[发明专利]一种配电网信息物理系统建模及关键节点识别方法

说明书

本发明设计一种输电网信息物理系统建模及关键节点识别方法，从相互依存网络的角度提出一种新的相互依存关系，并在此基础上定义耦合网络损失度指标从而评估节点重要度。首先建立变电站通信网设备级网络，然后以设备级网络作为基础单位，按照调度信息网拓扑进行扩展，形成电网信息侧设备级网络。接着，将电网物理侧拓扑中变电节点与电网信息侧设备级网络中的属于一个变电站的连通图对应，按照断路器与输电线路对应关系形成依存边。再对所建立模型进行节点失效的攻击，计算每次攻击后耦合网络损失度的相对变化，即为该节点重要度。本发明有利于解决当前模型细粒度不够、电网信息侧与物理侧不足以反映实际的问题。

技术领域

本发明涉及配电网电力信息物理系统的建模方法的技术领域，尤其是涉及一种相互依存网络的建模及关键节点识别评估方法。

背景技术

电力通信网实现的各项电力业务与物理电网紧密相关，共同构成电力信息物理系统(cyber physical power system,CPPS)，二者的深度耦合导致结构上的脆弱性叠加，故障传播路径也更为复杂。信息系统和电力系统的故障可能跨系统传播，形成交互的连锁故障，扩大电力事故的规模。由此可见，单独考虑电力通信网或物理电网一侧不足以反映电力事故实际传播。因此，针对电力通信网细粒度建模并研究其脆弱性是建设和发展数字化电网的必经之路。

2010年，Halvin等人在nature杂志撰文首次提出了相互依存网络(interdependent networks)的概念。不同研究人员提出了多种两个单侧网络耦合为相依网络的方法。有学者对此进行了总结和分类：“一一对应”相依网络、“部分相互依存”网络、多重依存相依网络、“一对多”相依网络、“多对多”相依网络和考虑节点异质性的电力信息-物理相依网络。当前从相互依存网络对信息物理系统建模的方法虽然考虑了信息网和物理电网的耦合作用，但是这些研究是将物理系统的影响映射到信息系统的边权或业务重要度上，没有对双网拓扑交互动态过程进行建模。此外，这些模型具有一定局限性：上述模型描述的都是“点对点”依存关系，在电网信息侧和物理侧都是将信息节点和物理节点通过依存边耦合，但实际上有节点与连接边耦合的情况。因此，针对以上模型细粒度不够、耦合情况不足以反映实际的问题，本发明提出了一种配电网信息物理系统建模及关键节点识别方法。

发明内容

本发明主要解决当前电力信息物理系统从网架结构上，所建立的模型细粒度不够、耦合情况不足以反映实际的问题，提供了一种配电网信息物理系统建模及关键节点识别方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种配电网信息物理系统建模及关键节点识别方法，流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤1，对需要建立模型的配电网提取电力拓扑，由此得到物理电网拓扑图G_P(V_P,E_P)及其邻接矩阵A_P；

步骤2，根据该配电网各变电站所属骨干层调度中心及核心层调度中心的归属关系建立调度信息网的拓扑；

步骤3，对调度信息网的变电站节点进行细粒度模型扩展，由此得到电力通信网设备级拓扑图G_C(V_C,E_C)及其邻接矩阵A_C，以及设备级拓扑中的出线断路器节点集合V_B；