[发明专利]一种综合能源系统脆弱性评估方法

说明书

一种综合能源系统脆弱性评估方法。包括以下步骤：步骤S1：建立综合能源系统的稳态模型，所述稳态模型包括物理层子网模型和信息层系统模型；所述物理层子网模型包括电力子网模型、热力子网模型、天然气子网模型；步骤S2：基于所述稳态模型的信息层系统模型，计算信息流概率模型进而求解节点的中介中间度指标；步骤S3：对攻击资源以及攻击引发的节点与传输线状态量变化幅度进行约束限制；步骤S4：基于步骤S1‑S3建立的稳态模型，建立脆弱性评估模型；步骤S5：根据所述脆弱性评估模型，识别所述稳态模型的脆弱节点。本发明可以评估出综合能源系统网络中脆弱的节点，使得部署保护资源的行为更加精确，确保系统可靠运行。

技术领域

本发明涉及能源系统安全分析技术领域，具体涉及一种综合能源系统脆弱性评估方法。

背景技术

社会经济快速发展带来的传统能源日益枯竭以及环境污染问题，使得随可再生能源、电子计算机技术和能源互联网技术快速发展以综合能源系统(IES)为代表的第三次工业革命正在兴起。综合能源系统通过不同能源形式之间的转换，从生产、传输、分发、使用多个环节对能量流进行调整，是一种以智能电网为基础、与热力网络、天然气网络、交通网络等多种类型网络互联互通实现多种能源形态协同转化、集中式与分布式能源协调运行的复杂物理信息网络。

然而，在能源供给、传输、消耗等环节，综合能源物理信息系统由于其多能流耦合，物理系统与信息系统深入融合等特性会遭受网络攻击的影响，因此综合能源系统的信息物理安全性研究显得尤为必要。对于区域综合能源物理信息系统的建模研究、攻击模型研究、安全保护装置部署策略等方面进行研究是提升综合能源系统安全性的较好方法。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种能够有效识别综合能源系统脆弱节点，从而提高系统资源部署效率和系统运行可靠性的综合能源系统脆弱性评估方法。

本发明的技术方案为：

一种综合能源系统脆弱性评估方法，包括以下步骤：

步骤S1：建立综合能源系统的稳态模型，所述稳态模型包括物理层子网模型和信息层系统模型；所述物理层子网模型包括电力子网模型、热力子网模型、天然气子网模型；

步骤S2：基于所述稳态模型的信息层系统模型，计算信息流概率模型进而求解节点的中介中间度指标；

步骤S3：对攻击资源以及攻击引发的节点与传输线状态量变化幅度进行约束限制；

步骤S4：基于步骤S1-S3建立的稳态模型，建立脆弱性评估模型；

步骤S5：根据所述脆弱性评估模型，识别所述稳态模型的脆弱节点。

所述步骤S1中所述物理层子网模型的三个子网模型，各自分别包括状态量模型和平衡关系模型，包括：

步骤S11：所述电力子网模型的状态量模型为：

节点的状态变量集合X_e＝[V，θ，Le，P_e]^T

连接线的状态变量集合Tl_e＝[P，Q]^T

连接线的参数量集合C_e＝[R，L，C]^T

其中，V为电压幅值；θ为电压相角；Le为节点电负荷；P_e为发电节点功率；P为传输线传输有功功率；Q为传输线传输无功功率；R为电阻；L为电感；C为电容；

所述热力子网模型的状态量模型为：