CN107222348B - 一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法 - Google Patents
一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107222348B CN107222348B CN201710478869.0A CN201710478869A CN107222348B CN 107222348 B CN107222348 B CN 107222348B CN 201710478869 A CN201710478869 A CN 201710478869A CN 107222348 B CN107222348 B CN 107222348B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- information
- power
- network
- node
- fault
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
- H04L41/14—Network analysis or design
- H04L41/145—Network analysis or design involving simulating, designing, planning or modelling of a network
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
- H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
- H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
- H04L41/0631—Management of faults, events, alarms or notifications using root cause analysis; using analysis of correlation between notifications, alarms or events based on decision criteria, e.g. hierarchy, tree or time analysis
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
- H04L41/12—Discovery or management of network topologies
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
- H04L41/14—Network analysis or design
- H04L41/142—Network analysis or design using statistical or mathematical methods
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
- H04L43/50—Testing arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Probability & Statistics with Applications (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法。该方法综合考虑了电力系统保护装置隐性故障和信息网络安全控制装置隐性故障的双隐性故障,信息网络节点故障不同故障率影响。考虑信息网络节点故障后的信息孤岛现象对电力调度的影响并结合网络之间的内在相似性关系,建立了耦合的信息物理连锁故障影响模型;根据模型提出了不同信息网络的节点故障概率下信息网络拓扑构建方法。本发明得到信息网络节点故障率的临界区间0.25‑0.35,当信息网络节点故障率低于临界区间时采用无标度结构的信息网络,高于临界区间时采用小世界结构的信息网络,应用上述方法与电力网络耦合可以有效降低电力系统大停电风险。
Description
技术领域
本发明公开了一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,属于电力系统安全可靠性防护技术领域。
背景
近年来,国内外电力系统频繁发生连锁故障,由此引起的重大停电事故给人类生产生活带来了严重影响。因此,如何提高电力系统的鲁棒性,从而抑制连锁故障大规模蔓延具有十分重要的意义。
