CN111865700A - 一种电力信息物理系统的信息节点筛选方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力信息物理系统的信息节点筛选方法及相关装置，本发明在从信息系统中所有的信息终端节点确定出关键的信息终端节点时，考虑了信息系统中每一信息终端节点与控制中心节点的通信故障对物理电网的影响程度，并依据影响程度，筛选出目标终端节点。由于保障电网控制功能的正常运行是信息系统的根本任务，因此通过本发明依据节点通信故障对物理电网控制功能的影响程度筛选出来的关键信息节点代表性较好，进而基于该筛选出来的关键信息终端节点实施的信息安全防护措施针对性较强，防护效果较好，进而能提高电网应对严重故障的能力。

Description

一种电力信息物理系统的信息节点筛选方法及相关装置

技术领域

本发明涉及电力控制领域，更具体的说，涉及一种电力信息物理系统的信息节点筛选方法及相关装置。

背景技术

随着信息通信技术的广泛应用，传统电力系统已逐步发展为信息系统与物理电网高度融合的电力信息物理系统(Cyber PhysicalPower System，CPPS)。信息系统提供实时的电网控制信息，物理电网快速响应该电网控制信息，确保电网的电压、频率等电网参数维持在安全范围内。

信息系统在更好的保障电网安全稳定运行的同时，也会给电网带来新的风险。信息系统中的关键信息节点对电网安全稳定运行的影响程度大于信息系统中的普通信息节点对电网安全稳定运行的影响程度，若关键信息节点确定不准确，则会导致基于该关键信息节点实施的信息安全防护措施针对性不强，降低防护效果，进而削弱电网应对严重故障的能力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电力信息物理系统的信息节点筛选方法及相关装置，以解决若关键信息节点确定不准确，则会导致基于该关键信息节点实施的信息安全防护措施针对性不强，降低防护效果，进而削弱电网应对严重故障的能力的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种电力信息物理系统的信息节点筛选方法，包括：

获取预先建立的信息系统的拓扑结构图；所述拓扑结构图包括所述信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系；所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点；

获取物理电网的预设故障类型集；

基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度；

基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值；

依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

可选地，基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，包括：

对于所述预设故障类型集中的每一故障类型，获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信正常、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下的所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率；

获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信故障、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下，依据所述信息终端节点在上一周期输出至所述控制中心节点的通信数据、所有的所述通信节点中除所述信息终端节点之外的其他节点在当前周期输出至所述控制中心节点的通信数据、物理电网的电网数据以及预先生成的功率计算公式，计算得到的所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率；

依据预设功率影响程度值计算公式、所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率、所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率，计算得到所述信息终端节点的功率控制影响程度；所述功率控制影响程度包括无功控制影响程度值和有功控制影响程度值；

将所述信息终端节点所有的功率控制影响程度确定为所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。

可选地，基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值，包括：

依据所述拓扑结构图，计算所述信息终端节点与所述控制中心节点发生通信故障的故障概率值；

依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值；所述电网影响程度值包括无功控制影响程度总值和有功控制影响程度总值。

可选地，依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值，包括：

计算所述影响程度值集合中的所有的所述无功控制影响程度值之和以及所有的所述有功控制影响程度值之和；

依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述无功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的无功控制影响程度总值；

依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述有功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的有功控制影响程度总值；

依据所述无功控制影响程度总值以及所述有功控制影响程度总值，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值。

可选地，依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选目标终端节点，包括：

获取预先设定的通信节点选取数量；

依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值，对所有的所述信息终端节点进行排序，得到排序结果；

依据所述排序结果，从所有的所述信息终端节点中筛选出满足所述通信节点选取数量的信息终端节点，并确定为目标终端节点。

一种电力信息物理系统的信息节点筛选装置，包括：

结构图获取模块，用于获取预先建立的信息系统的拓扑结构图；所述拓扑结构图包括所述信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系；所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点；

故障集获取模块，用于获取物理电网的预设故障类型集；

第一影响值计算模块，用于基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度；

第二影响值计算模块，用于基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值；

节点确定模块，用于将依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

可选地，所述第一影响值计算模块包括：

第一功率获取子模块，用于对于所述预设故障类型集中的每一故障类型，获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信正常、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下的所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率；

