[发明专利]一种智能电网的故障危害指数计算与脆弱性评估方法

说明书

本发明公开了一种智能电网的故障危害指数计算与脆弱性评估方法，包括以下步骤：根据电力网与信息网进行抽象构建智能电网的相依耦合网络拓扑模型；根据电力网的节点故障以及信息网的节点故障，获得故障元件集合，根据故障元件集合获得节点的故障危害指数；根据故障的交互传播及智能电网的双向耦合，得出节点的耦合继发性故障传播，根据节点的耦合继发性故障传播，获得节点的耦合继发性故障危害指数；根据节点的故障危害指数和节点的耦合继发性故障危害指数，获得节点继发性综合故障危害指数，根据节点继发性综合故障危害指数，获得节点的脆弱性评估指标。本发明考虑了智能电网的耦合性和故障的交互传播，得到的系统脆弱性分析结果较为直观准确。

技术领域

本发明涉及智能电网安全防护技术领域，更具体地说，它涉及一种智能电网的故障危害指数计算与脆弱性评估方法。

背景技术

智能电网现已发展为电力网与信息网深度融合的相依耦合信息物理系统，且二者具备复杂的交互关系，其主要表现为：信息网的正常运行需要电力网提供电能供应，同时电力网的能量流的变化和正常运行依赖信息网提供的控制(Control)、通信(Communication)和计算(Computation)等3C功能。信息网和电力网间的这种相依耦合关系，给智能电网带来了两面效应，即：一方面它极大提升和优化了电网的运行与控制效率，使我们通过信息网对电力一次系统的量测、控制与调度更加灵活高效；然而另一方面它在某种程度上却让智能电网变得更加脆弱，已成为连锁故障蔓延的最大诱因之一。因此，基于电力网和信息网交互影响来对智能电网脆弱节点进行辨识成为值得研究的问题。

为解决信息网与电力网相依耦合关系给智能电网带来的负面效应，提升智能电网的运行质量，已有大量研究已经取得阶段性的成果。在信息网与电力网交互影响及系统遭受攻击(随机或恶意)的研究中主要考虑3类事件。第一类是以电力系统为目标的物理攻击。该方法大部分依据邻接矩阵、元件状态和连锁故障网络拓扑图的输电线路脆弱性评估方法，研究线路攻击和线路故障传播的时序关系。第二类是针对信息系统的网络攻击。该方法大多数研究着眼于信息元件的失效，刻画负荷重分配攻击对系统可靠性的影响，使得电力系统损失较多负荷甚至诱发连锁故障。第三类则是针对信息物理系统的协同攻击。在该部分研究中，通过建立考虑信息物理协同攻击的双层及三层规划模型，建立负荷重分配攻击分别与切除发电机攻击和断开输电线路攻击相互协同的攻击模型，来分析信息与物理系统的交互机制，并对不同场景下的系统安全风险进行了量化评估。

但上述三类方法，仍存在以下局限性：对于第一类和第二类方法，仅考虑到单侧独立攻击，未能将电力网和信息网的元件之间的故障传播交互影响考虑在内。而在网络故障传播过程中，通常是由某一侧网络初始故障开始，进而在电力网和信息网中来回传播。只从电力网或信息网单侧网络出发进行脆弱性分析，得到的结果不够全面，与实际情况有一定的偏差。而在第三类方法中需要攻击者在对完整的网络拓扑和传输线导纳信息掌握的情况下，将预先设计的错误数据注入网络而不被监测到。然而，拓扑信息在控制中心通常是保密的，不容易获取。对于攻击能力有限的攻击者来说，很难获得所有线路的导纳值。该种方法侧重于分析特定的场景或拓扑结构中节点的脆弱性或危害性，因此得到的结果参考价值有限。因此，在对无法获取完整网络线路导纳值的一般网络故障的情况下，结合电力网和信息网的相依耦合作用，来对智能电网进行脆弱性分析就显得十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能电网的故障危害指数计算与脆弱性评估方法，用以现有技术中对智能电网的脆弱节点辨识结果不够准确的问题，得到更加准确的智能电网脆弱节点辨识结果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种智能电网的故障危害指数计算与脆弱性评估方法，包括以下步骤：

S1：根据电力网与信息网进行抽象构建智能电网的相依耦合网络拓扑模型；

S2：根据电力网的节点故障以及信息网的节点故障，获得电力网节点与信息网节点的故障元件集合，根据所述故障元件集合获得节点的故障危害指数；