[发明专利]面向电力信息物理系统级联故障仿真方法、系统和存储介质

说明书

面向电力信息物理系统级联故障仿真方法、系统和存储介质，通过考虑信息层运行特性的电力信息物理系统级联故障模型，实现面向电力信息物理系统级联故障仿真；其中，该模型以负荷损失最小作为目标函数。本发明构建的考虑信息层运行特性的电力信息物理系统级联故障模型，实现面向电力信息物理系统级联故障仿真，便于电力信息物理系统整体脆弱性分析，满足能源互联网的发展需求。

技术领域

本发明属于电力信息物理系统领域，涉及面向电力信息物理系统级联故障仿真方法、系统和存储介质。

背景技术

为了实现可再生能源的合理利用，我国正在积极推进能源互联网的建设工作，改变传统以集中式化石能源为主的能源体系。在能源互联网发展背景下，电力系统规模持续扩大、信息化建设速度显著提升，现代电力系统已逐步演化为由物理电网和信息网络构成的信息物理耦合网络，称为电力信息物理系统。电力信息物理系统利用信息采集、传输、共享，实现了能源的按需传输和动态平衡使用，但也增加了系统脆弱性：

(1)信息共享增加了网络攻击入口，关键设备遭受攻击的风险增大，威胁系统可靠运行。

(2)层间耦合关系使得系统故障在信息层与物理层间相互转化，更易引发级联故障。尽管此类故障发生的概率极低，但发展过程迅速，运维调度人员无法在短时间内有效遏制故障的扩散，故障影响巨大。因此亟需明确电力信息物理系统级联故障的发生与发展过程，定位系统脆弱性影响因素，提高系统抵御风险的能力。

为了更加精确地描述电力信息物理系统级联故障的发生与发展，现有研究从简单的应用复杂网络理论进行系统拓扑特性分析，向综合考虑物理层电力特性和层间相互作用关系方向发展，但是这些研究对系统信息层的运行特性的考虑并不充分，部分涉及信息层的调度控制作用的研究，也仅是简单认为信息层的调度控制行为完全可靠。

发明内容

本发明目的是克服现有技术中的不足，提供一种面向电力信息物理系统级联故障的建模方法及方法，该方法考虑电力信息物理系统信息层运行特性，便于系统整体脆弱性分析，为系统规划设计、优化升级提供指导意见，满足能源互联网的发展需求。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

(1)采集初始故障后形成的初始故障节点集合，并根据初始故障节点集合获取初始故障后的电力信息物理系统模型的初始信息层模型；

(2)根据信息层当前故障进行模拟，将失效影响经由信息层节点对物理层节点的监控关系向物理层扩散，得到信息层当前故障下的物理层模型；

(3)根据物理层当前故障进行模拟，将失效影响经由物理层节点对信息层节点的供能关系向信息层扩散，得到物理层当前故障下的信息层模型；

(4)根据信息层和物理层的当前故障进行循环模拟，直到当前模拟的模型结果与前一轮模拟的模型结果相同，或当前物理层崩溃，完成面向电力信息物理系统级联故障仿真。

本发明进一步的改进在于，步骤(1)中，根据电力信息物理系统中物理层和信息层之间的层间耦合关系，分别对信息层和物理层的拓扑特性及传输特性进行建模，得到物理层一次电网与信息层通信系统融合的双层耦合电力信息物理系统模型。

本发明进一步的改进在于，电力信息物理系统模型为ξ(G_p,G_c,E_D)，其中，G_p为物理层模型，G_c为信息层模型，E_D为耦合边矩阵。

本发明进一步的改进在于，根据物理层节点对信息层节点的供能关系，以及信息层节点对物理层节点的监控关系，得到信息网络依存于物理电网的耦合边矩阵。