第二功率获取子模块，用于获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信故障、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下，依据所述信息终端节点在上一周期输出至所述控制中心节点的通信数据、所有的所述通信节点中除所述信息终端节点之外的其他节点在当前周期输出至所述控制中心节点的通信数据、物理电网的电网数据以及预先生成的功率计算公式，计算得到的所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率；

第一计算子模块，用于依据预设功率影响程度值计算公式、所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率、所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率，计算得到所述信息终端节点的功率控制影响程度；所述功率控制影响程度包括无功控制影响程度值和有功控制影响程度值；

数值确定子模块，用于将所述信息终端节点所有的功率控制影响程度确定为所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。

可选地，所述第二影响值计算模块包括：

概率值计算子模块，用于依据所述拓扑结构图，计算所述信息终端节点与所述控制中心节点发生通信故障的故障概率值；

第二计算子模块，用于依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值；所述电网影响程度值包括无功控制影响程度总值和有功控制影响程度总值。

可选地，所述第二计算子模块包括：

第一计算单元，用于计算所述影响程度值集合中的所有的所述无功控制影响程度值之和以及所有的所述有功控制影响程度值之和；

第二计算单元，用于依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述无功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的无功控制影响程度总值；

第三计算单元，用于依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述有功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的有功控制影响程度总值；

第四计算单元，用于依据所述无功控制影响程度总值以及所述有功控制影响程度总值，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值。

一种电子设备，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取预先建立的信息系统的拓扑结构图；所述拓扑结构图包括所述信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系；所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点；

获取物理电网的预设故障类型集；

基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度；

基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值；

依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种电力信息物理系统的信息节点筛选方法及相关装置，本发明在从信息系统中所有的信息终端节点确定出关键的信息终端节点时，考虑了信息系统中每一信息终端节点与控制中心节点的通信故障对物理电网的影响程度，并依据影响程度，筛选出目标终端节点。由于保障电网控制功能的正常运行是信息系统的根本任务，因此通过本发明依据节点通信故障对物理电网控制功能的影响程度筛选出来的关键信息节点代表性较好，进而基于该筛选出来的关键信息终端节点实施的信息安全防护措施针对性较强，防护效果较好，进而能提高电网应对严重故障的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种节点筛选方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种信息系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种信息系统的拓扑结构图的场景示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种节点筛选方法的方法流程图；

图5为本发明实施例提供的又一种节点筛选方法的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的一种节点筛选装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

信息系统在更好的保障电网安全稳定运行的同时，也会给电网带来新的风险。信息系统中的关键信息节点对电网安全稳定运行的影响程度大于信息系统中的普通信息节点对电网安全稳定运行的影响程度，若关键信息节点确定不准确，则会导致基于该关键信息节点实施的信息安全防护措施针对性不强，降低防护效果，进而削弱电网应对严重故障的能力。

为了解决上述的技术问题，发明人发现，若是能够在预先建立的信息系统中，通过设定一定的选取标准，选取出较关键的信息终端节点，通过对选取出的信息终端节点施加保护，或对相应信息终端节点与控制中心节点间的通信链路施加冗余等操作，提高信息终端节点的通信安全，进而能够降低该节点故障对物理电网的影响程度。

具体的，在从信息系统中所有的信息终端节点确定出关键的信息终端节点时，考虑了信息系统中每一信息终端节点与控制中心节点的通信故障对物理电网的影响程度，并依据影响程度，筛选出目标终端节点。由于保障电网控制功能的正常运行是信息系统的根本任务，因此通过本发明依据节点通信故障对物理电网控制功能的影响程度筛选出来的关键信息节点代表性较好，进而基于该筛选出来的关键信息终端节点实施的信息安全防护措施针对性较强，防护效果较好，进而能提高电网应对严重故障的能力。

具体的，参照图1，一种节点筛选方法可以包括：

S11、获取预先建立的信息系统的拓扑结构图。

所述拓扑结构图包括信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系。

在实际应用中，将信息系统中独立执行任务的实体设备定义为逻辑节点，逻辑节点可以是监控主机、通信设备、测控设备等。将信息系统的任意两个节点的通信链路定义为通信节点之间的连接关系，如各设备之间的双向链路。