目前电网连锁故障的研究理论和方法有很多,一些学者尝试着从复杂系统理论中寻找新的方法、模型和分析工具。目前,连锁故障分析的主要方向为基于故障节点负载的转移或切除的连锁故障模型,如OPA(Oak Ridge National Laboratory,Power SystemsEngineering Research,University of Alaska)模型、隐性故障模型、CASCADE模型及Manchester模型。上述电力系统连锁故障的建模和分析只针对电力系统本身而言的。
随着智能电网的不断发展,电力信息系统与电力物理系统的相互耦合与影响也日趋深厚。因此针对电力物理系统与信息网的相互影响进行研究,建立考虑电力物理系统与信息网络连锁故障模型及抑制方法,对指导电力信息物理系统耦合网络的规划建设尤为重要。现有研究中根据电网信息物理系统中网络间的耦合关系及内在相似策略,研究了不同类型信息网络对连锁故障的影响,但没有考虑信息网络节点故障使调度中心由于信息的缺失,失去部分电力物理系统拓扑信息,根据伪全局信息对实际系统进行调度。同时也没有涉及耦合系统中电力物理系统和信息系统传输中的双隐性故障的问题。
本发明内容
为了解决现有方法存在的上述问题,本发明提出了一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法。
本发明解决上述问题的技术方案是:通过考虑信息网络节点故障后的信息孤岛现象对电力调度的影响,并结合耦合网络之间的内在相似性关系,建立了耦合的电力信息物理连锁故障影响模型;根据模型得到了不同信息网络的节点故障概率下信息网络拓扑构建方法,并提出了对应的信息物理网络耦合方式,从而进行合理规划,有效降低大停电风险。
为了实现上述目的,本发明采取以下的技术方案来实现:
步骤1:建立电力物理网与信息网耦合拓扑网络模型;
步骤2:电力信息物理系统由初始故障引发连锁故障,并进行故障信息传递;
步骤3:电力系统调度中心对故障信息处理;
步骤4:连锁故障仿真结束,输出负荷损失。
上述的一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,所述步骤1具体包括:
1-1:建立电力网络与信息网络拓扑模型:因为实际电力系统中信息网络主要符合无标度网络和小世界网络,所以本发明信息网络考虑上述两种网络结构,将实际电力物理网络抽象成一个包含Np个节点、Kp条线路的电力复杂网络,节点包括发电厂和变电站,输电线、变压器支路为电网拓扑中的边,将信息网络等效成一个包含Nc个节点、Kc条线路的信息复杂网络,节点包括各厂站(包括发电厂、变电站、换流站)的通信节点和调度中心,其中度数最大的节点作为调度中心,站点之间的通信线路是通信网的边;
1-2:电力信息物理网络耦合关系初始化:对电力网络中的物理节点进行编号,根据网络间内在相似性策略,电力物理节点与信息网络节点一一对应;
电力物理节点与信息节点的一一对应关系为耦合网络之间“度数-度数”、“介数-度数”的内在相似性关系:当电力物理网络与无标度结构的信息网络耦合时,耦合网络间的内在相似性关系为“度数-度数”,即计算电力物理网络与信息网络中每个节点度,分别按照度数从小到大排列并一一对应;当电力物理网络与小世界结构的信息网络耦合时,耦合网络间的内在相似性关系为“介数-度数”,即计算电力物理网络每个节点介数并由小到大排序,计算信息网络每个节点度数并由小到大排序,两个网络节点依据排序一一对应。
上述的一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,所述步骤2具体包括:
2-1:当时间t=0时,故障初始化:电力网络中一条输电线路故障切除,与该电力线路相连节点的相关信息节点产生线路故障信息;
2-2:电力系统保护装置隐性故障判断:若存在隐性故障则相应信息节点上产生线路故障信息;若不存在,则进入下一步;
其中电力系统保护装置隐性故障如式(1)所示:
Pi为第i条线路保护发生隐性故障的概率;PH为保护隐性故障概率;Fi为线路有功潮流;FiLimit为第i条线路有功潮流最大限值;Pri为继电保护正确动作概率。
2-3:更新电力网络拓扑结构,判断是否生成电网孤岛,若存在电网孤岛,生成电网孤岛信息,若无,进行下一步;
2-4:信息网络节点故障:在信息网络中,电力线路故障对应的信息节点以概率P(0≤P≤1)断开,信息网络安全稳定控制装置隐性故障判断;
安全稳定控制装置隐性故障具体如下:安全稳定控制装置是保证电力系统安全稳定的第二道防线,安全稳定控制装置的隐性故障主要出现在测量、策略、定值、通信和表决模式5个环节,此处假设安全稳定控制装置的隐性故障概率为Pc(0≤Pc≤1)。
2-5:更新信息网络拓扑结构:确定信息网拓扑结构,确定与调度中心断开的孤立通信网络节点,若信息网中产生孤岛,则调度中心无法获取信息孤岛内对应的电力网节点信息,此时调度中心掌握的电力网拓扑结构为有信息缺失的Gd,而实际的电力网拓扑结构为Gr;
2-6:以网络Gr计算实际电力网络潮流,确定是否存在线路越限,若不存在,退出连锁故障仿真;否则,计算潮流越限线路过电流反时限保护动作时间,并进入下一步;
