目標(biāo)向量Xi,M和變異向量Xi,M+1由下面的方案進行混合，產(chǎn)生試驗Ui,M+1。為保證個體Xi,M的進化，通過隨機選擇，使得Ui,M+1至少有一位由Xi,M+1貢獻，否則將不會產(chǎn)生新的父代向量，種群將不會被改變，而對于其他位，可利用一個交叉概率因子CR，決定Ui,M+1中哪位由Xi,M貢獻，哪位由Xi,M+1貢獻，方案如下：

對于多個重構(gòu)狀態(tài)的向量，需從中進行一定交叉組合，得到適應(yīng)度更好的重構(gòu)個體。同步網(wǎng)中多個同步區(qū)，同步區(qū)之間的邊界支路作為交叉位，交叉操作時整個相關(guān)聯(lián)的同步網(wǎng)進行整體交叉，可靠性高整體替代可靠性低的同步網(wǎng)，實現(xiàn)優(yōu)化組合。

3）選擇操作

采用的選擇模式為

當(dāng)且僅當(dāng)試驗個體Ui,M+1的適應(yīng)度優(yōu)于目標(biāo)個體Xi,M時，Ui,M+1被選做子代，替換原來的Xi,M，否則Xi,M被保留到下一代。

每個重構(gòu)向量都是同步網(wǎng)的一個候選狀態(tài)，如何選擇同步網(wǎng)的最優(yōu)狀態(tài)解，需定義一個反映同步網(wǎng)可靠性的適應(yīng)度函數(shù)進行參考。同步信號的傳遞路徑長短是反映可靠性的重要標(biāo)志，同步網(wǎng)中傳遞路徑的平均值為

式中：Di為同步信號源節(jié)點傳輸同步信號到相應(yīng)的終端節(jié)點之間物理距離；i=1，2，…，Nter，Nter為終端節(jié)點數(shù)。

傳遞路徑Di越長表示同步信號的可靠性越差，同步網(wǎng)的所有傳遞路徑的平均值Rˉ越小，表明可靠性越高，在種群中保留Rˉ值較小的一組向量Ui,M+1作為候選值。

4　算例分析

以某地區(qū)實際電網(wǎng)的局部同步網(wǎng)的結(jié)構(gòu)為算例，如圖3所示，該地區(qū)目前主要是基于GPS的同步網(wǎng)，其運行的可靠性水平始終存在一定的隱患。在該地區(qū)的重要同步節(jié)點上裝設(shè)北斗同步設(shè)備，分布布置1級、2級、3級節(jié)點。該同步網(wǎng)分為兩個同步區(qū)：P區(qū)和Q區(qū)，各設(shè)一個1級時鐘節(jié)點，設(shè)置一些1級、3級時鐘節(jié)點。其中P8Q11支路、P10Q5支路為兩個同步網(wǎng)域邊界支路，平時斷開作為備用，故障時相互支援。同步區(qū)域內(nèi)部的虛線表示備用，初始狀態(tài)為0，故障時根據(jù)情況投入使用。

圖3　某地區(qū)同步網(wǎng)Fig.3　Synchronization network of certain area

考慮北斗系統(tǒng)的自主研發(fā)，短報文通信，可減少修復(fù)時間，北斗系統(tǒng)的運行可靠性參數(shù)應(yīng)高于GPS。同步網(wǎng)節(jié)點目前只有原子鐘和GPS，設(shè)置其中一些節(jié)點裝設(shè)北斗同步設(shè)備。假定同樣級別上的同步設(shè)備的可用率相同，設(shè)定上北斗同步設(shè)備、GPS、原子鐘及通信支路的可用率如表1所示，計算得到1級、2級、3級時鐘節(jié)點的可用率如表2所示。

表1　元件可用率數(shù)據(jù)Tab.1　Availability data of components

表2　節(jié)點平均可用率Tab.2　Average availability of node

1）同步網(wǎng)的可用率計算結(jié)果

根據(jù)元件串并聯(lián)關(guān)系的可用度計算公式，首先由各個元件可用率計算得到各級節(jié)點可用率，各級節(jié)點經(jīng)過通信支路串并聯(lián)，可計算得到同步信號傳遞至各終端上的可用率，最后計算各終端可用率的平均值。加裝北斗同步設(shè)備前后的可用率結(jié)果的對比如表3所示。