参照图2，给出了信息系统的一个结构示意图，包括1台监控主机、4台交换机、3个信息终端，这些均被抽象为逻辑节点。

然后根据信息系统的内部通信结构，生成信息系统的拓扑结构图。具体的，将逻辑节点对应信息系统拓扑中的通信节点，通信节点之间的连接关系对应信息系统的拓扑结构图中的边。拓扑结构图中节点之间的连接关系对应于实体设备间的实际通信连接关系。

参照图3，图3为图2的信息系统对应的拓扑结构图，节点1至9对应图2中的9个设备，各边对应图2中的通信链路。

在实际应用中，所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点。具体的，参照图2，可以将监控主机确定为控制中心节点，将每一信息终端分别确定为信息终端节点。

S12、获取物理电网的预设故障类型集。

在实际应用中，预设故障类型集中包括多个故障类型j，如可以是N-1线路故障，N-1变压器故障，N-1发电机故障等，在实际应用中，根据物理电网的实际结构进行设定。

本实施例中，设定预设故障类型集，是由于，若在物理电网处于正常运行状态时，信息系统的通信故障对物理电网的影响程度较小。所以，本发明实施例中，为了凸显信息系统的通信故障对物理电网的影响程度，提前设定物理电网处于故障状态，此时能够放大信息系统的通信故障对物理电网的影响程度。

S13、基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。

上述实施例提及了需要实现信息系统的通信故障，而信息系统的通信故障是由于信息系统的内部通信故障导致的，信息系统中，任意两通信节点之间传输失效都会导致整个传输的失效，即内部通信故障可以是任意两个通信节点之间的故障。在实际应用中，电网数据采集与控制功能的正常运行取决于信息在控制中心节点与信息终端节点间的正常传输。所以，本发明实施例考虑信息终端节点与控制中心节点的通信故障。对于信息系统，假设其在发生信息终端节点以及控制中心节点的通信故障时，计算每一信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度。

S14、基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值。

在实际应用中，在计算出所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合后，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值。

S15、依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

在实际应用中，会预先设定通信节点选取数量，通信节点选取数量可以是总的信息终端节点的指定比例，如选取所有的信息终端节点的20％，假设总的信息终端节点的数量为30个，则选取出6个。

然后依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值的大小，按照电网影响程度值从大到小的顺序，对信息终端节点进行排序，得到排序结果，从排序结果中筛选出排名前通信节点选取数量的信息终端节点，并确定为目标终端节点。

举例来说，将上述的30个信息终端节点按照对应的电网影响程度值由大到小的顺序进行排序，并筛选出前6个信息终端节点，并确定为目标终端节点。

本实施例中，在从信息系统中所有的信息终端节点确定出关键的信息终端节点时，考虑了信息系统中每一信息终端节点与控制中心节点的通信故障对物理电网的影响程度，并依据影响程度，筛选出目标终端节点。由于保障电网控制功能的正常运行是信息系统的根本任务，因此通过本发明依据节点通信故障对物理电网控制功能的影响程度筛选出来的关键信息节点代表性较好，进而基于该筛选出来的关键信息终端节点实施的信息安全防护措施针对性较强，防护效果较好，进而能提高电网应对严重故障的能力。

上述实施例提及了需要计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，现对其具体实现过程进行介绍。具体的，参照图4，步骤S13可以包括：

S21、对于所述预设故障类型集中的每一故障类型，获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信正常、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下的所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率。

在实际应用中，物理电网的电网数据可以包括设备的电气参数、母线电压数据、潮流数据、电网的拓扑连接关系等。

本发明实施例中，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度。所述功率控制影响程度包括无功控制影响程度值和有功控制影响程度值。

为了计算上述的无功控制影响程度值以及有功控制影响程度值，本发明实施例预先搭建了无功功率的计算模型和有功功率的计算模型。

具体的，无功功率的计算模型包括目标函数和约束条件，具体如下:

目标函数为：

约束条件为：

式中，Q_g、Q_s分别是发电厂、变电站无功出力向量，ΔQ_g、ΔQ_s分别是发电厂、变电站无功控制量向量，V_p、

是中枢母线电压及其参考值向量，S_g、S_s分别是中枢母线电压对发电厂、变电站无功的灵敏度矩阵，γ是一数值较大的惩罚系数，

分别是发电厂无功的最小值和最大值向量，

2

分别是变电站无功的最小值和最大值向量，表示求向量各分量的平方和。V_p ^min、V_p ^max分别是中枢母线电压的最小允许值和最大允许值。

有功功率的计算模型也包括目标函数和约束条件，具体如下:

