[发明专利]一种考虑信息物理耦合的电力通信网鲁棒路由优化方法

说明书

本发明提出的一种考虑信息物理耦合的电力通信网鲁棒路由优化方法，属于电力信息物理系统领域。该方法首先计算信息流的CPS重要性指标，并构建CPS不确定集该集合包含物理侧的功率波动、物理侧可能的N‑1断线故障及信息侧可能的N‑2断线故障；定义CPS不确定集下的每个子站信息流的CPS重要性指标；建立考虑信息物理耦合的电力通信网鲁棒路由模型；然后线性化模型中目标函数的非线性部分及非线性约束；利用鲁棒优化求解方法求解模型，将结果用于电力通信网的主、备路由方式制定。本发明方法能够应用于电力通信网的路由方式制定问题，可以有效降低电力通信网的故障对物理电网的影响，提高整体信息物理耦合系统的鲁棒性。

技术领域

本发明属于电力信息物理系统领域，特别涉及一种考虑信息物理耦合的电力通信网鲁棒路由优化方法。

背景技术

随着智能电网的普及以及先进信息技术在电力系统中的应用，现代电力系统已经成为典型的信息物理耦合系统。在传统电力通信网的运行调度人员视角里，各类业务下不同子站的信息流是公平。然而考虑到信息物理耦合的特征，不同信息对电力系统有不同的影响能力，因此其存在的不同的重要性。当前电力通信网的路由方式制定普遍是基于人工经验和最短路径方法，缺乏对信息流不同重要性的考虑。此外，现有的方法也难以考虑电力信息物理系统的各类不确定性，如风电出力波动导致潮流方式转移、电网及通信网的耦合故障等。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种考虑信息物理耦合的电力通信网鲁棒路由优化方法。本发明考虑信息侧和物理侧的不确定性，利用信息-能量流模型评价信息流的重要性，并将重要的信息流分配到可靠的链路上。本发明方法能够应用于电力通信网的路由方式制定问题，可以有效降低电力通信网的故障对物理电网的影响，提高整体信息物理耦合系统的鲁棒性。

本发明提出一种考虑信息物理耦合的电力通信网鲁棒路由优化方法，其特征在于，该方法首先计算信息流的信息物理系统CPS重要性指标；并构建CPS不确定集该集合包含物理侧的功率波动、物理侧可能的N-1断线故障及信息侧可能的N-2断线故障；定义CPS不确定集下的每个子站信息流的CPS重要性指标；建立考虑信息物理耦合的电力通信网鲁棒路由模型；然后线性化模型中的目标函数的非线性部分及非线性约束；利用鲁棒优化求解方法，求解线性化后的考虑信息物理耦合的电力通信网鲁棒路由模型，并将结果用于电力通信网的主、备路由方式制定。该方法具体包括以下步骤：

1)计算信息流的CPS重要性指标，该指标由信息变量对物理状态变量的影响和物理状态变量重要性构成；具体包括：

1.1)计算信息变量对物理状态变量的影响：

其中，x为物理状态变量；为下一个控制周期的物理状态变量；u为物理控制变量；为物理控制变量对下一个控制周期的物理状态变量的灵敏度；y为信息控制变量；λ为信息变量；

C是物理控制变量u与信息控制变量y的控制映射矩阵，为对角矩阵，满足如下关系：

y＝C·u (2)

当不考虑故障时，C为对角元素全为1的对角矩阵，当考虑控制单元故障时，将对应的对角元修改为0；

1.2)计算物理状态变量重要性SI(x)；

1.3)计算信息流的CPS重要性指标；

第k个子站信息流的CPS重要性指标通过如下公式计算：

其中，E_k为第k个子站信息流的CPS重要性指标，λ_k是λ中第k个元素，表示第k个信息变量；

2)构建CPS不确定集该集合包含物理侧的功率波动、物理侧可能的N-1断线故障及信息侧可能的N-2断线故障，表达式如下：