表3　同步區(qū)的可用率數(shù)據(jù)Tab.3　Availability data of synchronization area

2）N-1情況下的可用率結(jié)果

同步網(wǎng)中有1個節(jié)點失效時，北斗設(shè)備利用自身短報文通信功能可記錄整個節(jié)點基本事故信息，相互通信，迅速進行傳遞路徑重構(gòu)，快速恢復(fù)同步信號。此時整個同步區(qū)的可靠性有所下降，如表4所示，但通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)仍能正常運行。

表4　N-1情況下的可用率數(shù)據(jù)Tab.4　Availability data of N-1 fault

如果P0所在的1級節(jié)點失效，P5同步信號來自P0，P0此時傳遞過來是3級同步信號，對P5不可用，失效前P8是來自P0的1級同步信號，此時P8只能接受來自P5的2級同步信號。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，開通P8Q11支路，P8可接受來自Q6的1級同步信號，提高了其可靠性。

3）嚴(yán)重故障情況下的可靠性結(jié)果

嚴(yán)重故障是指多重故障造成多個終端同步節(jié)點失去同步信號，可計算每個同步終端失去同步信號的概率，然后計算其平均值，即可評估多重故障下的同步網(wǎng)的可靠性水平。對于3重或以上故障發(fā)生的概率極低，這里暫不分析更高故障下的可靠性。針對N-2情況進行可靠性分析，發(fā)現(xiàn)其中Q3、Q6節(jié)點失效時后果最嚴(yán)重，此時Q同步區(qū)1級、2級同步節(jié)點均失效，只剩下1個3級節(jié)點，需要啟用兩個同步網(wǎng)域邊界支路P8Q11支路、P10Q5支路，進行同步網(wǎng)重構(gòu)，Q同步區(qū)主要從P同步區(qū)取得同步信號。

由以上分析結(jié)果可知，裝設(shè)北斗同步設(shè)備后，各節(jié)點的可用率提高。整個同步網(wǎng)的可靠性提高，故障情況下的適應(yīng)性提高，對薄弱環(huán)節(jié)可加裝北斗設(shè)備，提高局部，從而提高整體可靠性水平。

5　結(jié)語

目前北斗系統(tǒng)已逐步在電力系統(tǒng)中開始應(yīng)用，如何提高其同步的可靠性是影響電力系統(tǒng)運行的關(guān)鍵問題之一。提出了北斗系統(tǒng)的可靠性評估模型，基于北斗系統(tǒng)的自主研制技術(shù)，及短報文通信優(yōu)點，可有效提高其可靠性。研究了基于北斗的同步網(wǎng)的重構(gòu)方式下的可靠性分析模型，基于北斗的短報文通信特點，對各類情況下同步網(wǎng)進行重構(gòu)，提高了同步網(wǎng)的可靠性水平，也提高了電力系統(tǒng)有效的可靠性。北斗系統(tǒng)及同步網(wǎng)的可靠性分析模型，為北斗系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的深化應(yīng)用提供了參考原則。下一步擬研究北斗提高同步網(wǎng)可靠性的計算方法，及對電力系統(tǒng)運行可靠性水平的影響。

［1］胡永春，張雪松，許偉國，等（Hu Yongchun，Zhang Xuesong，Xu Weiguo，et al）.IEEE1588時鐘同步系統(tǒng)誤差分析及其檢測方法（Error analysis and detection method for IEEE 1588 clock synchronization system）［J］.電力系統(tǒng)自動化（Automation of Electric Power Systems），2010，34（21）：107-111.

［2］王曉芳，周有慶，袁旭龍，等（Wang Xiaofang，Zhou Youqing，Yuan Xulong，et al）.基于時鐘狀態(tài)估計的電力系統(tǒng)廣域冗余對時模型（Synchronization redundant model for wide-area power system based on clocks'state estimation）［J］.電力系統(tǒng)保護與控制（Power System Protection and Control），2009，37（1）：55-60.

［3］IEEE C37.238-2011，1588 precision time protocol in power system applications［S］.

［4］Wu Xiaofan，Jovanovic M R.Sparsity-promoting optimal control of consensus and synchronization networks［C］//American Control Conference，Portland，USA，2014：2936-2941.

［5］Mahmood A，Exel R，Sauter T.Delay and jitter characterization for software—based clock synchronization over WLAN using PTP［J］.IEEE Trans on Industrial Informatics，2014，10（2）：1198-1206.