目标函数为：

约束条件为：

-F_k ^max≤F_k≤F_k ^max

式中，LS_n是电网中的节点n的负荷削减量，LS是负荷削减量向量，P_g是发电机有功向量，

分别是发电机有功的最小值和最大值向量，F_k是线路潮流向量，

是线路潮流最大值向量，LD_n是节点n的原负荷量，k∈in(n)表示线路k的潮流流入节点n，k∈out(n)表示线路k的潮流流出节点n，g∈g(n)表示发电机g挂接在节点n上。

在实际应用中，对于每一信息终端节点，假设除了该信息终端节点之外，其他的信息终端节点与控制中心节点之间的信息传输完全正常。

在上述这种假设条件下，从预设故障类型集中选取出一故障类型，然后假设信息终端节点与所述控制中心节点之间通信正常，然后物理电网发生该故障类型对应的预设故障，此时计算物理电网的第一无功功率以及第一有功功率。

其中，在计算物理电网的第一无功功率(发电厂无功控制量向量

和变电站无功控制量向量

)，以及第一有功功率(发电机有功向量

和负荷削减量向量LS⁰)时，是依据上述的无功功率的计算模型和有功功率的计算模型计算得到。在使用上述的计算模型时，需要用到电网的电网数据，以及需要确定信息系统的拓扑结构图中当前分析的哪一信息终端节点。

S22、获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信故障、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下，依据所述信息终端节点在上一周期输出至所述控制中心节点的通信数据、所有的所述通信节点中除所述信息终端节点之外的其他节点在当前周期输出至所述控制中心节点的通信数据、物理电网的电网数据以及预先生成的功率计算公式，计算得到的所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率。

对于该故障类型，假设信息终端节点与所述控制中心节点之间的通信故障、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障，此时依据上述的无功功率的计算模型和有功功率的计算模型，计算得到物理电网的第二无功功率(ΔQ_g和ΔQ_s)以及第二有功功率(P_g和LS)。其中，ΔQ_g为发电厂无功控制量向量，ΔQ_s为变电站无功控制量向量，P_g为发电机有功向量，LS为负荷削减量向量。

需要说明的是，由于本发明实施例中，假设信息终端节点与所述控制中心节点之间的通信故障，此时所述信息终端节点采集的信息无法成功传输至所述控制中心节点，所以控制中心节点采用该信息终端节点上一周期传送的数据，以及其他信息终端节点本周期正常传送的数据进行计算。

S23、依据预设功率影响程度值计算公式、所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率、所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率，计算得到所述信息终端节点的功率控制影响程度。

在实际应用中，所述功率控制影响程度包括无功控制影响程度值和有功控制影响程度值；

具体的，计算故障类型j下节点i的通信故障引起的无功控制影响程度值C_Q(i,j)的计算公式为：

式中，

是发电机无功出力成本矩阵，

是变电站无功出力成本矩阵。

计算故障类型j下节点i的通信故障引起的有功控制影响程度值C_P(i,j)：

式中，

是发电机有功削减成本矩阵，

是负荷削减成本矩阵。

S34、将所述信息终端节点所有的功率控制影响程度确定为所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。

具体的，上述是以一个故障类型为例进行介绍，在一个故障类型分析完成后，遍历所有故障类型，得到每一故障类型对应的信息终端节点的功率控制影响程度，将包括所有的信息终端节点所有的功率控制影响程度的集合确定为信息终端节点的功率影响程度值集合。

在本实施例的基础上，参照图5，步骤S14可以包括：

S31、依据所述拓扑结构图，计算所述信息终端节点与所述控制中心节点发生通信故障的故障概率值。

在实际应用中，发生通信故障是指：当信息不能在信息终端节点与控制中心节点之间正常传输时，认为该信息终端节点与控制中心节点之间的信息通路发生信息传输失效，也即发生通信故障。

并且在拓扑结构图中的任何一个通信节点或连接关系发生失效时，包括该通信节点的信息通路或者该连接关系对应的信息通路发生通信故障。

假定通信节点与连接关系只存在两种状态，正常状态与失效状态。各通信节点或连接关系发生的失效事件是相互独立的。

如图3中，节点1与节点6之间有两条信息通路，即①1-2-3-6和②1-2-5-4-3-6，节点4失效时通路②失效；节点2失效时，两条通路都失效。

选取某信息终端节点i，连接该节点i与控制中心节点的每一信息通路由N_LN个通信节点与N_LC个连接关系串联组成，则该节点i与控制中心节点间发生通信故障的概率p_CFi：