过电流反时限动作特性曲线拟合式如公式(2)所示:
式中,tij为动作时间;Iij为过载线路的实时电流;Isetij为过载线路的额定最大电流;K为比例系数,本发明K=7;α为常数,本发明α=0.3。
2-7:时间t=t+1,将生成的故障信息在信息网络按照路由协议完成一次故障信息传递;
故障信息传递具体为:由源节点产生信息,在一个传输步长内以概率Pj在源节点的邻居节点内选择一个节点,源节点信息传输到选中节点,再将该节点作为新的源节点并在下一个传输步长内重复上述过程,直至调度中心节点收到信息;若开始源节点的邻居节点内包含调度中心节点,则直接将信息传输至调度中心,线路两端节点编号较大的节点产生线路的故障信息并进行传输。
其中所述信息网络路由协议如式(3)所示:
Hj=hddj+(1-hd)cj (3)
假设Li为源节点i邻居节点集合,节点j∈Li;其中,Hj为源节点j到目标节点(调度中心节点)的有效距离;dj为源节点j到目标节点的最短距离;cj为节点j的等待传输的信息队列长度;hd为路由策略控制系数,当存在队列长度时hd=0,无队列长度存在时hd=1。
故障信息传递中,邻居节点j被选择为新的源节点概率定义如式(4):
Pj为节点j被选为新的源节点的概率;β为路由概率控制系数,β>0,Hm为源节点m到目标节点(调度中心节点)的有效距离。
2-8:确定是否存在动作时限小于t的线路,如果存在,过负荷保护动作,切除相应线路,同时在相应信息节点上产生线路故障信息,返回步骤2-7;若不存在过负荷保护动作,进入下一步;
上述的一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,所述步骤3具体包括:
3-1:确定调度中心判断收到的信息是否含有故障信息:若收到的信息含有故障信息,则调度中心依据网络Gd进行优化调度与电网孤岛平衡处理,并得到优化后电网中每个节点的注入功率;若故障信息在孤岛内,由于信息孤岛的存在,收到的信息不含有故障信息,则进入步骤3-3;
调度中心以最小切负荷量为目标的最优潮流计算对Gd拓扑各个孤岛进行优化调度,依据发电容量与负荷的差值得到负荷损失。
3-2:调度中心根据优化后Gd电网中各个节点的注入功率,重新计算实际电力网络Gr中的潮流;
3-3:判断电网是否优化成功,所有电网孤岛是否处理,如果是,进入步骤4;否则,断开故障线路,返回步骤2-2。
本发明基于信息网络节点故障后的信息孤岛现象对电力调度的影响并结合耦合网络之间“度数-度数”、“介数-度数”的内在相似性关系,建立了耦合的信息物理连锁故障影响模型。
本发明具有如下技术效果:1、综合考虑信息网络节点故障使调度中心由于信息的缺失,失去部分电力物理系统拓扑信息,调度中心根据伪全局信息对实际系统进行调度的连锁故障影响;2、考虑电力系统保护装置隐性故障和信息网络安全控制装置隐性故障的双隐性故障,更加符合电力系统实际需要;3、得出信息网络节点在不同故障率下,电力信息网络不同的拓扑结构对于电力系统连锁故障大停电的影响;4、根据模型提出了不同信息网络的节点故障概率下信息网络拓扑构建方法,对降低智能电网大停电风险及负荷损失具有意义。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为实施例IEEE 118节点测试系统拓扑图。
图3为信息网节点故障概率0时损失负荷图。
图4为信息网节点故障概率0.15时损失负荷图。
图5为信息网节点故障概率0.45时损失负荷图。
图6为信息网节点故障概率0.6时损失负荷图。
图7为信息网节点故障概率0.7时损失负荷图。
图8为信息网节点故障概率0.25时损失负荷图。
图9为信息网节点故障概率0.35时损失负荷图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示的IEEE118节点一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法的具体步骤如下:
步骤1:建立电力物理网与信息网耦合拓扑网络模型;
步骤2:电力信息物理系统由初始故障引发连锁故障,并进行故障信息传递;
步骤3:电力系统调度中心对故障信息处理;
步骤4:连锁故障仿真结束,输出负荷损失。
上述的一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,所述步骤1具体包括:
1-1:建立电力网络与信息网络拓扑模型:因为实际电力系统中信息网络主要符合无标度网络和小世界网络,所以本发明信息网络考虑上述两种网络结构,将实际电力物理网络抽象成一个包含Np个节点、Kp条线路的电力复杂网络,节点包括发电厂和变电站,输电线、变压器支路为电网拓扑中的边,将信息网络等效成一个包含Nc个节点、Kc条线路的信息复杂网络,节点包括各厂站(包括发电厂、变电站、换流站)的通信节点和调度中心,其中度数最大的节点作为调度中心,站点之间的通信线路是通信网的边;
