[發明專利]考慮通信脆弱度的互聯電網連鎖故障風險評估與告警方法

有效

• 申請號: 201710844502.6
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107679716B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 童曉陽;劉焱濱
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張輝

本發明提供了一種考慮通信脆弱度的互聯電網連鎖故障風險評估與告警方法，針對通信鏈路的發送延時、傳播延時、隊列延時、鏈路利用率，分別構造統一經驗最值，做歸一化處理、去零化處理、等權重相加，得到不同時間斷面下同標準的通信鏈路的脆弱度；利用通信節點基于節點度數的性能脆弱度、基于業務路由矩陣的拓撲脆弱度、業務關鍵度，構造通信節點的脆弱度。考慮通信脆弱度，建立互聯電網各級支路的停運概率模型；將失負荷量、電壓波動度、平均通信鏈路利用率、通信不可觀測率定義為連鎖故障路徑的后果指標，對連鎖故障路徑進行排序評估，并給出多種告警。本發明將電力風險評估和通信脆弱性結合，使互聯電網廣域測控系統故障分析與控制更全面合理。

技術領域

本發明涉及互聯電網的運行分析領域，特別是一種考慮通信脆弱度的互聯電網連鎖故障風險評估與告警方法。

背景技術

近幾年來，國內外由電力系統連鎖故障引發的大停電事故頻發，為國民經濟和社會發展造成惡劣的影響。傳統的連鎖故障分析多從電力系統運行狀態出發，基于復雜網絡、自組織臨界理論研究連鎖故障的發展機理，而通信網絡的脆弱性對電力系統運行帶來的風險卻考慮相對較少。現代電力系統是電力網絡和通信網絡相互融合的電力信息物理融合系統CPS(Cyber Physical System)，因此，研究通信網絡脆弱性對電力系統運行的影響對大停電事故的預防具有重要意義。

目前通信網絡脆弱性對電力系統運行的影響研究主要集中在3個方面，一是建立典型電力業務和通信網絡仿真模型，研究電力通信網絡的脆弱性評估方法，例如，文章【樊冰，唐良瑞.電力通信網脆弱性分析.中國電機工程學報，2014，34(07)：1191-1197】以通信網絡傳輸的電力業務流為研究對象，采用電力業務重要度對通信網絡的脆弱性進行評估。文章【郭靜.基于復雜網絡理論的電力通信網脆弱性分析.華北電力大學(河北)碩士學位論文，2010】基于復雜網絡理論，對通信網絡拓撲脆弱性和物理脆弱性評估，但對通信鏈路和通信節點的實時性能指標并沒有討論。二是建立CPS的聯合仿真模型，研究通信故障下互聯電網的連鎖故障發展機理，例如，文章【董呈政，方彥軍，田猛.不同耦合方式和耦合強度對電力-通信耦合網絡的影響.高電壓技術，2015，41(10)：3464-3469】建立CPS仿真模型，討論系統的耦合方式和強度對互聯電網脆弱性的影響，但是將通信網絡傳輸的各類電力業務統一對待，未討論它們的重要度。文章【湯奕，韓嘯，吳英俊.考慮通信系統影響的電力系統綜合脆弱性評估.中國電機工程學報，2015，35(23)：6066-6074】利用電力和通信的實時狀態參數，構造電力-通信復合系統靜態脆弱性矩陣，對CPS進行綜合脆弱性評估，但其脆弱性矩陣只能靜態反映某時間斷面下系統的脆弱度，無法動態反映通信狀態變化對電力系統脆弱度的影響。三是研究CPS的風險評估模型。多數學者僅考慮電力網絡運行后果對CPS帶來的風險，并沒有將通信網絡運行后果考慮到CPS風險評估中。

烏克蘭大停電事件表明，來自通信網絡的惡意攻擊與分布式拒絕式攻擊DDoS(Distributed Denial of Service)對互聯電網起到巨大的破壞作用。雖然對于連鎖故障分析模型與風險評估方法已有一些方法，但是考慮通信網絡脆弱性的電力系統連鎖故障路徑風險評估方法尚不夠深入。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種考慮通信脆弱度的互聯電網連鎖故障風險評估與告警方法，充分考慮通信網絡脆弱性和互聯電網的脆弱性，使互聯電網廣域控制系統連鎖故障分析與控制更全面合理，發出相關多種告警給工作人員。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種考慮通信脆弱度的互聯電網連鎖故障風險評估與告警方法，包括以下步驟：

步驟1：構造通信鏈路和通信節點的脆弱度，即：

步驟1.1：采用通信鏈路的發送延時、傳播延時、隊列延時、鏈路利用率4個通信指標，構造通信鏈路ij的脆弱度指標，稱為鏈路脆弱度指標E_ij，在不同時間斷面下動態對通信鏈路進行脆弱度評估；