式中，

和

分别表示第m个通信节点与第r个连接关系的失效概率。

S32、依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值。

所述电网影响程度值包括无功控制影响程度总值和有功控制影响程度总值。

在实际应用中，步骤S32可以包括：

1)计算所述影响程度值集合中的所有的所述无功控制影响程度值之和以及所有的所述有功控制影响程度值之和；

2)依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述无功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的无功控制影响程度总值；

3)依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述有功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的有功控制影响程度总值。

4)依据所述无功控制影响程度总值以及所述有功控制影响程度总值，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值。

具体的，计算节点i的通信故障引起的无功控制影响程度总值R_Q(i)的计算公式为：

式中，p_CFi是节点i对应的故障概率值。

另外，计算节点i的通信故障引起的有功控制影响程度总值为：

式中，p_CFi是节点i对应的故障概率值。

信息终端节点的电网影响程度值R(i)：

R(i)＝α·R_Q(i)+β·R_P(i)

式中，α∈[0,1]，β∈[0,1]。

本实施例中，在筛选关键信息终端节点时，参考了信息系统的拓扑结构图中的每一信息终端节点与控制中心节点的通信故障，以及物理电网的每一预设故障，使得筛选出的关键信息终端节点的准确度更高。

需要说明的是，若在选取出关键信息终端节点后，通过加强关键设备状态监控、对关键设备施加冗余保护、制定重路由恢复策略等手段降低该节点与控制中心节点的通信故障对电网控制的影响。

经过上述内容可知，本发明通过建立信息系统的网络拓扑结构图，给出通信故障(信息传输失效)的条件并计算通信故障的概率。从电压和频率稳定的需求出发，分别建立无功功率控制的计算模型和有功功率控制的计算模型，分析信息传输失效引起的无功控制和有功控制的影响程度，进而提出无功控制风险评估与有功控制风险评估方法，最终建立计及信息失效影响的综合风险指标。本发明可为考虑信息失效的电力信息物理系统安防措施的制定提供依据。

可选地，在上述节点筛选方法的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种节点筛选装置，参照图6，可以包括：

结构图获取模块11，用于获取预先建立的信息系统的拓扑结构图；所述拓扑结构图包括所述信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系；所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点；

故障集获取模块12，用于获取物理电网的预设故障类型集；

第一影响值计算模块13，用于基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度；

第二影响值计算模块14，用于基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值；

节点确定模块15，用于将依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

进一步，所述第一影响值计算模块包括：

第一功率获取子模块，用于对于所述预设故障类型集中的每一故障类型，获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信正常、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下的所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率；

第二功率获取子模块，用于获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信故障、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下，依据所述信息终端节点在上一周期输出至所述控制中心节点的通信数据、所有的所述通信节点中除所述信息终端节点之外的其他节点在当前周期输出至所述控制中心节点的通信数据、物理电网的电网数据以及预先生成的功率计算公式，计算得到的所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率；

第一计算子模块，用于依据预设功率影响程度值计算公式、所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率、所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率，计算得到所述信息终端节点的功率控制影响程度；所述功率控制影响程度包括无功控制影响程度值和有功控制影响程度值；

数值确定子模块，用于将所述信息终端节点所有的功率控制影响程度确定为所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。

进一步，所述第二影响值计算模块包括：

概率值计算子模块，用于依据所述拓扑结构图，计算所述信息终端节点与所述控制中心节点发生通信故障的故障概率值；

第二计算子模块，用于依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值；所述电网影响程度值包括无功控制影响程度总值和有功控制影响程度总值。

进一步，所述第二计算子模块包括：

第一计算单元，用于计算所述影响程度值集合中的所有的所述无功控制影响程度值之和以及所有的所述有功控制影响程度值之和；

第二计算单元，用于依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述无功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的无功控制影响程度总值；

第三计算单元，用于依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述有功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的有功控制影响程度总值；

第四计算单元，用于依据所述无功控制影响程度总值以及所述有功控制影响程度总值，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值。