1-2:电力信息物理网络耦合关系初始化:对电力网络中的物理节点进行编号,根据网络间内在相似性策略,电力物理节点与信息网络节点一一对应;
电力物理节点与信息节点的一一对应关系为耦合网络之间“度数-度数”、“介数-度数”的内在相似性关系:当电力物理网络与无标度结构的信息网络耦合时,耦合网络间的内在相似性关系为“度数-度数”,即计算电力物理网络与信息网络中每个节点度,分别按照度数从小到大排列并一一对应;当电力物理网络与小世界结构的信息网络耦合时,耦合网络间的内在相似性关系为“介数-度数”,即计算电力物理网络每个节点介数并由小到大排序,计算信息网络每个节点度数并由小到大排序,两个网络节点依据排序一一对应。
上述的一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,所述步骤2具体包括:
2-1:当时间t=0时,故障初始化:电力网络中一条输电线路故障切除,与该电力线路相连节点的相关信息节点产生线路故障信息;
2-2:电力系统保护装置隐性故障判断:若存在隐性故障则相应信息节点上产生线路故障信息;若不存在,则进入下一步;
其中电力系统保护装置隐性故障如式(1)所示:
Pi为第i条线路保护发生隐性故障的概率;PH为保护隐性故障概率;Fi为线路有功潮流;FiLimit为第i条线路有功潮流最大限值;Pri为继电保护正确动作概率。
2-3:更新电力网络拓扑结构,判断是否生成电网孤岛,若存在电网孤岛,生成电网孤岛信息,若无,进行下一步;
2-4:信息网络节点故障:在信息网络中,电力线路故障对应的信息节点以概率P(0≤P≤1)断开,信息网络安全稳定控制装置隐性故障判断;
安全稳定控制装置隐性故障具体如下:安全稳定控制装置是保证电力系统安全稳定的第二道防线,安全稳定控制装置的隐性故障主要出现在测量、策略、定值、通信和表决模式5个环节,此处假设安全稳定控制装置的隐性故障概率为Pc=0.98。
2-5:更新信息网络拓扑结构:确定信息网拓扑结构,确定与调度中心断开的孤立通信网络节点,若信息网中产生孤岛,则调度中心无法获取信息孤岛内对应的电力网节点信息,此时调度中心掌握的电力网拓扑结构为有信息缺失的Gd,而实际的电力网拓扑结构为Gr;
2-6:以网络Gr计算实际电力网络潮流,确定是否存在线路越限,若不存在,退出连锁故障仿真;否则,计算潮流越限线路的过电流反时限保护动作时间,并进入下一步;
过电流反时限动作特性曲线拟合式如公式(2)所示:
式中,tij为动作时间;Iij为过载线路的实时电流;Isetij为过载线路的额定最大电流;K为比例系数,本发明K=7;α为常数,本发明α=0.3。
2-7:时间t=t+1,将生成的故障信息在信息网络按照路由协议完成一次故障信息传递;
故障信息传递具体为:由源节点产生信息,在一个传输步长内以概率Pj在源节点的邻居节点内选择一个节点,源节点信息传输到选中节点,再将该节点作为新的源节点并在下一个传输步长内重复上述过程,直至调度中心节点收到信息;若开始源节点的邻居节点内包含调度中心节点,则直接将信息传输至调度中心,线路两端节点编号较大的节点产生线路的故障信息并进行传输。
其中所述信息网络路由协议如式(3)所示:
Hj=hddj+(1-hd)cj (3)
假设Li为源节点i邻居节点集合,节点j∈Li;其中,Hj为源节点j到目标节点(调度中心节点)的有效距离;dj为源节点j到目标节点的最短距离;cj为节点j的等待传输的信息队列长度;hd=0.75为路由策略控制系数,当存在队列长度时hd=0,无队列长度存在时hd=1。
故障信息传递中,邻居节点j被选择为新的源节点概率定义如式(4):
Pj为节点j被选为新的源节点的概率;β为路由概率控制系数,β>0,Hm为源节点m到目标节点(调度中心节点)的有效距离。
2-8:确定是否存在动作时限小于t的线路,如果存在,过负荷保护动作,切除相应线路,同时在相应信息节点上产生线路故障信息,返回步骤2-7;若不存在过负荷保护动作,进入下一步;
上述的一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,所述步骤3具体包括:
3-1:确定调度中心判断收到的信息是否含有故障信息:若收到的信息含有故障信息,则调度中心依据网络Gd进行优化调度与电网孤岛平衡处理,并得到优化后电网中每个节点的注入功率;若故障信息在孤岛内,由于信息孤岛的存在,收到的信息不含有故障信息,则进入步骤3-3;
调度中心以最小切负荷量为目标的最优潮流计算对Gd拓扑各个孤岛进行优化调度,依据发电容量与负荷的差值得到负荷损失。
3-2:调度中心根据优化后Gd电网中各个节点的注入功率,重新计算实际电力网络Gr中的潮流;
3-3:判断电网是否优化成功,所有电网孤岛是否处理,如果是,进入步骤4;否则,断开故障线路,返回步骤2-2。
本发明以图2所示IEEE-118节点系统为例,研究信息网络节点故障时,不同信息网络拓扑的方法对电力信息物理系统连锁故障的影响。