［6］童偉（Tong Wei）.基于北斗II代/GPS的電力系統(tǒng)雙模時間同步時鐘的研制（Development of Beidou II/GPS dual-mode synchronization clock for power system）［J］.電力建設(shè)（Electric Power Construction），2014，35（4）：81-85.

［7］梅魯海（Mei Luhai）.基于SDH光網(wǎng)絡(luò)的分層區(qū)域式保護通信系統(tǒng)的可靠性研究（Reliability research of layered regional protective communication system based on SDH optical network）［J］.電力系統(tǒng)保護與控制（Power System Protection and Control），2014，42（21）：81-85.

［8］蔣康明，曾瑛，鄧博仁，等（Jiang Kangming，Zeng Ying，Deng Boren，et al）.基于業(yè)務(wù)的電力通信網(wǎng)風(fēng)險評價方法（Risk evaluation method of electric power communication network based on services）［J］.電力系統(tǒng)保護與控制（Power System Protection and Control），2013，41（24）：101-106.

［9］熊小伏，田娟娟，周家啟，等（Xiong Xiaofu，Tian Juanjuan，Zhou Jiaqi，et al）.電力通信系統(tǒng)可靠性模型研究（Reliability model research of electric power communication system）［J］.繼電器（Relay），2007，35（14）：28-32.

［10］崇志強，戴志輝，焦彥軍（Chong Zhiqiang，Dai Zhihui，Jiao Yanjun）.典型廣域保護通信網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸可靠性評估（Information transmission reliability assessment of communication network in typical wide area protection）［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報（Proceedings of the CSUEPSA），2014，26（4）：20-24.

［11］李陽，周步祥，林楠，等（Li Yang，Zhou Buxiang，Lin Nan，et al）.修正克隆遺傳算法在分布式電源規(guī)劃中的應(yīng)用（Application of improved clonal genetic algorithm in distributed generation planning）［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報（Proceedings of the CSU-EPSA），2013，25（2）：128-132.

［12］陳祝峰，黃純，江亞群，等（Chen Zhufeng，Huang Chun，Jiang Yaqun，et al）.基于區(qū)域故障樹開關(guān)合并的配電網(wǎng)可靠性評估（Reliability assessment for complex distribution system based on merging of regional fault tree switches）［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報（Proceedings of the CSU-EPSA），2015，27（6）：1-7.

Research on Reliability Model of Electric Power Synchronization Network Based on Beidou System

LIU Kai1，LIU Yan1，F(xiàn)ANG Hualiang2，HOU Hui3，WANG Xuhai2，SONG Xiaowan4
（1.High Voltage Department，China Electric Power Research Institute，Wuhan 430074，China；2.School of Electrical Engineering，Wuhan University，Wuhan 430072，China；3.School of Automation，Wuhan University of Technology，Wuhan 430072，China；4.School of Electrical Engineering&New Energy，China Three Gorges University，Yichang 443002，China）

Beidou system can improve the reliability of power synchronization network，which may offer more reliable timing signals for operation control and safety protection in power system.Based on the independently developed technology and the advantage in short message communication，the reliability model of Beidou system is built.According to the characteristics of Beidou and the reliability demand of power network，the distribution principle of Beidou system in synchronous power system is studied.Based on the characteristics of Beidou short message communication，the reconfiguration approach and the reliability analysis model of the synchronization network are put forward.With a synchronous power grid of a certain area as an example，the results show that Beidou system can effectively improve the reliability of synchronization network.

synchronization network；power system；Beidou short message system；reliability；reconfiguration

TM

A

1003-8930（2016）09-0008-06

10.3969/j.issn.1003-8930.2016.09.002

劉凱（1979—），男，博士，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)運行與控制。Email：1141445113@qq.com

劉艷（1979—），女，博士，高級工程師，研究方向為電網(wǎng)遙感監(jiān)測與線路運行維護。Email：6598691@qq.com

方華亮（1977—），男，通信作者，博士，副教授，研究方向為電力系統(tǒng)控制與通信等。Email：hlfang@whu.edu.cn

2015-05-06；

2016-04-05

國家自然科學(xué)基金資助項目（51107090，51107047）；國家電網(wǎng)公司基礎(chǔ)性前瞻性科技項目（GY71-13-016）