进一步，节点确定模块具体用于：

获取预先设定的通信节点选取数量，依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值，对所有的所述信息终端节点进行排序，得到排序结果，依据所述排序结果，从所有的所述信息终端节点中筛选出满足所述通信节点选取数量的信息终端节点，并确定为目标终端节点。

本实施例中，在从信息系统中所有的信息终端节点确定出关键的信息终端节点时，考虑了信息系统中每一信息终端节点与控制中心节点的通信故障对物理电网的影响程度，并依据影响程度，筛选出目标终端节点。由于保障电网控制功能的正常运行是信息系统的根本任务，因此通过本发明依据节点通信故障对物理电网控制功能的影响程度筛选出来的关键信息节点代表性较好，进而基于该筛选出来的关键信息终端节点实施的信息安全防护措施针对性较强，防护效果较好，进而能提高电网应对严重故障的能力。

需要说明的是，本实施例中的各个模块、子模块和单元的工作过程，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

可选地，在上述节点筛选方法及装置的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取预先建立的信息系统的拓扑结构图；所述拓扑结构图包括所述信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系；所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点；

获取物理电网的预设故障类型集；

基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度；

基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值；

依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

进一步，基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，包括：

对于所述预设故障类型集中的每一故障类型，获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信正常、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下的所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率；

获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信故障、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下，依据所述信息终端节点在上一周期输出至所述控制中心节点的通信数据、所有的所述通信节点中除所述信息终端节点之外的其他节点在当前周期输出至所述控制中心节点的通信数据、物理电网的电网数据以及预先生成的功率计算公式，计算得到的所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率；

依据预设功率影响程度值计算公式、所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率、所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率，计算得到所述信息终端节点的功率控制影响程度；所述功率控制影响程度包括无功控制影响程度值和有功控制影响程度值；

将所述信息终端节点所有的功率控制影响程度确定为所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。

进一步，基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值，包括：

依据所述拓扑结构图，计算所述信息终端节点与所述控制中心节点发生通信故障的故障概率值；

依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值；所述电网影响程度值包括无功控制影响程度总值和有功控制影响程度总值。

进一步，依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值，包括：

计算所述影响程度值集合中的所有的所述无功控制影响程度值之和以及所有的所述有功控制影响程度值之和；

依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述无功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的无功控制影响程度总值；

依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述有功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的有功控制影响程度总值；

依据所述无功控制影响程度总值以及所述有功控制影响程度总值，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值。

进一步，依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选目标终端节点，包括：

获取预先设定的通信节点选取数量；

依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值，对所有的所述信息终端节点进行排序，得到排序结果；

依据所述排序结果，从所有的所述信息终端节点中筛选出满足所述通信节点选取数量的信息终端节点，并确定为目标终端节点。

本实施例中，在从信息系统中所有的信息终端节点确定出关键的信息终端节点时，考虑了信息系统中每一信息终端节点与控制中心节点的通信故障对物理电网的影响程度，并依据影响程度，筛选出目标终端节点。由于保障电网控制功能的正常运行是信息系统的根本任务，因此通过本发明依据节点通信故障对物理电网控制功能的影响程度筛选出来的关键信息节点代表性较好，进而基于该筛选出来的关键信息终端节点实施的信息安全防护措施针对性较强，防护效果较好，进而能提高电网应对严重故障的能力。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电力信息物理系统的信息节点筛选方法，其特征在于，包括：

获取预先建立的信息系统的拓扑结构图；所述拓扑结构图包括所述信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系；所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点；

获取物理电网的预设故障类型集；

基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度；

基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值；

依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

2.根据权利要求1所述的信息节点筛选方法，其特征在于，基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，包括：

对于所述预设故障类型集中的每一故障类型，获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信正常、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下的所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率；

获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信故障、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下，依据所述信息终端节点在上一周期输出至所述控制中心节点的通信数据、所有的所述通信节点中除所述信息终端节点之外的其他节点在当前周期输出至所述控制中心节点的通信数据、物理电网的电网数据以及预先生成的功率计算公式，计算得到的所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率；

依据预设功率影响程度值计算公式、所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率、所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率，计算得到所述信息终端节点的功率控制影响程度；所述功率控制影响程度包括无功控制影响程度值和有功控制影响程度值；

将所述信息终端节点所有的功率控制影响程度确定为所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。

3.根据权利要求1所述的信息节点筛选方法，其特征在于，基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值，包括：

