[发明专利]一种电力信息物理系统韧性计算方法

权利要求书

1.一种电力信息物理系统韧性计算方法，其特征在于：包括

步骤1：构建电力信息物理系统的初始网络架构；

其中，所述电力信息物理系统包括信息系统和电力系统，电力信息物理系统的初始网络架构包括信息系统的初始网络架构和电力系统的初始网络架构，信息系统初始网络架构包括信息节点集合和信息支路集合，电力系统的初始网络架构包括电力节点集合和电力支路集合；

步骤2：构建信息系统与电力系统的节点多状态模型和支路状态模型，设置初始状态下的故障元件比例，生成初始状态下电力信息物理系统的故障元件集合及有效网络；

其中，初始状态下电力信息物理系统的故障元件集合及有效网络包括：初始状态下信息系统的故障元件集合及有效网络和初始状态下电力系统的故障元件集合及有效网络；

步骤3：基于初始状态下信息系统的故障元件集合及有效网络，结合信息系统的节点多状态模型，模拟故障在信息系统中的传播机理，构建信息系统中的故障传播动力学模型；

步骤4：构建电力系统的正常运行状态下的节点功率平衡模型，基于初始状态下电力系统的故障元件集合及有效网络，构建故障在电力系统中传播的节点功率平衡模型；

步骤5：构建故障在信息系统和电力系统间传播的病毒感染动力学模型；

步骤6：基于电力信息物理系统的初始网络架构和故障元件集合，确定迭代时间步长，对步骤3至步骤5进行迭代计算，构建故障在电力信息物理系统传播的稳定状态；计算电力信息物理系统的韧性指标，得到韧性计算结果；

其中，韧性指标包括信息系统韧性指标和电力系统韧性指标，信息系统韧性指标定义为：在故障传播稳定状态下，信息系统中最大且相互连接的有效网络规模相较于初始状态下有效网络规模的比例；电力系统韧性指标定义为：在故障传播稳定状态下，电力系统总负荷相较于初始状态下电力系统总负荷的比例。

2.根据权利要求1所述的电力信息物理系统韧性计算方法，其特征在于：所述步骤2具体为：

步骤201：构建信息系统的节点多状态模型；

构建信息系统的节点多状态模型，描述不同运行状态的信息节点定义如下：

易感节点S_c：信息节点正常工作但是可能会被病毒感染；

感染节点I_c：信息节点已经被病毒感染，且具备向其他易感节点传播病毒的能力；

复原节点R_c：被病毒感染的信息节点经过安全措施后被治愈，恢复正常工作；

失效节点D_c：被病毒感染的信息节点无法被安全措施治愈，无法正常工作；

其中，S_c、I_c、R_c、D_c分别表示信息系统中易感节点、感染节点、复原节点、失效节点的集合；

步骤202：构建电力系统的节点多状态模型：

构建电力系统的节点多状态模型，描述不同运行状态的电力节点定义如下：

正常节点N_p：能够正常工作的电力节点，可以被监测和控制；

失控节点B_p：能够正常工作的电力节点，但是不可以被监测和控制；

失效节点D_p：无法正常工作的电力节点；

其中，N_p、B_p、D_p分别表示电力系统中正常节点、失控节点、失效节点的集合；

步骤203：构建信息系统与电力系统的支路状态模型；

根据运行状态差异，信息系统与物理系统的支路类型包括以下两种：

有效支路NL_c、NL_p：能够正常工作的支路，可实现数据/电能传输功能；

失效支路DL_c、DL_p：无法正常工作的支路，不能实现数据/电能传输功能；

其中，NL_c、DL_c分别表示信息系统中有效支路、失效支路的集合，NL_p、DL_p分别表示电力系统中有效支路、失效支路的集合；

步骤204：生成初始状态下电力信息物理系统的故障元件集合及有效网络；

基于上述节点多状态模型及支路状态模型，设置初始状态下的故障元件比例，并按故障元件比例确定电力信息物理系统故障元件集合基于电力信息物理系统故障元件集合，生成初始状态下的有效网络

其中，分别为初始状态下信息系统的感染节点、失效节点、失效支路的集合；分别为初始状态下电力系统的失控节点、失效节点、失效支路的集合；分别为初始状态下信息系统的易感节点、复原节点、有效支路的集合；分别为初始状态下电力系统的正常节点、有效支路的集合；

其中，元件指信息系统和物理系统的节点、支路；

其中，故障元件集合包括信息系统的感染节点、失效节点、失效支路，以及电力系统的失控节点、失效节点、失效支路的集合；

其中，有效网络是指电力信息物理系统中能够正常工作的节点与支路的集合，包括信息系统的易感节点、复原节点、有效支路的集合，以及电力系统的正常节点、有效支路的集合。