本文關(guān)鍵詞：基于IEC 61850的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第３７卷第２期
２０１３年１月２５日

電力系統(tǒng)自動化
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ

Ｖ０１．３７

Ｎｏ．２

Ｊａｎ．２５，２０１３

ＤＯＩ：１０．７５００ｆｌＡＥＰＳ２０１２０４０９７

基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障分析
張其林１’２，王先培１，趙 宇１
（１．武漢大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北省武漢市４３００７２；２．湖北文理學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院，湖北省襄陽市４４１０５３）

摘要：ＩＥＣ ６１８５０定義的邏輯節(jié)點(diǎn)之間存在復(fù)雜的交互關(guān)系，變電站自動化系統(tǒng)中的故障有可能通

過這種關(guān)系在系統(tǒng)中進(jìn)一步傳播。從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論出發(fā)，將邏輯節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，邏輯連接作 為網(wǎng)絡(luò)的邊，則邏輯節(jié)點(diǎn)之間的交互關(guān)系就可以抽象成一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。首先，統(tǒng)計這個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的 相關(guān)特征參數(shù)，結(jié)果表明，邏輯節(jié)點(diǎn)之間的交互關(guān)系同時具有小世界和無標(biāo)度特征；然后，建立了基 于耦合映像格子（ｃＭＬ）的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障模型，仿真實(shí)驗(yàn)在一定程度上揭示了邏輯節(jié) 點(diǎn)的故障在系統(tǒng)中的傳播規(guī)律。最后，以Ｔ１一ｌ型變電站為例，分析其自動化系統(tǒng)中邏輯節(jié)點(diǎn)交互 的特性，并應(yīng)用所建立的模型進(jìn)行了仿真，進(jìn)一步驗(yàn)證了從邏輯節(jié)點(diǎn)交互特性角度分析變電站自動 化系統(tǒng)的故障傳播的有效性。 關(guān)鍵詞：ＩＥＣ ６１８５０；變電站自動化；復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；耦合映像格子；連鎖故障
０

引言
智能電網(wǎng)的發(fā)展對電網(wǎng)的安全需求及供電可靠

生物直至社會等各類開放復(fù)雜系統(tǒng)的骨架［５書］，是研 究它們拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和動力學(xué)性質(zhì)的有力工具。在電力 系統(tǒng)安全方面，應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究電網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 脆弱性、分析復(fù)雜電網(wǎng)中連鎖故障傳播機(jī)理的方法 取得了眾多成果［７’１ ２｜。這些研究成果均集中在大電 網(wǎng)復(fù)雜性方面，對監(jiān)測、保護(hù)和控制日益復(fù)雜的變電 站自動化系統(tǒng)中的連鎖故障研究尚不多見。本文將
ＩＥＣ

性要求不斷提高，電網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)——變電站的
安全性也顯得極為重要，對變電站的保護(hù)與監(jiān)控要 求越來越高，變電站二次系統(tǒng)也越來越復(fù)雜ｕ ｏ。
ＩＥＣ

６１８５０規(guī)定的變電站自動化系統(tǒng)功能由若干相

互交換數(shù)據(jù)的邏輯節(jié)點(diǎn)組成，且僅有邏輯節(jié)點(diǎn)中的 數(shù)據(jù)才能進(jìn)行交換。邏輯節(jié)點(diǎn)是一個由數(shù)據(jù)和方法 定義的對象，與一次設(shè)備相關(guān)的邏輯節(jié)點(diǎn)不是一次 設(shè)備本身，而是它的智能部分或者是它在二次系統(tǒng) 中的映像。根據(jù)變電站的功能特點(diǎn)，ＩＥＣ ６１８５０大 約定義了９０個邏輯節(jié)點(diǎn)，且提供了擴(kuò)展定義邏輯節(jié) 點(diǎn)的規(guī)則心：。所有邏輯節(jié)點(diǎn)及其之間的復(fù)雜交互實(shí) 現(xiàn)了基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站監(jiān)測、保護(hù)與控制功 能。變電站自動化系統(tǒng)的潛在故障將會通過邏輯節(jié) 點(diǎn)問的數(shù)據(jù)交換在相應(yīng)的智能電子設(shè)備（ＩＥＤ）上反 映出來。因此，從整體的角度探索邏輯節(jié)點(diǎn)之間的 復(fù)雜交互特性對研究變電站自動化系統(tǒng)部件故障的 連鎖反應(yīng)、傳播機(jī)制、系統(tǒng)的演化機(jī)理有重要的 意義。 近年來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作為復(fù)雜系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)正 受到各領(lǐng)域研究人員的密切關(guān)注［３４］。從整體的角 度來考慮復(fù)雜系統(tǒng)，將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)用于描述從技術(shù)到
收稿日期：２０１２—０４—１２；修回日期：２０１２—０７—２３。
國家自然科學(xué)基金資助項目（５０６７７０４７）；湖北省自然科學(xué)基

６１８５０定義的變電站自動化系統(tǒng)功能中邏輯節(jié)

點(diǎn)之間的交互關(guān)系抽象成一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)計結(jié)果 表明，邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)同時具有小世界和無標(biāo)度特 征。在此基礎(chǔ)上，建立了基于耦合映像格子
（ｃｏｕｐｌｅｄ ｍａｐ

ｌａｔｔｉｃｅｓ，ＣＭＬ）的變電站自動化系統(tǒng)

連鎖故障傳播模型，仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)例分析均驗(yàn)證了 從邏輯節(jié)點(diǎn)交互特性角度分析變電站自動化系統(tǒng)的 故障傳播的有效性，為基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自 動化系統(tǒng)的建設(shè)提供了一定的參考。
１
１．１

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)基本理論
復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)簡介 現(xiàn)實(shí)世界中的大多數(shù)復(fù)雜系統(tǒng)可以用網(wǎng)絡(luò)的形