当信息网节点故障率小于0.25时,得到故障概率为0、0.15时得到的不同网络结构下损失负荷情况如图3、图4所示。此时信息网络中节点故障概率较低,不容易形成信息孤岛。信息网络中特征路径长度大小体现了调度中心与信息节点之间的距离,越小的距离越有利于信息的传递。相对于小世界网络结构的信息网络,无标度结构的信息网络的特征路径长度更短,更加有利于信息传输到调度中心,使调度中心及时进行优化调度抑制连锁故障的规模。因此故障概率小于0.25时,降低电力系统连锁故障规模的主要因素为信息是否及时传输到调度中心并得到优化,电力物理网络与无标度结构的信息网络耦合时产生连锁故障造成大停电风险更小。
当信息网节点故障率大于0.35时,得到故障概率为0.45、0.6、0.7时不同网络结构下损失负荷情况如图5-图7所示。电力网络与无标度结构的信息网络交互影响时,大停电发生概率高于电力网络与小世界结构的信息网络交互影响时的大停电概率。由于无标度网络的异构性,度分布非均匀,随着故障概率的提高,无标度结构信息网络中具有较大度的节点故障率也随之提高,具有较大度的节点故障更容易产生信息孤岛,调度中心无法接收信息使优化调度失败的概率增加,从而增加了整个系统的大停电风险。小世界网络节点的度分布相对均匀,在信息网络节点遭受故障时不易形成信息孤岛,使得调度中心可以更加准确的进行调度优化,及时控制故障的蔓延。因此故障概率大于0.35时,影响连锁故障的主要因素为信息孤岛的产生使调度中心调度优化失败,电力物理网络与小世界结构的信息网络耦合时对连锁故障的抑制效果更加明显。
当信息网节点故障率为区间0.25-0.35时,得到故障概率为0.25、0.35时不同网络结构负荷损失如图8、图9所示,由图可见,电力网络与无标度结构的信息网络耦合的停电概率接近于与小世界结构网络耦合的情况。因此故障概率为区间0.25-0.35时,电力网络与两种结构的信息网络耦合时对连锁故障的抑制效果相近。
为了进一步说明不同信息网络拓扑结构对电力系统故障的影响,对不同故障概率下不同网络拓扑的损失负荷进行统计,如表1所示。
表1不同故障概率下不同网络拓扑结构的损失负荷统计数据
以负荷损失为横坐标,频度即相应的累积概率(大于某负荷损失次数/总次数)为纵坐标,在双对数坐标下利用最小二乘法进行线性拟合,得到各种概率下无标度网络、小世界网络的停电概率频度-负荷损失标度的拟合函数如表2所示,并给出不同故障概率下拟合函数的相关系数R,R0.01表示显著性水平为0.01的相关系数临界值,且R>R0.01说明回归拟合方程有效。
表2幂律分布统计表
在相同网络拓扑中,随着信息网络节点故障概率的增大,幂律函数指数的绝对值越小,即双对数变换后线性函数的斜率越小,电力系统的大停电的风险越高。当信息网络节点故障概率小于0.25时,无标度网络幂指数的绝对值大于小世界网络幂指数的绝对值,表明在信息物理网络中无标度信息网络结构的电力系统大停电风险更小。当概率大于0.35时,小世界网络中幂指数的绝对值大于无标度网络,表明此时小世界信息网络结构的电力系统大停电风险更小。由此得出不同信息网络的节点故障概率下信息网络拓扑构建方法,并提出了对应的信息物理网络耦合方式,即低于临界区间时电力物理网络与无标度结构信息网络耦合,高于临界区时电力物理网络与小世界结构信息网络耦合,从而提高电力系统的鲁棒性,降低大停电风险。
Claims (3)
1.一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,包括以下步骤:
步骤1:建立电力物理网络与信息网络耦合拓扑网络模型;具体步骤为:
电力信息物理系统中网络结构为无标度网络和小世界网络,将电力物理网络抽象成一个包含Np个节点、Kp条线路的电力复杂网络,节点包括发电厂和变电站,输电线、变压器支路为电力物理网络拓扑中的边,将信息网络等效成一个包含Nc个节点、Kc条线路的信息复杂网络,节点为包括发电厂、变电站、换流站的通信节点和电力物理网络调度中心,其中度数最大的节点作为电力物理网络调度中心,站点之间的通信线路是通信网的边;
电力信息物理系统耦合关系初始化:对电力物理网络中的物理节点进行编号,根据网络间内在相似性策略,电力物理网络节点与信息网络节点一一对应;
电力物理网络节点与信息网络节点的一一对应关系为耦合网络之间“度数-度数”、“介数-度数”的内在相似性关系:当电力物理网络与无标度结构的信息网络耦合时,耦合网络间的内在相似性关系为“度数-度数”,即计算电力物理网络与信息网络中每个节点度,分别按照度数从小到大排列并一一对应;当电力物理网络与小世界结构的信息网络耦合时,耦合网络间的内在相似性关系为“介数-度数”,即计算电力物理网络每个节点介数并由小到大排序,计算信息网络每个节点度数并由小到大排序,两个网络节点依据排序一一对应;
步骤2:电力信息物理系统由初始故障引发连锁故障,并进行故障信息传递;
步骤3:电力物理网络调度中心对故障信息处理;
步骤4:连锁故障仿真结束,输出负荷损失。
