[发明专利]一种基于符号动力学和隐马尔科夫模型的电力设备时空多维安全评估方法

说明书

本发明涉及一种基于符号动力学和隐马尔科夫模型的电力设备时空多维安全评估方法，具体涉及分环节信息审计、时序跟踪、基于符号动力学的风险评估技术以及基于隐马尔科夫模型的安全态势预测方法。本发明优点有：1、对电力系统进行结构划分，优化评估要素信息的采集；2、在各环节确定信息审计点，完善审计信息，提高电力设备运行状态信息采集的准确度；3、在各环节审计点对故障信息进行时序跟踪，考虑了电力设备运行历史状态，使安全评估更为准确；4、能够准确反映电力设备运行规律；5、利用隐马尔科夫模型进行安全态势预测计算，并通过建立合适的阈值判定电力设备是否存在安全风险，提高了安全态势评估的准确度。

技术领域

本发明涉及电力设备的时空多维安全评估，是基于电力系统多环节的信息审计、时序跟踪、符号动力学和隐马尔科夫模型对电力设备进行风险和安全态势评估，对电力设备提出新型安全评估方法，通过监视系统中电气量的变化和审计记录，及时识别系统中存在的安全隐患，保障系统的正常运行。具体涉及分环节信息审计、时序跟踪、基于符号动力学的风险评估技术以及基于隐马尔科夫模型的安全态势预测方法。

背景技术

电力系统智能化的发展很大程度依托于信息网络系统的发展，但与电力系统安全防护相比，通信网络风险较高。如何避免我国电力系统遭受来自信息网络的攻击或入侵，确保电力设备正常安全运行，成为亟待研究的问题。安全评估技术作为防范电力系统故障、找出系统现存安全风险的有效手段之一,以其低风险、低成本以及高灵活性受到重视。

电力系统的安全评估是通过监视系统中各电气量的变化和审计记录来发现与识别系统中潜在的安全隐患，以便及时采取防范措施保障电力系统的正常运行。该评估方法是基于网络或系统存在安全风险时电气量信息与正常运行时不同这一前提提出的。目前对电力设备的安全评估主要在于安全风险检测，随着电力系统的发展，安全态势预测也将成为安全评估技术中必不可少的一环，这对电力系统的安全早期预警并及时采取安稳预防控制具有重要意义。

发明内容

电力设备的时空多维安全评估的主要思路在于将电力系统按结构进行划分，在各个环节确定信息审计点，由于电力系统发生故障后的状态信息具有时序特性，因此在各个环节的信息审计点上可以对状态信息进行时序跟踪，通过符号动力学对具有时序特性的状态信息进行风险评估，形成电力设备的时空多维的风险指标计算体系，根据风险评估结果，使用隐马尔科夫模型进行安全评估。

一种基于符号动力学和隐马尔科夫模型的电力设备时空多维安全评估方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：由于电力设备运行状态信息的时空多维性，电力系统中的数据量、数据形式和分析方法也趋于多样化，所以，在电力设备的安全评估中，我们需要首先确定电力系统结构；

电力系统由发电机，各类升压变压器，输电线路，降压变压器以及负荷所组成，对应电能的发、输、变、配、用五个环节，结构模型图见附图2；

步骤2：对电力设备进行安全评估需要完善的审计信息的支持。考虑电网公司的管理权限，针对电能的输、变、配三个环节设置信息审计点设立原则如下：

(1)每个变压器两端各设立一个审计点；

(2)输电线路两端及中点各设立一个审计点，共三个；

(3)负荷侧在110KV降压变压器低压侧进线处设立一个审计点。

那么，对于一个确定的电力网络，审计点的设立如下(具体位置参见附图2)：

设电网中共有升、降压变压器n个，则变压器两侧共设立2n个审计点，分别为变压器高压侧p₁，p₂，...，p_n，和低压侧q₁，q₂，...，q_n；

设输电线路上三个审计点分别为h₁，h₂，h₃；