式來描述。人們最初用規(guī)則網(wǎng)絡(luò)描述真實(shí)世界的系 統(tǒng)，例如鄰近環(huán)網(wǎng)。由于規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特殊性，導(dǎo) 致規(guī)則網(wǎng)絡(luò)所能描述系統(tǒng)的范圍極其有限。 １９５９年，數(shù)學(xué)家Ｅｒｄ６ｓ和Ｒ６ｎｙｉ提出了ＥＲ隨機(jī)網(wǎng) 絡(luò)的概念ｎ ３Ｉ，大大拓展了網(wǎng)絡(luò)研究的范圍。隨機(jī)網(wǎng) 絡(luò)的隨機(jī)性十分符合真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中連接的某些特性， 但是對于動態(tài)演化系統(tǒng)中所表現(xiàn)出來的一些重要特 性，如社會理論中的馬太效應(yīng)等無法予以說明。 ６１—

金資助項目（２０１０ＣＤＺ０５１）；湖北省教育廳基金資助項目
（Ｄ２００９２５０５）。

萬方數(shù)據(jù)

電

力

系

統(tǒng)

自

動

代

１９９８年Ｗａｔｔｓ和Ｓｔｒｏｇａｔｚ提出小世界網(wǎng)絡(luò)概 念ｕ“，１９９９年Ｂａｒａｂｄｓｉ和Ａｌｂｅｒｔ發(fā)現(xiàn)無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò) 特性�！В�，突破了隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型的束縛，揭示了復(fù)雜 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所包含的各類特征，奠定了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 研究的基礎(chǔ)。 １．２復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特征參數(shù) 根據(jù)基本單位之間是否存在相互作用，一個網(wǎng) 絡(luò)可抽象地表示為由點(diǎn)集Ｖ和邊集Ｅ構(gòu)成的圖 Ｇ一（Ｖ，Ｅ）。如果任意點(diǎn)對（ｉ，Ｊ）與（Ｊ，ｉ）對應(yīng)同一 條邊，則該網(wǎng)絡(luò)稱為無向網(wǎng)絡(luò)，否則稱為有向網(wǎng)絡(luò)。 為研究網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征。下列參數(shù)常被用來分析復(fù) 雜網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計特性。 １）平均路徑長度Ｌ 其定義為網(wǎng)絡(luò)中任意２個節(jié)點(diǎn)間最短路徑長度 的平均值：

向的邏輯連接。例如，開關(guān)控制器ＣＳＷＩ向人機(jī)接 口ＩＨＭＩ報告斷器路的狀態(tài)，即認(rèn)為存在一條從 ＣＳＷＩ到ＩＨＭＩ的有向邏輯連接。根據(jù)ＩＥＣ
６１８５０—

５。２１定義的ＰＩＣＯＭ，將邏輯節(jié)點(diǎn)看成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，邏 輯連接看成網(wǎng)絡(luò)的邊，基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自 動化系統(tǒng)就可以抽象成一個有向復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，如附錄 Ａ圖Ａ１所示。 由于像發(fā)電機(jī)這樣的實(shí)體已超出變電站標(biāo)準(zhǔn)范
圍，且ＩＥＣ ６１８５０—５附錄Ａ中沒有規(guī)定與其他邏輯

節(jié)點(diǎn)的交互關(guān)系，附錄Ａ圖Ａ１中忽略了以“Ｚ”開 頭的邏輯節(jié)點(diǎn)，故只考慮了８０個邏輯節(jié)點(diǎn)。如果變 電站自動化系統(tǒng)要增加額外的功能，也可以啟用或 者自定義相應(yīng)的邏輯節(jié)點(diǎn)。 ２．２邏輯節(jié)點(diǎn)交互復(fù)雜網(wǎng)的統(tǒng)計特征 根據(jù)第１節(jié)所述的統(tǒng)計特征參數(shù)，分別計算邏 輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)和相同結(jié)點(diǎn)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度 及聚類系數(shù)，結(jié)果如表１所示。
表ｌ
Ｔａｂｌｅ １

Ｌ一麗Ｎ氚Ｎ善ｄｊ

“一（一１）臺％
度；Ｎ為節(jié)點(diǎn)個數(shù)。

“７ （１）

式中：ｉ，歹∈Ｖ；ｄ。為連接節(jié)點(diǎn)ｉ和Ｊ的最短路徑長 平均路徑長度主要反映各個節(jié)點(diǎn)問的緊密程 度。具有小世界效應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，即使非常復(fù)雜且規(guī)模 異常龐大，它的平均路徑長度依然很小。 ２）節(jié)點(diǎn)度數(shù)是和度分布Ｐ（是） 節(jié)點(diǎn)ｉ的度數(shù)忌，指連接該節(jié)點(diǎn)的邊數(shù)，對所有 節(jié)點(diǎn)的是，求均值可得到網(wǎng)絡(luò)的平均度數(shù)石。節(jié)點(diǎn) 的度數(shù)能夠體現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)的“重要”程度。Ｐ（是）表示 的是一個隨機(jī)選定的節(jié)點(diǎn)的度數(shù)恰好為是的概率， 度分布反映網(wǎng)絡(luò)的整體性質(zhì)。 ３）聚類系數(shù)Ｃ 已知節(jié)點(diǎn)ｉ的度數(shù)為走。，這是，個節(jié)點(diǎn)之間最多 有是，（是，一１）／２條邊，而實(shí)際只存在Ｅ，條邊，則節(jié)點(diǎn) ｉ的聚類系數(shù)Ｃ，表示為：

邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)與隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計特征
Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ

ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ

ｒａｎｄｏｍ ｎｅｔｗｏｒｋ

根據(jù)文獻(xiàn)［１４］的描述，小世界網(wǎng)絡(luò)具有較短的 特征路徑長度和較高的聚類系數(shù)。由表１可知，邏 輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)的平均路徑長度比隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的要小， 而聚類系數(shù)要大得多。因此，可以認(rèn)為邏輯節(jié)點(diǎn)交 互網(wǎng)屬于小世界網(wǎng)絡(luò)，這種特性對變電站自動化系 統(tǒng)的連鎖故障有推波助瀾的作用。 分別統(tǒng)計邏輯節(jié)點(diǎn)的入度與出度分布．得到雙 對數(shù)坐標(biāo)下的度分布如圖１所示（線性坐標(biāo)下的度 分布見附錄Ａ圖Ａ２）。

ｃ：一贏‰
類系數(shù)Ｃ。
２

㈦

所有節(jié)點(diǎn)聚類系數(shù)Ｃ，的平均值即為網(wǎng)絡(luò)的聚

基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自動化系統(tǒng)功

能中邏輯節(jié)點(diǎn)交互的復(fù)雜性
２．１

邏輯節(jié)點(diǎn)交互的抽象 為了實(shí)現(xiàn)對功能自由分布的支持，ＩＥＣ
６１８５０

定義了與設(shè)備無關(guān)的功能，并把功能分解成邏輯節(jié) 點(diǎn)，邏輯節(jié)點(diǎn)之間通過邏輯連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 如果邏輯節(jié)點(diǎn)之間存在通信信息片（ｐｉｅｃｅ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｆ

圖ｌ
Ｆｉｇ．１

雙對數(shù)坐標(biāo)下邏輯節(jié)點(diǎn)的度分布
Ｄｅｇｒｅｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ ｉｎ ｄｏｕｂｌｅ

ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＰＩＣＯＭ）的傳輸，

可以看出，在雙對數(shù)坐標(biāo)下，邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)的 度分布近似呈一條直線。采用最ｔｂＺ－乘法得到擬合

即認(rèn)為源邏輯節(jié)點(diǎn)到目的邏輯節(jié)點(diǎn)之間存在一條有 一６２一

萬方數(shù)據(jù)

?學(xué)術(shù)研究?

張其林，等基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障分析

曲線的人度和出度分布表達(dá)式分別為：
Ｐ１（忌）一０．６２２ ８ｋ＿２’１” Ｐｏ（志）一Ｏ。５０９ ８ｋ．１，４８ （３） （４）

為０；Ｎ。為存在人度元素的個數(shù)；Ｎ：為存在出度元 素的個數(shù)；ｄｅｇ＋（ｉ）為節(jié)點(diǎn)ｉ的入度；ｄｅｇ一（ｉ）為節(jié)點(diǎn) ｉ的出度；￡�！剩ǎ�，ｔ），為節(jié)點(diǎn)ｉ的人邊耦合強(qiáng)度；￡：∈ （ｏ，１），為節(jié)點(diǎn)ｉ的出邊耦合強(qiáng)度；ｆ為非線性函數(shù)， 表征節(jié)點(diǎn)自身動態(tài)行為，此處選擇混沌Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映 射廠（ｚ）一４ｚ（１－ｘ），當(dāng)０≤ｚ≤１時，０Ｋ廠（ｚ）≤１。 式（５）中的絕對值符號保證各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)非負(fù)。 若節(jié)點(diǎn)ｉ的狀態(tài)在ｍ個時序內(nèi)始終在（ｏ，１）范圍內(nèi)， 即Ｏ＜ｚ：（￡）＜１，ｔＫｍ，那么稱節(jié)點(diǎn)ｉ處于正常狀態(tài)。 若在仇時刻，節(jié)點(diǎn)ｉ的狀態(tài)ｚ：（優(yōu)）≥１，則稱節(jié)點(diǎn)ｉ 在此刻發(fā)生了故障。這種情況下，節(jié)點(diǎn)ｉ的狀態(tài)在 以后的任意時刻恒等于零，即ｚ：（￡）一０，ｆ＞ｍ。在 節(jié)點(diǎn)狀態(tài)按照式（５）進(jìn)行迭代演化的過程中，若 Ｎ個節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)都在（０，１）范圍內(nèi)，并且沒有 外部擾動，那么所有的節(jié)點(diǎn)將永遠(yuǎn)保持正常狀態(tài)。 為了研究由于單個節(jié)點(diǎn)受到?jīng)_擊導(dǎo)致的連鎖故 障，在ｍ時刻給某個節(jié)點(diǎn)Ｃ施加一個外部擾動Ｒ≥ １，如下所示：
Ｘ：７（￡＋１）一ｚ：（￡＋１）＋Ｒ＝

文獻(xiàn)７１５１中提到，度數(shù)服從冪律分布的網(wǎng)絡(luò)稱 為無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)在于它存在著極 少數(shù)具有大量連接的節(jié)點(diǎn)。這類節(jié)點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)功能有 重要影響，使網(wǎng)絡(luò)同時具有對隨機(jī)故障的魯棒性和 對選擇性攻擊的脆弱性。 從上述分析可知，基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自 動化系統(tǒng)中邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)同時具有小世界和無標(biāo) 度特征，即少數(shù)邏輯節(jié)點(diǎn)的度數(shù)很高，其他大部分的 邏輯節(jié)點(diǎn)均聚類在少數(shù)邏輯節(jié)點(diǎn)周圍，導(dǎo)致平均路 徑長度較小。