2.根据权利要求1所述的一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,其特征在于:所述步骤2具体包括:
2-1:当时间t=0时,故障初始化:电力物理网络中一条输电线路故障切除,与该输电线路相连节点的相关信息节点产生线路故障信息;
2-2:电力信息物理系统保护装置隐性故障判断:若存在隐性故障则相应信息节点上产生线路故障信息;若不存在,则进入下一步;
其中电力信息物理系统保护装置隐性故障判断如式(1)所示:
Pi为第i条线路保护发生隐性故障的概率;PH为保护隐性故障概率;Fi为线路有功潮流;FiLimit为第i条线路有功潮流最大限值;Pri为继电保护正确动作概率;
2-3:更新电力物理网络拓扑结构,判断是否生成电网孤岛,若存在电网孤岛,生成电网孤岛信息,若无,进行下一步;
2-4:信息网络节点故障判断:在信息网络中,电力线路故障对应的信息节点以概率P断开,其中0≤P≤1,信息网络安全稳定控制装置进行隐性故障判断;
安全稳定控制装置进行隐性故障判断具体如下:安全稳定控制装置是保证电力信息物理系统安全稳定的第二道防线,安全稳定控制装置的隐性故障主要出现在测量、策略、定值、通信和表决模式5个环节,此处假设安全稳定控制装置的隐性故障概率为Pc,0≤Pc≤1;
2-5:更新信息网络拓扑结构:确定信息网拓扑结构,确定与电力物理网络调度中心断开的孤立通信网络节点,若信息网中产生孤岛,则电力物理网络调度中心无法获取信息孤岛内对应的电力网节点信息,此时电力物理网络调度中心掌握的电力网拓扑结构为有信息缺失的Gd,而实际的电力网拓扑结构为Gr;
2-6:以网络Gr计算实际电力网络潮流,确定是否存在线路越限,若不存在,退出连锁故障仿真;否则,计算潮流越限线路过电流反时限保护动作时间,并进入下一步;
过电流反时限动作特性曲线拟合式如公式(2)所示:
式中,tij为动作时间;Iij为过载线路的实时电流;Isetij为过载线路的额定最大电流;K为比例系数,K=7;α为常数,α=0.3;
2-7:时间t=t+1,将生成的故障信息在信息网络按照路由协议完成一次故障信息传递;
故障信息传递具体为:由源节点产生信息,在一个传输步长内以概率Pj在源节点的邻居节点内选择一个节点,源节点信息传输到选中节点,再将该节点作为新的源节点并在下一个传输步长内重复上述过程,直至电力物理网络调度中心节点收到信息;若开始源节点的邻居节点内包含调度中心节点,则直接将信息传输至电力物理网络调度中心,线路两端节点编号较大的节点产生线路的故障信息并进行传输;
其中所述信息网络路由协议如式(3)所示:
Hj=hddj+(1-hd)cj (3)
假设Li为源节点i邻居节点集合,节点j∈Li;其中,Hj为源节点j到目标节点的有效距离,目标节点即调度中心节点;dj为源节点j到目标节点的最短距离;cj为节点j的等待传输的信息队列长度;hd为路由策略控制系数,当存在队列长度时hd=0,无队列长度存在时hd=1;
故障信息传递中,邻居节点j被选择为新的源节点概率定义如式(4):
Pj为节点j被选为新的源节点的概率;β为路由概率控制系数,β>0,Hm为源节点m到目标节点的有效距离;
2-8:确定是否存在动作时限小于t的线路,如果存在过负荷保护动作,切除相应线路,同时在相应信息节点上产生线路故障信息,返回步骤2-7;若不存在过负荷保护动作,进入下一步。
3.根据权利要求2所述的一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法,其特征在于:所述步骤3具体包括
3-1:确定电力物理网络调度中心收到的信息是否含有故障信息:若收到的信息含有故障信息,则电力物理网络调度中心依据网络Gd进行优化调度与电网孤岛平衡处理,并得到优化后电网中每个节点的注入功率;若故障信息在孤岛内,由于信息孤岛的存在,收到的信息不含故障信息,则进入步骤3-3;
电力物理网络调度中心以最小切负荷量为目标的最优潮流计算对Gd拓扑各个孤岛进行优化调度,依据发电容量与负荷的差值得到负荷损失;
3-2:调度中心根据优化后Gd电网中各个节点的注入功率,重新计算电力物理网络Gr中的潮流;
3-3:判断电网是否优化成功,所有电网孤岛是否处理,如果是,进入步骤4;否则,断开故障线路,进入电力物理网络保护装置隐性故障判断,根据判断结果更新电力物理网络拓扑。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710478869.0A CN107222348B (zh) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | 一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710478869.0A CN107222348B (zh) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | 一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107222348A CN107222348A (zh) | 2017-09-29 |
