Quantitative Analysis on Topology Failure Rate of Communication Network for Flexible DC Submodules

WANG Feng; LI Yan; ZHANG Junjun

doi:10.7500/AEPS20241203001

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Quantitative Analysis on Topology Failure Rate of Communication Network for Flexible DC Submodules

Engineering Application | 更新时间：2026-02-28

- Quantitative Analysis on Topology Failure Rate of Communication Network for Flexible DC Submodules
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 24, Pages: 183-189(2025)
- 作者机构：
  
  1.南京南瑞继保工程技术有限公司，江苏省南京市 211106
  2.南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20241203001
  CLC：
- Received：03 December 2025，
  
  Revised：2025-07-31，
  
  Online First：25 September 2025，
  
  Published：25 December 2025
- 稿件说明：
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王峰,李彦,张君君.柔性直流子模块通信网络拓扑失效率定量分析[J].电力系统自动化,2025,49(24):183-189.

WANG Feng,LI Yan,ZHANG Junjun.Quantitative Analysis on Topology Failure Rate of Communication Network for Flexible DC Submodules[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(24):183-189.
王峰,李彦,张君君.柔性直流子模块通信网络拓扑失效率定量分析[J].电力系统自动化,2025,49(24):183-189. DOI： 10.7500/AEPS20241203001.

WANG Feng,LI Yan,ZHANG Junjun.Quantitative Analysis on Topology Failure Rate of Communication Network for Flexible DC Submodules[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(24):183-189. DOI： 10.7500/AEPS20241203001.

摘要

随着柔性直流输电工程电压等级和容量不断提高，以及阀控与子模块通信网络规模日益庞大，通信可靠性成为了柔性直流系统可靠运行的关键之一。不同拓扑的子模块通信网络能提供差异化的通信冗余能力，但冗余通道的引入也导致失效环节增加，系统复杂度上升，故需要对各种拓扑的失效率定量评估。首先，基于马尔可夫随机过程原理，按网络拓扑的最小重复单元建立数学模型；其次，根据柔性直流运行特点提出简化假设，设计状态转移矩阵以及失效状态向量生成算法，进一步推导多状态下的马尔可夫链计算公式；最后，计算分析了各类典型通信拓扑下的失效率，提出柔性直流子模块通信技术发展方向的建议。

Abstract

With the continuous increase in voltage levels and capacities of flexible direct current (DC) transmission projects

along with the ever-expanding scale of valve control and submodule communication networks

communication reliability has emerged as one of the critical factors for the reliable operation of flexible HVDC systems. Different topologies of submodule communication networks can offer varying degrees of communication redundancy capabilities. However

the introduction of redundant channels also leads to an increase in failure points and a rise in system complexity. Therefore

it is necessary to quantitatively evaluate the failure rates of various topologies. Firstly

a mathematical model is established based on the minimum repeating unit of network topologies

employing the principles of Markov stochastic processes. Secondly

in accordance with the operation characteristics of flexible DC

simplifying assumptions are proposed

and algorithms for designing state transition matrices and generating failure state vectors are devised

further deriving Markov chain calculation formulas for multiple states. Finally

the failure rates of various typical communication topologies are calculated and analyzed

and suggestions for the development direction of flexible DC submodule communication technology are proposed.

This work is sFoundation

upported by Smart Grid-National Science and Technology Major Project (No. 2024ZD0802600).

关键词

Keywords

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