依据所述拓扑结构图，计算所述信息终端节点与所述控制中心节点发生通信故障的故障概率值；

依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值；所述电网影响程度值包括无功控制影响程度总值和有功控制影响程度总值。

4.根据权利要求3所述的信息节点筛选方法，其特征在于，依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值，包括：

计算所述影响程度值集合中的所有的所述无功控制影响程度值之和以及所有的所述有功控制影响程度值之和；

依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述无功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的无功控制影响程度总值；

依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述有功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的有功控制影响程度总值；

依据所述无功控制影响程度总值以及所述有功控制影响程度总值，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值。

5.根据权利要求1所述的信息节点筛选方法，其特征在于，依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选目标终端节点，包括：

获取预先设定的通信节点选取数量；

依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值，对所有的所述信息终端节点进行排序，得到排序结果；

依据所述排序结果，从所有的所述信息终端节点中筛选出满足所述通信节点选取数量的信息终端节点，并确定为目标终端节点。

6.一种电力信息物理系统的信息节点筛选装置，其特征在于，包括：

结构图获取模块，用于获取预先建立的信息系统的拓扑结构图；所述拓扑结构图包括所述信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系；所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点；

故障集获取模块，用于获取物理电网的预设故障类型集；

第一影响值计算模块，用于基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度；

第二影响值计算模块，用于基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值；

节点确定模块，用于将依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

7.根据权利要求6所述的信息节点筛选装置，其特征在于，所述第一影响值计算模块包括：

第一功率获取子模块，用于对于所述预设故障类型集中的每一故障类型，获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信正常、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下的所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率；

第二功率获取子模块，用于获取在所述信息终端节点与所述控制中心节点之间通信故障、且所述物理电网发生所述故障类型对应的预设故障的情况下，依据所述信息终端节点在上一周期输出至所述控制中心节点的通信数据、所有的所述通信节点中除所述信息终端节点之外的其他节点在当前周期输出至所述控制中心节点的通信数据、物理电网的电网数据以及预先生成的功率计算公式，计算得到的所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率；

第一计算子模块，用于依据预设功率影响程度值计算公式、所述物理电网的第一无功功率以及第一有功功率、所述物理电网的第二无功功率以及第二有功功率，计算得到所述信息终端节点的功率控制影响程度；所述功率控制影响程度包括无功控制影响程度值和有功控制影响程度值；

数值确定子模块，用于将所述信息终端节点所有的功率控制影响程度确定为所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合。

8.根据权利要求6所述的信息节点筛选装置，其特征在于，所述第二影响值计算模块包括：

概率值计算子模块，用于依据所述拓扑结构图，计算所述信息终端节点与所述控制中心节点发生通信故障的故障概率值；

第二计算子模块，用于依据所述故障概率值以及所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值；所述电网影响程度值包括无功控制影响程度总值和有功控制影响程度总值。

9.根据权利要求8所述的信息节点筛选装置，其特征在于，所述第二计算子模块包括：

第一计算单元，用于计算所述影响程度值集合中的所有的所述无功控制影响程度值之和以及所有的所述有功控制影响程度值之和；

第二计算单元，用于依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述无功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的无功控制影响程度总值；

第三计算单元，用于依据所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障的故障概率值、所述有功控制影响程度值之和，计算得到所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对物理电网的有功控制影响程度总值；

第四计算单元，用于依据所述无功控制影响程度总值以及所述有功控制影响程度总值，计算得到所述信息终端节点的电网影响程度值。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取预先建立的信息系统的拓扑结构图；所述拓扑结构图包括所述信息系统中的通信节点以及所述通信节点之间的连接关系；所述通信节点包括一控制中心节点和多个信息终端节点；

获取物理电网的预设故障类型集；

基于所述拓扑结构图以及所述物理电网的电网数据，分别计算所述信息系统中每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，所述影响程度值集合中的每个影响程度值分别用于表征所述信息终端节点与所述控制中心节点的通信故障对发生所述预设故障类型集中的故障类型对应的预设故障的物理电网的功率控制影响程度；

基于每一所述信息终端节点对功率控制的影响程度值集合，计算得到每一所述信息终端节点的电网影响程度值；

依据每一所述信息终端节点的电网影响程度值以及预设节点筛选规则，从所述信息系统中的所有信息终端节点中筛选并输出目标终端节点。

Images