[發明專利]一種考慮延時矩陣的電力信息物理耦合系統動態建模方法

有效

• 申請號: 201810388729.9
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108509751B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王琦;袁泉;湯奕
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/392
• 分類號: G06F30/392;G06F30/398;G06Q50/06;G06F113/04
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

1.一種考慮延時矩陣的電力信息物理耦合系統動態建模方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)、將實際電網表示為電力CPS拓撲，并計算節點距離矩陣D；

(2)、計算繼電保護切故障延時矩陣R和安穩控制切負荷延時矩陣S；

(3)、考慮多種通信故障，形成電力業務延時矩陣，分別制定相應的安穩控制策略，電力CPS實際運行中將根據不同的故障情況動態選擇安穩控制策略；

所述電力CPS拓撲形成及計算節點距離矩陣方法為，將電力CPS劃分為物理層、信息物理耦合層和信息系統層，然后根據實際電網拓撲，將節點設定為主站節點、子站節點、執行站節點、繼電保護安裝節點以及通信節點；其中主站為信息系統層，用于信息處理及策略制定；子站及通信節點屬于信息物理耦合層，用于數據采集處理、信息傳遞及指令下發；執行站屬于物理實體層，執行所收到的策略；繼電保護安裝節點與信息物理耦合層和物理實體層均有重合；拓撲形成后能夠確定各節點所應執行的功能，明確電網中節點間連通情況及相互之間的距離；對包含n個節點的電力網絡，節點距離矩陣D進行表示，其結構定義如下：

D是一個對角元素均為0的對稱矩陣，其中，D_ij＝D_ji表示節點i與節點j之間的距離；當元素為Inf時表征兩節點之間不直接相連；

計算繼電保護切故障延時矩陣方法為：對于包含n個節點的電力網絡，繼電保護切故障延時矩陣R，其結構定義如下：

R是繼電保護切故障延時矩陣,R_ij表示節點i與節點j之間發生電力故障后的繼電保護切故障延時，節點距離矩陣D中為0或Inf的元素在繼電保護切故障延時矩陣R中，數值仍舊保持0和Inf；

當信息物理耦合層在進行數據傳輸時發生故障時，繼電保護切故障延時矩陣R重新計算，得到以下規律：

其中，t₀為通信發生故障的時刻，R₁為通信無故障或繼電保護動作完畢后通信發生故障情況下的繼電保護切故障延時，R₂為繼電保護正常動作之前通信發生故障情況下的繼電保護切故障延時；

構造安穩控制切負荷延時矩陣方法是，當電網中任意一處發生電力故障后，故障信息經過處理傳遞給主站，主站執行決策形成安穩控制切負荷指令，再傳遞給故障處相應的執行站，由執行站執行切負荷操作,此過程能夠將物理實體層、信息物理耦合層、信息系統層聯通起來，三個層次各司其職，形成完整的電力CPS耦合系統；對包含n個節點的電力網絡，構造安穩控制切負荷延時矩陣如下：

其中，S_ij表示節點i與節點j之間發生電力故障后的安穩控制切負荷延時，

當信息物理耦合層在進行數據傳輸時發生故障時，安穩控制切負荷延時矩陣S重新計算，有以下規律：

其中，t₀為通信發生故障的時刻，S₁為通信無故障或安穩控制動作完畢后通信發生故障情況下的安穩控制切負荷延時，S₂為安穩控制正常動作之前通信發生故障情況下的安穩控制切負荷延時；

制定動態策略方法為，已知電力系統發生電力故障，通信在不同時間斷面發生故障會導致不同的電力業務延時矩陣，電力業務總延時矩陣可表示如下：

三種情況下對應的不同切負荷策略為：

其中T為所有電力業務完成動作的總延時，Pshed為安穩控制切除當前負荷容量的百分比，Pshed1，Pshed2和Pshed3分別為對應3種故障情況下的不同切除百分比。