[发明专利]一种考虑隐性故障的电力信息物理系统风险保障预警方法

摘要

本发明公开了一种考虑隐性故障的电力信息物理系统风险保障预警方法。第一步：建立电力信息物理系统风险传播架构；第二步：针对风险传播，构建电力信息物理系统风险传播模型；第三步：通过分析隐性故障对电力信息物理系统的影响，分类处理隐性故障在电力信息物理系统中的风险传播并进行融合处理；第四步：通过分析风险对电力信息物理系统的空间影响，以找出系统风险高敏感性节点，对风险高敏感性节点进行保障预警和调整，使得电力信息物理系统正常运行。本发明通过分析风险对电力信息物理系统的空间影响，分析隐性故障对风险传播的影响，找出系统风险高敏感性节点，分析风险传播对系统各设备的影响，揭示风险变化过程，指导风险预警措施的开展。

主权项

1.一种考虑隐性故障的电力信息物理系统风险保障预警方法，其特征在于：第一步：建立电力信息物理系统风险传播架构；将电力信息物理系统分为三个空间，三个空间分别为电力层、电力通信层、信息层，信息层和电力通信层相连，电力通信层和电力层相连；根据电力信息物理系统的风险传播，所述电力信息物理系统的风险传播可分为五个子系统的风险传播：第一子系统的风险传播为信息层内部的风险传播；第二子系统的风险传播为电量层内部的风险传播；第三子系统的风险传播为电力通信层内部的风险传播；第四子系统的风险传播是电力层和电力通信层之间的风险传播；第五子系统的风险传播是信息层和电力通信层之间的风险传播；电力信息物理系统内均存在元件，元件是指信息层、电力层和电力通信层中的设备，一个元件作为模型中的一个节点，节点序数记为i(i＝1,2,...,n)，n表示电力信息物理系统的节点总数，节点在承受风险时的时间段的运行情况作为节点位于该时间段的风险状态；第二步：针对风险传播，构建电力信息物理系统风险传播模型；S2、依次构建信息层内部、电力通信层内部、电力层内部、信息层和电力通信层之间以及电力层和电力通信层之间的5类子系统的风险状态传播矩阵：针对每一类风险状态传播矩阵，均采用以下方式建立：S21、假设某一子系统共有n个节点，风险传播时间T等间距划分为m个时间段，每一个时间段对应一次风险状态传播，即存在m次风险状态传播，各个节点在承受风险时的某一时间段的运行情况作为节点位于该时间段的风险状态：风险状态为0表示该节点正常运行，风险状态为1表示该节点故障无法运行；S22、子系统的节点状态表示为s_i^(t)，s_i^(t)表示节点i处于第t次风险传播的时间段下的风险状态，t表示时间段的序数，m表示时间段总数，即风险传播总数；S23、计算处于第t次风险传播的时间段下节点i的故障运行使下一个处于第t+1次风险传播的时间段下节点j由正常变成故障运行的故障传播概率p_ij如下式：p_ij＝P{s_j^(t+1)＝1|s_i^(t)＝1,s_j^(t)＝0}其中，s_i^(t)表示节点i处于第t次风险传播的时间段下的风险状态，s_j^(t+1)表示节点j处于第t+1次风险传播的时间段下的风险状态，P{}表示在节点i处于第t次风险传播的时间段下的风险状态为1，节点j处于第t次风险传播的时间段下的风险状态为0的前提下，节点j处于第t+1次风险传播的时间段下的风险状态为1的事件，事件发生概率为p_ij，即故障传播概率；再由各个节点与其具有连通性的节点之间的故障传播概率组成的矩阵作为风险状态传播矩阵P，记为P＝(p_ij)_n×n；S3、风险状态传播矩阵的求解：S31、建立如下式的最优化模型：s.t.{p_ij≥0,i,j＝1,2,…,n其中，S^(t)是处于第t次风险传播的时间段下的系统风险状态向量，S^(t)＝(s₁^(t),s₂^(t),s₃^(t),…,s_n^(t))，s_i^(t)表示系统的第i个节点处于第t次风险传播的时间段下的节点状态，t＝1,2,…,m；f(P)表示向量S^(t)与S^(t)·P之间各元素的误差平方和，'表示向量的转置，即向量S^(t+1)‑S^(t)·P的转置向量；S32、根据历史风险数据，利用历史风险数据中每个子系统各次风险传播后的系统风险状态向量和每个子系统承受风险的已知的初始风险状态向量S⁽⁰⁾求解最优化模型，获得五类子系统在风险传播过程中各自的风险状态传播矩阵P，其中S⁽⁰⁾＝(s₁⁽⁰⁾,s₂⁽⁰⁾,s₃⁽⁰⁾,…,s_n⁽⁰⁾)，s_i⁽⁰⁾(i＝1,2,...,n)代表子系统中第i个节点的初始风险状态，即节点i有s_i⁽⁰⁾的概率发生故障；第三步：通过分析隐性故障对电力信息物理系统的影响，分类处理隐性故障在电力信息物理系统中的风险传播并进行融合处理；第四步：通过分析风险对电力信息物理系统的空间影响，以找出系统风险高敏感性节点，对风险高敏感性节点进行保障预警和调整，使得电力信息物理系统正常运行。