[发明专利]一种考虑信息失效的主动配电网信息物理系统可靠性评估方法

说明书

一种考虑信息失效的主动配电网信息物理系统可靠性评估方法，构建主动配电网信息物理系统CPS的典型架构，物理系统包括一次设备和分布式能源DG，信息系统分为应用层、通信层和接口层；建立了DG与负荷模型、信息物理元件模型、以及信息传输可靠性模型；结合信息失效对配电自愈过程的间接作用，量化分析了不确定性环境下信息系统应用层、通信层和接口层失效对故障隔离、定位和供电恢复的影响；采用序贯和非序贯蒙特卡洛方法分别对物理元件和信息元件进行抽样，借助算例仿真从分布式电源容量、孤岛运行方式、信息元件与信息传输异常、以及接入网结构角度展开敏感性分析，所得结果验证了所提方法的准确性和有效性，并对主动配电网的建设提供建议和指导。

技术领域

本发明属于智能电网下的主动配电网可靠性的技术领域，具体涉及一种考虑信息失效的主动配电网的可靠性评估方法。

背景技术

近年来，随着资源消耗和环境污染问题的日趋严重，可再生能源的发展越来越受到重视发展，可再生能源成为应对化石燃料短缺、气候变化、能源安全等问题的重要手段。随着分布式能源(distribution generation,DG)渗透率的日益提高，大量DG接入配电网，改变了传统配电网的供电结构和运行方式，带来了节点电压越限、孤岛运行等一系列问题。传统配电网在设计时未考虑大量DG的接入这一情况，控制和管理模式都是被动的，而主动配电网具有较高的自动化水平和可视性，主动管理水平大大提高。2008年，国际大电网会议首次确立了主动配电网的概念。主动配电网通过控制技术和主动管理可以提高响应速度，控制潮流分布，并能够实现分布式电源的消纳、保护和监控，有利于提高分布式能源的利用率。

主动配电网以主动控制的方式引入大量信息通信技术来增强运行的灵活性和供电的可靠性，现已成为一个集计算系统、通信网络、物理环境于一体的信息物理系统(cyber-physical system,CPS)。在主动配电网CPS中，信息系统和物理系统深度耦合，交互作用。然而高级信息技术的引入虽然改善了主动配电网的运行，但在可靠性和安全性方面也带来了新的风险。例如2015年乌克兰电力公司因遭遇网络攻击引起变电站设备故障，导致地区大面积停电，造成巨大的经济损失。随着电力系统规模的扩大，信息侧与物理侧耦合度、复杂度的增加，电力CPS的可靠稳定运行已成为亟待解决的问题。

综上所述，研究考虑信息系统影响的主动配电网CPS的可靠性评估具有重要的意义。传统的主动配电网可靠性评估方法大多仅针对物理系统，忽视信息系统所带来的影响，并没有将主动配电网CPS作为整体研究对象，无法准确地反映配电可靠性的真实性能。所以本发明鉴于主动配电网CPS对信息高度依赖的特征，提出了一种考虑信息失效的主动配电网的可靠性评估方法。

发明内容

为克服现有的主动配电网评估方法考虑不全面、结果失准的缺点，本发明提出了一种考虑信息失效的主动配电网的可靠性评估方法。首先对主动配电网CPS进行了更精细化地建模，基于所建立的DG与负荷模型、信息物理元件模型、以及信息传输模型(连通、延时和误码)，在充分考虑信息失效对物理系统的间接作用后，量化分析了不确定环境下信息系统各环节失效对故障隔离、定位和供电恢复的影响，并提出了更全面和准确的主动配电网CPS的可靠性评估方法。通过算例仿真中针对物理系统和信息系统两方面进行的敏感性分析，有效识别了影响系统可靠性的因素，验证了所提方法的可行性。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种考虑信息失效的主动配电网信息物理系统可靠性评估方法，包括以下步骤：