[发明专利]一种考虑多重信息因素的ECPS连锁故障风险评估方法

说明书

本发明公开了一种考虑多重信息因素的ECPS连锁故障风险评估方法，主要包括：步骤一、求解考虑多重信息因素的信息系统控制功能可靠性，包括对信息系统硬件装置因素可靠性进行建模、对信息系统软件因素可靠性进行建模、对信息系统人员因素可靠性进行建模和基于状态空间法求解控制功能可靠性；步骤二、分析电力信息物理系统连锁故障的发生机理；步骤三、建立电力信息物理系统连锁故障搜索方法并计算系统风险。现有技术中针对电力信息物理系统连锁故障风险评估的难点在于建立信息系统可靠性模型和研究电力信息物理系统连锁故障的发生机理。本发明风险评估能够应用于优选最佳电力通信网络拓扑方案、辅助制定降低系统风险措施等方面。

技术领域

本发明属于电网规划运行领域，尤其涉及一种考虑多重信息因素的ECPS连锁故障风险评估方法。

背景技术

随着信息通信技术(Information Communication Technology,ICT)的应用，智能电网将发展成为电力系统和信息系统高度融合的电力信息物理系统(Electric Cyber-PhysicalSystem，ECPS)。电力通讯网的开放、兼容和互联，使得更多的风险因素被引入，由于通信网和电网故障在极端条件下存在相互促进作用，信息系统故障将使得控制中心失去对相关电力设备的控制能力，并导致事故的产生。2010年“震网”病毒对伊朗核电站的攻击与2015年的乌克兰停电事故证实了跨信息空间和电力空间的故障会造成严重后果。

近年来连锁故障引起的大停电事故时有发生，连锁故障风险评估对防止电网出现大停电事故具有重要意义，有研究表明信息系统故障对连锁故障的发生有推波助澜的作用，但现有研究在连锁故障风险评估时鲜有考虑信息系统的影响。电力信息物理系统连锁故障可分为两种：一是电力系统原发故障引起的连锁故障；二是信息系统故障通过信息-电力作用传递到电力系统，引起电力系统发生故障，进而形成跨空间的电力信息物理系统连锁故障。实际上，绝大多数的停电事故都是因为电力系统某个元件退出运行后导致潮流发生大规模转移，进一步使更多元件退出运行从而引发连锁故障。因此，电力信息物理系统连锁故障风险评估的难点在于建立信息系统可靠性模型和研究电力信息物理系统连锁故障的发生机理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种考虑多重信息因素的ECPS连锁故障风险评估方法，能够应用于优选最佳电力通信网络拓扑方案、辅助制定降低系统风险措施等方面。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种考虑多重信息因素的ECPS连锁故障风险评估方法，包括以下步骤：

步骤一、求解考虑多重信息因素的信息系统控制功能可靠性，包括：

1-1)对信息系统硬件装置因素可靠性进行建模：首先，将工作站、交换机、智能电子设备与相应的设备应用软件融合等效为串联的等效失效模型，然后，结合信息系统拓扑结构得到控制功能可靠性框图，信息系统硬件等效失效率λ_h通过串并联网络分析计算得到；

1-2)对信息系统软件因素可靠性进行建模：信息系统软件包括操作系统、电网控制系统软件和设备应用软件，其中，设备应用软件融入到通信设备中，并采用Logarithmicexponential模型模拟信息系统软件可靠性，Logarithmic exponential模型软件失效率λ_s0为：

λ_s0(u)＝λ₀exp(-kε) (1)

式(1)中：λ₀为初始故障概率；k为故障减少率系数；ε为系统运行中累计发现的错误；

将电网控制系统软件和操作系统等效为串联系统失效模型，并采用串并联网络分析计算计算所述串联系统失效模型的软件等效失效率λ_s；

1-3)对信息系统人员因素可靠性进行建模：采用两参数威布尔分布拟合人员失效率λ_p：