３變電站自動化系統(tǒng)的連鎖故障分析
３．１

基于ＣＭＬ的連鎖故障模型 大多數(shù)時空系統(tǒng)的時間、空間和狀態(tài)數(shù)量是連

續(xù)的，適宜用偏微分方程來描述。無論是進(jìn)行理論 分析還是數(shù)值分析都比較復(fù)雜，而且運(yùn)算量大。一 種有效的方法是將時間和空間離散化，但狀態(tài)變量 仍保持連續(xù)，既能克服上述缺點(diǎn)，又能從本質(zhì)上顯示 出系統(tǒng)的復(fù)雜時空特性，這就是ＣＭＬ。ＣＭＬ最初 由Ｋａｎｅｋｏ［１６１于１９８４年提出，它是一個時間、空間 都離散而狀態(tài)保持連續(xù)的非線性動力學(xué)模型，近年 來已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于研究復(fù)雜系統(tǒng)的時空動力學(xué)行 為，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、城市交通等很多方面都取得了廣泛 的推廣和應(yīng)用［１７。１ ８。。文獻(xiàn)［１９］提出了基于ＣＭＬ的 連鎖失效模型；文獻(xiàn)［２０］提出了基于ＣＭＬ的邊擾 動連鎖故障模型；文獻(xiàn)［－２１］提出了適合描述有向網(wǎng) 絡(luò)的連鎖故障模型。本文在上述模型基礎(chǔ)上提出一 種基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障 模型。 設(shè)邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)包含Ｎ個邏輯節(jié)點(diǎn)，則其 ＣＭＬ的連鎖故障模型為： ｚｉ（￡＋１）＝Ｉ（１一ｅｌ一￡２）ｆ（ｘｉ（￡））＋

１（１一ｅ，一ｅ。）廠（ｚ：（ｔ））＋

邑，妻；％等等＋ｅｚ：妻，ｎｉ等等卜
（６）

這種情況下，節(jié)點(diǎn)Ｃ在仇時刻發(fā)生故障，因此 對所有的￡＞ｍ，有ｚ。（￡）＝０。在ｍ＋１時刻，所有與 節(jié)點(diǎn)Ｃ直接相連的節(jié)點(diǎn)，即ｃ的鄰居節(jié)點(diǎn)，都將受到 ｍ時刻ｃ節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)值ｚ。（優(yōu)）的影響，并且這些節(jié) 點(diǎn)會根據(jù)式（５）進(jìn)行狀態(tài)值的更新，而更新的結(jié)果可 能使有的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)值大于１，從而節(jié)點(diǎn)會發(fā)生失效， 又引起新一輪節(jié)點(diǎn)狀態(tài)值的更新，導(dǎo)致連鎖故障。 這個過程反復(fù)進(jìn)行，節(jié)點(diǎn)的故障規(guī)模就可能擴(kuò)散，最 終可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的崩潰。
３．２

基于ＣＭＬ的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障 智能電網(wǎng)開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，變電站自動化系統(tǒng)

分析

已ｉ妻ｉ％黜托ｉ熏，乜“黜１
（５）

面臨多方面的安全威脅，如網(wǎng)絡(luò)攻擊、惡意破壞、設(shè) 備自身故障等。這些對系統(tǒng)的威脅歸根到底是針對 系統(tǒng)中的一類或者多類設(shè)備的威脅，進(jìn)一步可以認(rèn) 為是針對設(shè)備中的邏輯節(jié)點(diǎn)的威脅。由第２節(jié)分析 可知，功能完整且基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自動化 系統(tǒng)中的邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)是一個有向復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，分 析這個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)失效在網(wǎng)絡(luò)中的傳播就可以 研究邏輯節(jié)點(diǎn)失效在變電站自動化系統(tǒng)中的傳播規(guī) 律。將上述安全威脅統(tǒng)一歸納為對邏輯節(jié)點(diǎn)不同程 度的擾動，根據(jù)３．１節(jié)中的連鎖故障模型，本文主要 一６３—

式中：ｚ；（￡）為第ｉ個節(jié)點(diǎn)在ｔ時刻的狀態(tài)；ｎ。和ａ，： 為連接信息矩陣Ａ∈Ｒ撇Ｎ中的元素，若以節(jié)點(diǎn)ｉ為 源節(jié)點(diǎn)，歹為目的節(jié)點(diǎn)存在有向邊，則ａ。一１，若以節(jié) 點(diǎn)歹為源節(jié)點(diǎn)，ｉ為目的節(jié)點(diǎn)存在有向邊，則口Ⅳ一１， 若ｉ和Ｊ之間無邊相連，則ａ。一ｎ。一０，且規(guī)定網(wǎng)絡(luò) 中不允許存在重復(fù)邊和自環(huán)，因此，矩陣Ａ是一個 只包括元素０和１的非對稱矩陣，且對角線元素均

萬方數(shù)據(jù)

電

力

表

統(tǒng)

自

動

化

關(guān)注以下問題：一個邏輯節(jié)點(diǎn)失效后，系統(tǒng)中其他邏 輯節(jié)點(diǎn)的失效情況；擾動大小對故障傳播的影響。 根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)的功能特點(diǎn)及邏輯節(jié)點(diǎn) 度的統(tǒng)計，以部分保護(hù)功能邏輯節(jié)點(diǎn)ＰＤＩＳ，ＰＴＯＣ， ＣＩＬＯ，ＰＬＤＦ作為功能關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并以度較大的 ＩＨＭＩ，ＲＢＲＦ，ＳＴＩＭ，ＴＣＴＲ，ＴＶＴＲ，ＸＣＢＲ作為連 接關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對它們施加不同程度的擾動，分析失效 傳播情況。仿真實(shí)驗(yàn)在ＭＡＴＬＡＢ ７．０環(huán)境中編程 實(shí)現(xiàn)，所有的數(shù)據(jù)�。担按螌�(shí)驗(yàn)的平均值。首先，根 據(jù)附錄Ａ圖Ａ１構(gòu)造８０個邏輯節(jié)點(diǎn)的連接信息矩 陣，并設(shè)定相關(guān)參數(shù)￡。一０．２，Ｅ。一０．６。在第５個時 刻點(diǎn)分別給上述邏輯節(jié)點(diǎn)施加Ｒ為１，２，３，４，５，６ 時的擾動，故障在系統(tǒng)中的傳播情況如圖２所示。 圖中，Ｊ（￡）為故障規(guī)模。

