[发明专利]考虑风险状态传播的电力信息物理系统风险传播分析算法

摘要

本发明公开了一种考虑风险状态传播的电力信息物理系统风险传播分析算法。建立风险传播架构，系统分为电力、电力信息和信息空间，风险传播分为信息空间内、电力空间内、电力和信息空间之间的风险传播，空间内存在节点；构建风险传播模型和风险状态传播矩阵，求解风险状态传播矩阵，求得风险下不同次风险传播后的系统风险状态向量，演化各节点风险传播过程，直至达到稳定状态，风险传播结束；通过分析风险影响找出风险高敏感性节点。本发明解决风险在不同空间内和空间传播的特性和系统的结构特性对风险传播的影响分析问题，量化电力信息物理系统网络结构和风险的传播路径，揭示风险变化过程，找出风险高敏感性节点。

主权项

1.一种考虑风险状态传播的电力信息物理系统风险传播分析算法，其特征在于：第一步：建立电力信息物理系统风险传播架构将电力信息物理系统分为三个空间，三个空间分别为电力空间、电力信息空间和信息空间；电力信息物理系统的风险传播一共分为三个部分：第一部分为信息空间内的传播，第二部分为电力空间内的传播，第三部分为电力和信息空间之间的风险传播，再分为信息空间向电力空间传播以及电力空间向信息空间传播；电力信息物理系统的空间内存在节点，节点是指信息空间、电力空间和信息电力空间中的设备，节点序数记为i(i＝1,2,...,n)，n表示电力信息物理系统的节点总数，节点在承受风险时的时间段的运行情况作为节点位于该时间段的风险状态。第二步：针对风险传播，构建基于马尔科夫过程的风险传播模型S2、构建风险状态传播矩阵：S21、系统共有n个节点，风险传播时间T等间距划分为m个时间段，每一个时间段对应一次风险状态传播，即存在m次风险状态传播，各个节点在承受风险时的某一时间段的运行情况作为节点位于时间段的风险状态：在两个节点之间存在空间连通性情况下，风险状态为1的一个节点i对风险状态为1的另一节点j产生影响，则节点间存在风险状态空间传播过程；S23、系统的状态空间表示为si(t)，si(t)表示节点i处于第t次风险传播的时间段下的风险状态，t表示时间段的序数，m表示时间段总数，即风险传播总数；S24、计算处于第t次风险传播的时间段下节点i的故障运行使下一个处于第t+1次风险传播的时间段下节点j由正常变成故障运行的故障传播概率pij如下式：pij＝P{sj(t+1)＝1|si(t)＝1,sj(t)＝0}其中，si(t)表示节点i处于第t次风险传播的时间段下的风险状态，sj(t+1)表示节点j处于第t+1次风险传播的时间段下的风险状态，P{}表示在节点i处于第t次风险传播的时间段下的风险状态为1，节点j处于第t次风险传播的时间段下的风险状态为0的前提下，节点j处于第t+1次风险传播的时间段下的风险状态为1的事件，事件发生概率为pij；再由各个节点与其具有连通性的节点之间的故障传播概率组成的矩阵作为风险状态传播矩阵，记为P＝(pij)n×n；S3、风险状态传播矩阵的求解：S31、建立如下式的二次规划的最优化模型：s.t.{pij≥0,i,j＝1,2,…,n其中，S(t)是处于第t次风险传播的时间段下的系统风险状态向量，S(t)＝(s1(t),s2(t),s3(t),…,sn(t))，si(t)表示系统的第i个节点处于第t次风险传播的时间段下的节点状态向量，t＝1,2,…,m；f(P)表示向量S(t)与S(t)·P之间各元素的误差平方和，'表示向量的转置，即向量S(t+1)‑S(t)·P的转置向量；S32、在某一历史风险的作用下，利用历史风险数据中各次风险传播后的系统风险状态向量和电力信息物理系统承受风险的已知的初始风险状态向量S(0)求解二次规划的最优化模型获得各个节点之间的风险状态传播矩阵P，其中S(0)＝(s1(0),s2(0),s3(0),…,sn(0))，si(0)(i＝1,2,...,n)代表电力信息物理系统中第i个节点的初始风险状态；S4、再用风险状态传播矩阵P和风险作用下的系统初始风险状态向量S(0)，求得风险下不同次风险传播后的系统风险状态向量，演化各节点风险传播过程，直至系统风险状态向量S(i)达到稳定状态，即不再产生新的失效节点，则风险传播结束；第三步：通过分析风险对电力信息物理系统的空间影响，找出系统风险高敏感性节点。