[发明专利]在信息层网络影响下的电力网络脆弱性评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种考虑信息层网络影响下的电力系统的脆弱性方法。

背景技术

随着电力系统的不断发展，我国电网正往跨区域、大规模的电网发展。这同时也提高了对电网和信息层网络的安全要求，电力技术的不断发展，同时信息层和电力系统的相互影响变得更加多，则电力系统在保持自身的稳定性的同时，对信息层网络安全的要求越来越高，网络脆弱性在一定程度上能够测量网络可靠性，可反映不同网络单元失效时网络性能的下降程度。以便于找出网络中的薄弱环节。关于对电力网络脆弱性和信息层网络脆弱性的发明和研究已经有不少，但对于信息层系统影响下的电力网络脆弱性发明几乎没有，为了进一步研究复合系统的脆弱性，需要对传统的的研究方法进行筛选和改进，提出新的脆弱性评估方法。本发明就是基于电气介数求出电力网络脆弱性和基于复杂网络求信息层网络脆弱性及负荷节点间的信息通道的脆弱性基础上，求出电力-信息层负荷系统的脆弱性。

本发明以脆弱度为指标，在综合电力网络和信息层网络的基础上，提出复合系统的脆弱性指标。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种在信息层网络影响下的电力网络脆弱性评估方法，本发明考虑了信息层网络对电力系统的影响因素，提出一个良好有效的考虑信息层网络-电力系统复合网络评估方法，具体的是先通过考虑单独的电力系统和信息层网络脆弱性，再通过研究信息层网络-电力系统复合系统的脆弱性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤S1：先对原始数据输入后的电网进行拓扑化建模，再对所有需要评估的线路，节点和相应的保护进行分组，以求出电力系统线路和节点的保护脆弱度。基于基尔霍夫定律得到线路和节点的电气介数。利用平均电压传输能力E、电压相对裕度H、无功变化率W这三个指标来构成互补性指标集，E指标从全局性角度评估了事故链发生后电网的输电能力，H指标和W指标衡量了事故链发生对系统局部无功平衡的影响，并对E、H指标求倒后，将全部指标归一化处理定义保护k的第i条事故链的后果函数I_k,j。由事故链的后果函数可定义保护k的风险保护度R(k)。并由此可定义线路保护脆弱度λ(i,j)和节点保护脆弱度λ(i)

步骤S2：结合电力系统连锁故障的扩大和继电保护装置的不正确动作，提出结合电气介数和单元保护脆弱度的评估模型。

步骤S3：基于复杂网络计算信息层网络的效能函数。定义任两个节点间的距离为连接这两个节点的最短路径d_ij计算系统的总效能E(G)，考虑连通性改进效能函数。由业务矩阵S_ij计算网络的总业务量S，再将最短路径矩阵A_ij，其中a_ij是节点i和j之间的最短路径。通过统计每次仿真去除1个点时失去连接的业务数量，来计算改进后的效能函数E′，即考虑了业务联通性及业务分布对网络传输特性的影响。

步骤S4：考虑电力系统层和信息层网络之间的业务信息交互通道层的通道脆弱性，融合信息传输的路由选择概率后计算复合节点间信息通道的脆弱性。

步骤S5：综合考虑电力脆弱性指标、信息层脆弱性指标和信息交互层的通道脆弱性，可得到考虑信息层网络影响的电力系统脆弱性评估指标。在计算过程中电力脆弱性指标和信息层网络脆弱性评估指标和复合节点间信息通道的脆弱值均归一化。

所述的步骤S1中对线路l_ij的电气介数定义为

其中：G和L分别为发电机节点集合和负荷节点集合；(m,n)为发电机-负荷节点对；I_mn(i,j)为在发电机-负荷节点对(m,n)间加上单位注入电流元后，在线路l_ij上引起的电流。

节点i的电气介数定义为

其中：(m,n)为发电-负荷节点对；B_mn(i)为(m,n)间加入单位注入电流源后在节点i上产生的电气介数。

其中j为所有与节点i有支路直接相连的节点。表征了线路、节点的结构脆弱性。

平均传输能力是衡量事故链发生后的最大连通子网的输电能力：

式中：M为负荷节点的集合；Pv为负荷节点吸收的有功功率；l为任意一条线路；Pl为线路l上的有功功率；Xl为线路l的电抗值。

相对裕度是衡量事故链发生后的负荷电压裕度水平。