２個時刻點(diǎn)后就致整個系統(tǒng)崩潰；針對斷路器的擾 動也使故障的擴(kuò)散程度較大。這也證明了邏輯節(jié)點(diǎn) 交互網(wǎng)的小世界特性及無標(biāo)度特性，少數(shù)度數(shù)大的 節(jié)點(diǎn)對系統(tǒng)的連鎖故障有推波助瀾的作用。隨著施 加擾動的增大，對整個系統(tǒng)影響比較大的邏輯節(jié)點(diǎn) 逐漸增多。圖２（ｃ）中顯示ＣＩＬＯ的故障較其他功能 關(guān)鍵邏輯節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散范圍大得多，而它們的度相差不 大，因?yàn)椋茫桑蹋吓cＣＳＷＩ相關(guān)，ＣＩＬＯ的故障首先影 響ＣＳＷＩ，故障在ＣＳＷＩ中產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，繼續(xù)擴(kuò)散 到更大的范圍。仿真實(shí)驗(yàn)中ＣＩＬＯ故障的擴(kuò)散過程 為：ＣＩＬＯ—，ＣＳＷＩ—，（ＸＣＢＲ，ＧＡＰＣ，ＡＲＣＯ， ＡＴＣＣ）一更多邏輯節(jié)點(diǎn)。因此，與其他功能關(guān)鍵邏 輯節(jié)點(diǎn)相比，ＣＩＬＯ的故障擴(kuò)散較大，時間稍長。 當(dāng)Ｒ一４時，連接關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)故障擴(kuò)散得很快，經(jīng) 歷３個時刻點(diǎn)就使整個網(wǎng)絡(luò)崩潰，如圖２（ｄ）所示。 當(dāng)繼續(xù)增加擾動的程度，存在一個擾動閾值Ｒ一５， 使功能關(guān)鍵邏輯節(jié)點(diǎn)的故障開始向整個系統(tǒng)擴(kuò)散， 如圖２（ｅ）所示。Ｒ一８又是另一個閾值，使任一個 節(jié)點(diǎn)的故障都會波及整個系統(tǒng)，見附錄Ａ圖Ａ３。
３．３

實(shí)例分析 以Ｔ１－１型變電站為例對其自動化系統(tǒng)進(jìn)行分

析。Ｔ１—１型變電站主要包括系統(tǒng)的相關(guān)保護(hù)、運(yùn)行 和控制功能，其基本結(jié)構(gòu)見附錄Ａ圖Ａ４�；�
ＩＥＣ

６１８５０對系統(tǒng)功能進(jìn)行分解，得到邏輯節(jié)點(diǎn)連

接圖如圖３所示。圖中，ＴＶＴＲ，ＴＣＴＲ，ＩＨＭＩ， ＸＣＢＲ的多個實(shí)例未全部列舉，箭頭表示邏輯節(jié)點(diǎn) 之間存在ＰＩＣＯＭ的傳輸。 圖３中，各邏輯節(jié)點(diǎn)在ＩＥＤ上的分布情況如 下：監(jiān)控工作站（ＩＨＭＩ，ＣＡＬＨ）、遠(yuǎn)動工作站（ＩＴＣＩ， ＩＴＭＩ）、差動保護(hù)單元（ＰＬＤＦ）、距離保護(hù)單元 （ＰＤＩＳ）、變壓器保護(hù)控制單元（ＰＴＯＶ，ＰＩＯＶ， ＡＴＣＣ）、間隔控制單元（Ｃ１１．Ｏ，ＣＳＷＩ）、分接頭 （ＹＬＴＣ）、斷路器（ＸＣＢＲ）、隔離刀閘（ＸＳＷＩ）、電流
時刻點(diǎn) （ｅ）Ｒ２５ 時刻點(diǎn) （ｆ）Ｒ＝６

互感器（ＴＣＴＲ）、電壓互感器（ＴＶＴＲ）。 統(tǒng)計圖３中邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)的平均路徑長度為
２．３７４

一ＣＩＬＯ；一ＰＤＩＳ；＋ＰＬＤＦ：一ＰＴＯＣ；一ＩＨＭＩ —ＲＢＲＦ；一ＳＴＩＭ；一ＴＣＴＲ：十ＴｖＴＲ：斗＿ＸＣＢＲ 圖２故障擴(kuò)散過程
Ｆｉｇ．２ Ｆａｕｌｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ

６，聚類系數(shù)為０．４２７ ９；而相同節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)網(wǎng)
４。

絡(luò)的平均路徑長度為１．７９５ ９，聚類系數(shù)為０．２７３

因此，基于ＩＥＣ ６１８５０的Ｔ１—１型變電站的自動化系 統(tǒng)邏輯節(jié)點(diǎn)交互同樣滿足小世界特性。根據(jù)３．２節(jié) 的連鎖故障模型，仿真參數(shù)與３．２節(jié)相同，當(dāng)擾動 Ｒ一２時，功能關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和連接關(guān)鍵接點(diǎn)故障擴(kuò)散曲 線如圖４所示。可見，存在與３．２節(jié)相同的結(jié)論，功 能關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)ＣＩＬＯ的故障擴(kuò)散的范圍比其他節(jié)點(diǎn)稍 大，，其故障傳播的路徑為：ＣＩＬＯ—ＣＳＷＩ－－（ＰＤＩＳ，
ＰＬＤＦ，ＰＴＯＣ，ＰＴＯＶ）—，（ＴＣＴＲ，ＴＶＴＲ）。ＰＤＩＳ

圖２（ａ）是Ｒ一１時的故障擴(kuò)散過程，通過比較 可知，除ＩＨＭＩ的其他邏輯節(jié)點(diǎn)在輕微擾動下故障 基本沒有擴(kuò)散，而ＩＨＭＩ面對擾動時，存在一定程度 的故障擴(kuò)散。因?yàn)樽冸娬镜乃斜O(jiān)測與控制功能都 要通過人機(jī)接口設(shè)備來處理，這類ＩＥＤ的故障將會 傳播得很快。而其他大部分邏輯節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的功能出 現(xiàn)故障后，其影響只是在某單一功能模塊內(nèi)。 圖２（ｂ）中，對ＩＨＭＩ施加Ｒ一２的擾動，故障在 ～６４—

的故障傳播路徑為：ＰＤＩＳ一（ＴＣＴＲ，ＴＶＴＲ，
ＣＸＢＲ）—，ＣＡＬＨ．

萬方數(shù)據(jù)

?學(xué)術(shù)研究?