CN107222348B true CN107222348B (zh) | 2020-09-01 |
Family
ID=59950107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710478869.0A Active CN107222348B (zh) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | 一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107222348B (zh) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109347703B (zh) * | 2018-11-21 | 2022-05-03 | 中国船舶重工集团公司第七一六研究所 | 一种cps节点故障检测装置与方法 |
CN109919801B (zh) * | 2019-03-15 | 2022-09-30 | 中山大学 | 基于电力系统节点重要性的耦合方法及装置 |
CN110266046B (zh) * | 2019-07-02 | 2022-12-30 | 上海交通大学 | 基于复杂网络的电热微网拓扑综合诊断方法与系统 |
CN113449946B (zh) * | 2020-03-27 | 2022-07-19 | 广西电网有限责任公司 | 继电保护整定系统的风险评估方法和装置 |
CN111740874B (zh) * | 2020-05-21 | 2021-12-07 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 智能驾驶汽车软件架构通信链的功能安全监控装置及方法 |
CN112003734B (zh) * | 2020-07-28 | 2022-06-07 | 长沙理工大学 | 一种基于改进结构熵的信息物理系统关键节点辨识方法 |
CN112131689B (zh) * | 2020-08-05 | 2023-04-25 | 长沙理工大学 | 基于电力系统拓扑图的部分信息网生长演化模型构建方法 |
CN112085275B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-09-13 | 合肥工业大学 | 基于多时间尺度的电力信息物理系统的连锁故障预测方法 |
CN112165491B (zh) * | 2020-09-29 | 2021-09-03 | 武汉大学 | 电网信息物理系统跨空间级联故障自适应预警方法及系统 |
CN112865085B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-05-03 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种用于电力信息物理系统的攻击模拟方法及系统 |
CN113361054B (zh) * | 2021-06-11 | 2023-07-28 | 山东大学 | 电力信息物理系统路由优化方法及系统 |
CN114900461B (zh) * | 2022-05-10 | 2024-04-26 | 国网浙江省电力有限公司信息通信分公司 | 考虑信息物理融合特性的电力通信网路由优化方法及装置 |
CN115664750B (zh) * | 2022-10-18 | 2024-05-14 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种基于区块链的全域电力防护方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103279900A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-04 | 华南理工大学 | 一种针对区域输电网脆弱域的评估方法 |
CN105429133A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-23 | 国网智能电网研究院 | 一种面向信息网络攻击的电网脆弱性节点评估方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2013398952B2 (en) * | 2013-08-30 | 2017-02-02 | Accenture Global Services Limited | System, method and apparatuses for distribution network reconfiguration and a tangible computer readable medium |
