[發(fā)明專利]一種考慮延時(shí)矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810388729.9
• 申請(qǐng)日: 2018-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN108509751B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琦;袁泉;湯奕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/392
• 分類號(hào): G06F30/392;G06F30/398;G06Q50/06;G06F113/04
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

本發(fā)明公開了一種基于延時(shí)矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模方法，該方法首先把電力信息物理系統(tǒng)（CPS）抽象形成CPS單元三層框架，包括物理實(shí)體層、信息物理耦合層、信息系統(tǒng)層，然后給出電力CPS單元耦合建模整體框架，針對(duì)實(shí)際電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)之間的距離矩陣及延時(shí)矩陣，在不同時(shí)間斷面發(fā)生故障的情形下制定不同安穩(wěn)控制策略，最后驗(yàn)證運(yùn)用上述動(dòng)態(tài)建模方法能使CPS中的三層框架協(xié)調(diào)運(yùn)作，靈活應(yīng)對(duì)電力信息物理耦合系統(tǒng)中物理層和信息層的故障，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析有意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力信息物理耦合系統(tǒng)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種考慮延時(shí)矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模方法。

背景技術(shù)

信息物理融合系統(tǒng)(CPS)通過3C技術(shù)將計(jì)算系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境融為一體，形成實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制與信息服務(wù)融合的多維異構(gòu)復(fù)雜系統(tǒng)。近年來，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)傳感器數(shù)量、信息網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和決策單元數(shù)量都迅速增加，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度大大提高。此外，能源互聯(lián)網(wǎng)的推廣使得越來越多的外部信息通過各種業(yè)務(wù)途徑直接或間接影響著電力系統(tǒng)控制決策，電力網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的交互機(jī)理日益復(fù)雜。現(xiàn)代電力系統(tǒng)已不再是傳統(tǒng)意義上的電力設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，而是發(fā)展成為具備各種CPS典型特征的電力CPS，電力CPS中的故障不僅僅是物理層面上的故障，通信的故障也會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。

近年來，全球范圍內(nèi)的極端氣象災(zāi)害有增多增強(qiáng)的趨勢，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了極大的威脅。我國東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，電力負(fù)荷集中，卻也是臺(tái)風(fēng)這類極端天氣的多發(fā)之地。每年臺(tái)風(fēng)襲擊造成電網(wǎng)輸電線路風(fēng)偏跳閘，桿塔損壞，以及在臺(tái)風(fēng)氣象災(zāi)害發(fā)生期間常發(fā)生的大量輸電設(shè)備停運(yùn)，都有可能造成電力和通信的雙重故障，甚至可能引發(fā)連鎖故障造成大面積停電事故。如何面向電力CPS進(jìn)行綜合考慮物理層與信息層雙重故障的信息物理耦合建模與評(píng)估，成為電力系統(tǒng)新形勢下亟需研究的課題。

目前，絕大多數(shù)關(guān)于電力信息物理耦合系統(tǒng)(CPS)建模方面的研究都只建立起靜態(tài)的模型，而事實(shí)上對(duì)連續(xù)時(shí)間斷面上的系統(tǒng)各參數(shù)動(dòng)態(tài)變化的準(zhǔn)確描述才是研究物理、通信網(wǎng)絡(luò)雙重故障對(duì)電力CPS影響所真正關(guān)心的。所以，本專利提出一種考慮延時(shí)矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種考慮延時(shí)矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模方法，準(zhǔn)確反映連續(xù)時(shí)間斷面內(nèi)電力層、通信層雙重故障對(duì)電力CPS安全穩(wěn)定性的影響。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種考慮延時(shí)矩陣的電力信息物理耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模方法，根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)拓?fù)溆?jì)算電力業(yè)務(wù)延時(shí)矩陣，考慮多種故障情形下電力系統(tǒng)參數(shù)在連續(xù)時(shí)間斷面內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化情況，制定相應(yīng)安穩(wěn)控制策略，保障電力信息物理耦合系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

1.電力CPS動(dòng)態(tài)建模的基礎(chǔ)是電力CPS靜態(tài)建模。電力CPS靜態(tài)建模方法如下：

1)把電力信息物理系統(tǒng)(CPS)抽象形成物理實(shí)體層、信息物理耦合層、信息系統(tǒng)層；

2)物理實(shí)體層主要是指電力一次設(shè)備，主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、開關(guān)、負(fù)荷等。物理實(shí)體層內(nèi)部元件通過電網(wǎng)側(cè)電氣連接緊密耦合，物理實(shí)體層和信息物理耦合層通過信息采集和指令執(zhí)行過程而緊密耦合；

3)信息物理耦合層功能一方面是實(shí)現(xiàn)信息的采集/指令下發(fā)以及傳輸，另一方面還包括相應(yīng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與處理。

4)信息系統(tǒng)層是將不同電力控制應(yīng)用的功能抽象出來組成的虛擬網(wǎng)絡(luò)，虛擬網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)表示狀態(tài)估計(jì)、電壓控制、安全穩(wěn)定控制等信息功能。信息系統(tǒng)將耦合層的信息處理結(jié)果作為信息輸入，并根據(jù)信息輸入產(chǎn)生相關(guān)指令。通過此過程，信息層和信息物理耦合層緊密耦合。