張其林，等基于ＩＥＣ ６１８５０的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障分析

圖３ Ｈｇ．３

Ｔ１－１型變電站功能邏輯節(jié)點(diǎn)連接圖
ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｔ１。１ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ

Ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ

４

結(jié)語
本文根據(jù)ＩＥＣ ６１８５０分析了變電站自動化系統(tǒng)

中邏輯節(jié)點(diǎn)之間的交互關(guān)系，從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)角度統(tǒng)計 相關(guān)的特征參數(shù)，分析結(jié)果表明，邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)同 時具有小世界和無標(biāo)度特征。建立了基于ＣＭＬ的 變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障模型，仿真實(shí)驗(yàn)表明，邏
＿． Ｌ ｒ，．－ Ｌ ．。Ｐ ｒ．Ｌ
０
■

輯節(jié)點(diǎn)交互的小世界特性與無標(biāo)度特性對故障的擴(kuò)
４ ８ １２ １６ ２０

時刻點(diǎn)

散有重要的影響，并以Ｔ１—１型變電站為例進(jìn)行了驗(yàn) 證。下一步重點(diǎn)分析擾動大小與變電站自動化系統(tǒng) 部件可靠性的關(guān)系，并深人研究系統(tǒng)關(guān)鍵部件的容 錯方案，以應(yīng)對部件自身故障及攻擊而產(chǎn)生的連鎖 故障。

—－ＣＩＬＯ：—Ｅ｝ＩＨＭＩ；——９一ＰＤＩＳ：—Ｐ 圖４
Ｆｉｇ．４

ＰＴＯＣ：——ＴＣＴＲ

Ｒ＝２時Ｔ１—１型變電站故障擴(kuò)散過程
Ｆａｕｌｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＴＩ－１ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ

ｗｈｅｎＲ＝２

由上述分析可得到如下結(jié)論。 １）邏輯節(jié)點(diǎn)的度數(shù)對故障的擴(kuò)散起重要作用。 某個節(jié)點(diǎn)的度數(shù)越大，它對應(yīng)的傳播路徑就越多，擴(kuò) 散范圍就越大。在資源有限的情況下，優(yōu)先保護(hù)度 數(shù)比較大的節(jié)點(diǎn)比隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)效果要好 得多。因此，在變電站自動化系統(tǒng)中，對一些包括連 接關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的ＩＥＤ應(yīng)采取必要的保護(hù)措施。 ２）無標(biāo)度特征使邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)在面對選擇性 攻擊時表現(xiàn)出更強(qiáng)的脆弱性。從仿真結(jié)果可看出， 對部分邏輯節(jié)點(diǎn)的選擇性擾動可使故障很快地傳 播，直至系統(tǒng)崩潰。在邏輯節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)中，少數(shù)節(jié)點(diǎn) 連接多，度數(shù)很高，當(dāng)變電站自動化系統(tǒng)增加功能 時，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增長，這些節(jié)點(diǎn)的度數(shù)將隨新節(jié)點(diǎn)的接 入進(jìn)一步增加。所以，必須對變電站自動化系統(tǒng)中 的人機(jī)接口裝置及電流和電壓互感器等采取冗余配 置，以應(yīng)對蓄意攻擊。 ３）擾動越大，故障傳播得越快，故障范圍也越 大。擾動可以理解為系統(tǒng)部件的故障嚴(yán)重程度、網(wǎng) 絡(luò)攻擊的破壞性大小。提高部件的可靠性可以有效 地阻礙故障的傳播。
Ｅ２３

∞ｍ

脲礬 見印 本∥ 刊出 怒 版ｋ

ｈ 即 印對

√屈印
。

蹭印

蹭∞

參考文獻(xiàn)
［１］童曉陽，李崗，陳德明，等．采用１ＥＣ ６１８５０的變電站闖隔層ＩＥＤ 軟件設(shè)計方案ＥＪ］．電力系統(tǒng)自動化，２００６，３０（１４）：５４—５８．
ＴＯＮＧ Ｘｉａｏｙａｎｇ，ＬＩ Ｇａｎｇ，ＣＨＥＮ Ｄｅｍｉｎｇ，ｅｔ ａ１．ＩＥＣ ６１８５０ ｂａｓｅｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｂａｙ ｌｅｖｅｌ ｌＥＤ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ

ＣＪ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
５８． ＩＥＣ ６１８５０—５

ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００６，３０（１４）：５４—

Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

ｎｅｔｗｏｒｋｓ

ａｎｄ

ｓｖｓｔｅｍｓ

ｉｎ

ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ：Ｐａｒｔ ５ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ

ｍｏｄｅｌｓ［Ｓ］．２００３．
Ｍ
Ｅ

［３３ ＮＥＷＭＡＮ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

Ｊ，ＢＡＲＡＢＡＳＩ Ａ—Ｌ，ＷＡＴＴＳ
ｏｆ

Ｄ Ｊ．Ｔｈｅ

ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ

ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｍ］．Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，ｕｓＡ；

Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００６．

［４３郭雷，許曉鳴．復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)［Ｍ］．上海：上�？萍冀逃霭嫔�，２００６．
ＥＳ］ＪＥＯＮＧ Ｈ，ＴＯＭＢＯＲ Ｂ，ＡＬＢＥＲＴ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ
ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ６５１—６５４． ｏｆ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ

ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２０００，４０７：

［６］ＮＥＷＭＡＮ Ｍ

Ｅ Ｊ．Ｔｈｅ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ａｎｄ

ｆｕｎｃｔｉｏｎ

ｏｆ

ｃｏｍｐｌｅｘ

ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＳＩＡＭ

Ｒｅｖｉｅｗ，２００３，４５：１６７—２５６． Ｚｈｏｎｇｗｅｉ，ＺＨＯＵ Ｓｈｕａｎｇｘｉ．Ｃａｓｃａｄｉｎｇ

［７］ＬＵ Ｚｏｎｇｘｉａｎｇ，ＭＥＮＧ

ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｕｌｋ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｓｍａｌｌ—ｗｏｒｌｄ ｎｅｔｗｏｒｋ

～６５一

萬方數(shù)據(jù)

２０１３，３７（２）

電

力

暴
ｏｎ

統(tǒng)

自

動

代

ｍｏｄｅｌ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ

ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｔｏ

Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ，１９８４，７２（３）：４８０ ４８６．

Ｍｅｔｈｏｄｓ Ａｐｐｌｉｅｄ

Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ

［１７］王宏霞，何晨．細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)行為［Ｊ］．物理學(xué)報
２００３，５２（１０）：２４０９－２４１４．

１６，２００４，Ａｍｅｓ，ＩＡ，ＵＳＡ：６３５—６４０．

Ｅ８３

ＡＬＢＥＲＴ

Ｒ，ＡＬＢＥＲＴ

Ｉ，ＮＡＫＡＲＡＤ０ ｐｏｗｅｒ

Ｇ

Ｌ．

Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ

ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇｘｉａ。ＨＥ Ｃｈｅｎ．Ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ
ｎｅｕｒａｌ

ａ

ｃｅｌｌｕｌａｒ

ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｒｅｖｉｅｗ Ｅ，２００４，６９（２）：ｌＯｐ．

ｇｒｉｄ［Ｊ］．Ｐｈｙｓｉｃａｌ

ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．Ａｃｔａ

Ｐｈｙｓｉｃａ

Ｓｉｎｉｃａ，２００３，５２（１０）：

２４０９－２４１４．

Ｉ－９］ＫＩＮＮＥＹ

Ｒ，ＣＲＵＣＩＴＴＩ ｉｎ ｔｈｅ

Ｐ，ＡＬＢＥＲＴ Ｒ，ｅｔ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ

ａ１．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ

［１８３陳星光，周晶，朱振濤．基于耦合映像格子的城市交通系統(tǒng)相繼 故障研究［Ｊ］．?dāng)?shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識，２００９，３９（７）：７９—８４．
ＣＨＥＮ Ｘｉｎｇｇｕａｎｇ，ＺＨＯＵ ｏｆ ｕｒｂａｎ

ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅｓ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ

ｐｏｗｅｒ

ｇｒｉｄ［Ｊ］．

Ｊｏｕｒｎａｌ Ｂ，２００５，４６（１）：１０１—１０７．

Ｊｉｎｇ，ＺＨＵ
ｓｙｓｔｅｍ

Ｚｈｅｎｔａｏ．Ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｂａｓｅｄ
ｏｎ

［１０］薛飛，雷憲章，Ｂｏｍｐａｒｄ Ｅｔｔｏｒｅ．電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性安全分析［Ｊ］．電 力系統(tǒng)自動化，２０１１，３５（１９）：１－５．
ＸＵＥ Ｆｅｉ，ＬＥＩ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ

ｆａｉｌｕｒｅｓ ｓｔｕｄｙ

ｔｒａｆｆｉｃ

ＣＭＬ［Ｊ］．

Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ｉｎ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ Ｔｈｅｏｒｙ，２００９，３９（７）：７９—８４．

Ｘｉａｎｚｈａｎｇ，ＢＯＭＰＡＲＤ Ｅ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ

［１９］ＷＡＮＧ

Ｘ Ｆ，ＸＵ

Ｊ．Ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｉｎ ｃｏｕｐｌｅｄ ｍａｐ ｌａｔｔｉｃｅｓ

ｓｅｃｕｒｉｔｙ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ

ｏｆ

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ

Ｐｏｗｅｒ

［Ｊ］．Ｐｈｙｓｉｃａｌ ［２０３

Ｒｅｖｉｅｗ Ｅ，２００４，７０（５）：５ｐ． Ｚｉｙｏｕ，ＺＨＥＮＧ ｃｏｕｐｌｅｄ ｍａｐ

Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０１１，３５（ｉ９）：ｉ－５．

ＣＵＩ Ｄｉ，ＧＡＯ ｃａｓｃａｄｅｓ ｗｉｔｈ

Ｊｉａｎｆｅｎｇ．Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ｅｄｇｅ

［１１］丁明，韓平平．小世界電網(wǎng)的連鎖故障傳播機(jī)理分析［Ｊ］．電力
系統(tǒng)自動化，２００７，３１（１８）：６－１０．
ＤＩＮＧ

ｌａｔｔｉｃｅｓ

ｍｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ

Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｂ，２００９，１８（３）：９９２－９９６． ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｏｆ

Ｍｉｎｇ，ＨＡＮ

Ｐｉｎｇｐｉｎｇ．Ｓｔｕｄｙ

［２１］馬秀娟，馬福祥，趙海興．基于耦合映像格子的有向網(wǎng)絡(luò)相繼故 障［Ｊ］．計算機(jī)應(yīng)用，２０１ｌ，３１（７）：１９５２—１９５５．
ＭＡ Ｘｉｕｊｕａｎ，ＭＡ Ｆｕｘｉａｎｇ。ＺＨＡＯ Ｈａｉｘｉｎｇ．Ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ
ｉｎ ｃｏｕｐｌｅｄ ｍａｐ ｌａｔｔｉｃｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｒｅｃｔｅｄ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ

ｔｈｅ ｓｍａｌｌ—ｗｏｒｌｄ ｐｏｗｅｒ

ｇｒｉｄ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００７，３１（１８）：６－１０．

［１２］胡娟，李智歡，段獻(xiàn)忠．電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性分析［Ｊ］．中國
電機(jī)工程學(xué)報，２００９，２９（４）：５３—５９．
ＨＵ

ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ

ｏｆ

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１１，３１（７）：１９５２—１９５５．

Ｊｕａｎ，ＬＩ Ｚｈｉｈｕａｎ，ＤＵＡＮ Ｘｉａｎｚｈｏｎｇ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅ
ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｄａｔａ

ａｎａｌｙｓｉｓ

ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．

張其林（１９７６一），男，通信作者，博士研究生，主要研究
方向：實(shí)時系統(tǒng)安全與可靠性、電力系統(tǒng)自動化。Ｅ—ｍａｉｌ： ｚｈａｎｇｑｉｌｉｎ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ，２００９，２９（４）：５３—５９．

［１ ３］ＥＲＤＯＳ

Ｐ，ＲＥＮＹＩ

Ａ．Ｏｎ ｔｈｅ ｏｆ

ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ

ｒａｎｄｏｍ

ｇｒａｐｈｓ

［Ｒ］．Ｈｕｎｇａｒｙ：Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１９５９．

Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ Ｈｕｎｇａｒｉａｎ Ａｃａｄｅｍｙ

王先培（１９６３～），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究
方向：實(shí)時系統(tǒng)可靠性、電力系統(tǒng)故障診斷。Ｅ～ｍａｉｌ： ｘｐｗａｎｇ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ｓｃａｌｉｎｇ ｉｎ

［１４］ＷＡＴＴＳ

Ｄ

Ｊ，ＳＴＲＯＧＡＴＺ Ｓ Ｈ．Ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ‘ｓｍａｌｌ

ｗｏｒｌｄ’ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９９８，３９３：４４０—４４２． ［１ ５２
ＢＡＲＡＢＡＳＩ ｒａｎｄｏｍ Ａ Ｌ，ＡＬＢＥＲＴ Ｒ．Ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ

趙

宇（１９８８一），男，博士研究生，主要研究方向：電力

ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９９，２８６：５０９—５１２．
Ｋ．Ｐｅｒｉｏｄ—ｄｏｕｂｌｉｎｇ ｉｎ ｉｎ ｏｆ ｋｉｎｋ—ａｎｔｉｋｉｎｋ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｐａｔｔｅｒｎｓ，

系統(tǒng)自動化。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｙｕｌ０＠１２６．ｃｏｒｎ

［１ ６］ＫＡＮＥＫＯ

ｑｕａｓｉｐｅｒｉｏｄｉｃｉｔｙ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｃｙ

ａｎｔｉｆｅｒｒｏ－ｌｉｋｅ ｍａｐ

（編輯

萬志超）

ａｎｄ

ｓｐａｔｉａｌ ｏｆ

ｃｏｕｐｌｅｄ

ｌａｔｔｉｃｅｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ

Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃａｓｃａｄｉｎｇ Ｆａｉｌｕｒｅｓ ｏｆ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＥＣ ６１８５０

ＺＨＡＮＧ Ｑｉｌｉｎｌ一。ＷＡＮＧ Ｘｉａｎｐｅｉｌ．ＺＨＡ０ Ｙｕｌ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７２，Ｃｈｉｎａ： ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｔ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉａｎｇｙａｎｇ ４４１０５３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ
ａｒｅ

ｅｘｉｓｔｅｄ ａｍｏｎｇ ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ｉｎ ＩＥＣ ６１８５０．Ｔｈｅ ｆａｕｌｔｓ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
ｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ ｍａｙ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｐａｇａｔｅ ｖｉａ ｔｈｅｓｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ．Ｂａｓｅｄ ｔｒｅａｔｅｄ
ｃａｎ
ａｓ

ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ
ａｓ

ａｒｅ

ｎｅｔｗｏｒｋ’ｓ ｎｏｄｅｓ，ｔｈｅ ｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ
ａｓ ａ

ａｒｅ

ｔｒｅａｔｅｄ

ｎｅｔｗｏｒｋ’ｓ ｅｄｇｅｓ，ｃｏｍｐｌｅｘ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ａｍｏｎｇ ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ
ａｒｅ

ｂｅ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ

ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｅｔｗｏｒｋ

ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕＩｔｓ
ａｔ

ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｍａｌｌ—ｗｏｒｌｄ ａｎｄ ｓｃａｌｅ—ｆｒｅｅ Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃａｓｃａｄｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｈｏｗ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅｖｅａｌｓ ｔｈｅ
ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ

ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．

ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｏｆ ｌｏｇｉｃａｌ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｃｏｕｐｌｅｄ
ｉｎ

ｍａＰ ｌａｔｔｉｃｅｓ（ＣＭＬ）．

ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ

ｒｕｌｅ

ｎｏｄｅ ｆａｉｌｕｒｅｓ

ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ
ｏｎ

ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｇｉｃａｌ ｎｏｄｅｓ ｉｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｔ１—１ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｍｏｄｅＩ ｆｕｒｔｈｅｒ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ

ａｒｅ

ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ

ｔｈｅ

Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５０６７７０４７）ａｎｄ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｎａｔｕｒａｌ

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１０ＣＤＺ０５１）． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＩＥＣ ６１８５０；ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｏｕｐｌｅｄ ｍａｐ ｌａｔｔｉｃｅｓ；ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅｓ

一６６—

萬方數(shù)據(jù)

基于IEC 61850的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障分析
作者： 作者單位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 張其林， 王先培， 趙宇， ZHANG Qilin， WANG Xianpei， ZHAO Yu 張其林,ZHANG Qilin(武漢大學(xué)電子信息學(xué)院,湖北省武漢市430072;湖北文理學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院,湖北 省襄陽市441053)， 王先培,趙宇,WANG Xianpei,ZHAO Yu(武漢大學(xué)電子信息學(xué)院,湖北省武漢市,430072) 電力系統(tǒng)自動化 Automation of Electric Power Systems 2013,37(2)

本文鏈接：



  本文關(guān)鍵詞：基于IEC 61850的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。