-
2017
- 2017-06-22 CN CN201710478869.0A patent/CN107222348B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103279900A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-04 | 华南理工大学 | 一种针对区域输电网脆弱域的评估方法 |
CN105429133A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-23 | 国网智能电网研究院 | 一种面向信息网络攻击的电网脆弱性节点评估方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107222348A (zh) | 2017-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107222348B (zh) | 一种降低电力信息物理系统连锁故障风险的方法 | |
CN103311926B (zh) | 基于统一潮流控制器的电力系统连锁故障模拟方法 | |
CN113241738B (zh) | 一种配电网的拓扑重构故障恢复及设备部署方法 | |
CN105356494B (zh) | 多端vsc-hvdc并网系统的可靠性计算方法 | |
CN113328437B (zh) | 一种智能配电网cps拓扑构建方法及故障恢复方法 | |
CN115049270B (zh) | 考虑变电站网络攻击成功概率的电力系统风险评估方法 | |
CN110350522A (zh) | 一种基于加权h指数的电力系统脆弱线路辨识方法 | |
CN104657796A (zh) | 配电网规划方法 | |
CN107069705A (zh) | 一种电网元件连锁故障模拟方法 | |
CN107528321B (zh) | 互联电网交直流并联输电通道功率随机优化分配方法 | |
CN104680431A (zh) | 一种智能变电站二次系统可靠性评估方法 | |
CN104283208B (zh) | 大型电网概率性可用输电能力的分解协调计算方法 | |
Li et al. | Identifying critical nodes in power grids containing renewable energy based on electrical spreading probability | |
CN105207255B (zh) | 一种适用于风电出力的电力系统调峰计算方法 | |
CN111191867A (zh) | 电力系统复杂网络的可靠性评估方法 | |
Zhou et al. | Security-constrained Transmission Expansion Planning with Nk Security Criterion and Transient Stability | |
Jin et al. | Cyber-physical risk driven routing planning with deep reinforcement-learning in smart grid communication networks | |
CN113300367B (zh) | 电网关键断面在线快速识别方法、输电限额制定方法及装置 | |
CN114977185A (zh) | 一种基于ap聚类算法的电网分区与电网关键断面识别方法 | |
CN103413194A (zh) | 一种含有高渗透率间歇性能源的区域电网规划系统及方法 | |
CN113051693A (zh) | 一种主动配电网信息物理系统可靠性评价方法 | |
Yoshida et al. | Dependable parallel multi-population different evolutionary particle swarm optimization for voltage and reactive power control in electric power systems | |
CN110414816B (zh) | 一种基于最小二乘电力系统状态估计方法 | |
CN112446521B (zh) | 考虑经济性和安全性的风电场接入系统多目标规划方法 | |
CN117094537B (zh) | 电网规划方法、装置、电子设备和存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |