[发明专利]考虑通信脆弱度的互联电网连锁故障风险评估与告警方法

说明书

本发明提供了一种考虑通信脆弱度的互联电网连锁故障风险评估与告警方法，针对通信链路的发送延时、传播延时、队列延时、链路利用率，分别构造统一经验最值，做归一化处理、去零化处理、等权重相加，得到不同时间断面下同标准的通信链路的脆弱度；利用通信节点基于节点度数的性能脆弱度、基于业务路由矩阵的拓扑脆弱度、业务关键度，构造通信节点的脆弱度。考虑通信脆弱度，建立互联电网各级支路的停运概率模型；将失负荷量、电压波动度、平均通信链路利用率、通信不可观测率定义为连锁故障路径的后果指标，对连锁故障路径进行排序评估，并给出多种告警。本发明将电力风险评估和通信脆弱性结合，使互联电网广域测控系统故障分析与控制更全面合理。

技术领域

本发明涉及互联电网的运行分析领域，特别是一种考虑通信脆弱度的互联电网连锁故障风险评估与告警方法。

背景技术

近几年来，国内外由电力系统连锁故障引发的大停电事故频发，为国民经济和社会发展造成恶劣的影响。传统的连锁故障分析多从电力系统运行状态出发，基于复杂网络、自组织临界理论研究连锁故障的发展机理，而通信网络的脆弱性对电力系统运行带来的风险却考虑相对较少。现代电力系统是电力网络和通信网络相互融合的电力信息物理融合系统CPS(Cyber Physical System)，因此，研究通信网络脆弱性对电力系统运行的影响对大停电事故的预防具有重要意义。

目前通信网络脆弱性对电力系统运行的影响研究主要集中在3个方面，一是建立典型电力业务和通信网络仿真模型，研究电力通信网络的脆弱性评估方法，例如，文章【樊冰，唐良瑞.电力通信网脆弱性分析.中国电机工程学报，2014，34(07)：1191-1197】以通信网络传输的电力业务流为研究对象，采用电力业务重要度对通信网络的脆弱性进行评估。文章【郭静.基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析.华北电力大学(河北)硕士学位论文，2010】基于复杂网络理论，对通信网络拓扑脆弱性和物理脆弱性评估，但对通信链路和通信节点的实时性能指标并没有讨论。二是建立CPS的联合仿真模型，研究通信故障下互联电网的连锁故障发展机理，例如，文章【董呈政，方彦军，田猛.不同耦合方式和耦合强度对电力-通信耦合网络的影响.高电压技术，2015，41(10)：3464-3469】建立CPS仿真模型，讨论系统的耦合方式和强度对互联电网脆弱性的影响，但是将通信网络传输的各类电力业务统一对待，未讨论它们的重要度。文章【汤奕，韩啸，吴英俊.考虑通信系统影响的电力系统综合脆弱性评估.中国电机工程学报，2015，35(23)：6066-6074】利用电力和通信的实时状态参数，构造电力-通信复合系统静态脆弱性矩阵，对CPS进行综合脆弱性评估，但其脆弱性矩阵只能静态反映某时间断面下系统的脆弱度，无法动态反映通信状态变化对电力系统脆弱度的影响。三是研究CPS的风险评估模型。多数学者仅考虑电力网络运行后果对CPS带来的风险，并没有将通信网络运行后果考虑到CPS风险评估中。

乌克兰大停电事件表明，来自通信网络的恶意攻击与分布式拒绝式攻击DDoS(Distributed Denial of Service)对互联电网起到巨大的破坏作用。虽然对于连锁故障分析模型与风险评估方法已有一些方法，但是考虑通信网络脆弱性的电力系统连锁故障路径风险评估方法尚不够深入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种考虑通信脆弱度的互联电网连锁故障风险评估与告警方法，充分考虑通信网络脆弱性和互联电网的脆弱性，使互联电网广域控制系统连锁故障分析与控制更全面合理，发出相关多种告警给工作人员。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种考虑通信脆弱度的互联电网连锁故障风险评估与告警方法，包括以下步骤：

步骤1：构造通信链路和通信节点的脆弱度，即：

步骤1.1：采用通信链路的发送延时、传播延时、队列延时、链路利用率4个通信指标，构造通信链路ij的脆弱度指标，称为链路脆弱度指标E_ij，在不同时间断面下动态对通信链路进行脆弱度评估；