[發(fā)明專(zhuān)利]基于電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)重要性的耦合方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910200076.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109919801B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳嘉婧;賴戎;鄭子彬;張桔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q50/06
• 分類(lèi)號(hào): G06Q50/06;H04L41/14
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種基于電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)重要性的耦合方法，其特征在于，包括如下步驟：

S10將電力系統(tǒng)模型中的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)視為供電節(jié)點(diǎn)，將消費(fèi)節(jié)點(diǎn)視為用電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間電傳輸線路視為節(jié)點(diǎn)間的連線，由此抽象成電力網(wǎng)絡(luò)；將電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中的通信節(jié)點(diǎn)按鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)從小到大排序生成通信網(wǎng)絡(luò)，由電力網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的供電或用電屬性創(chuàng)建級(jí)聯(lián)失效模型；

S20初始化級(jí)聯(lián)失效模型中所有節(jié)點(diǎn)的物理信息，對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行級(jí)聯(lián)失效攻擊，在保證用電節(jié)點(diǎn)獲取常規(guī)輸入功率下，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)每個(gè)供電節(jié)點(diǎn)的實(shí)際輸出功率，在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)中獲取每個(gè)供電節(jié)點(diǎn)在每個(gè)穩(wěn)態(tài)下的輸出功率；

S30根據(jù)每個(gè)供電節(jié)點(diǎn)在每個(gè)穩(wěn)態(tài)下的輸出功率，使用直流潮流模型計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)每條線路對(duì)應(yīng)的功率值，獲取電力網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)穩(wěn)態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和；假設(shè)電力網(wǎng)絡(luò)中共有節(jié)點(diǎn)數(shù)為n，選取任一節(jié)點(diǎn)d₀，若節(jié)點(diǎn)d₀為被攻擊節(jié)點(diǎn)，計(jì)算任一線路均不存在負(fù)荷超載時(shí)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載失效比例ΔP(d₀)，視ΔP(d₀)為節(jié)點(diǎn)d₀的影響力NI(d₀)；若節(jié)點(diǎn)d₀為非攻擊節(jié)點(diǎn)，則根據(jù)其他節(jié)點(diǎn)d被攻擊時(shí)，節(jié)點(diǎn)d₀狀態(tài)情況計(jì)算節(jié)點(diǎn)d₀的存活比例，其視為節(jié)點(diǎn)d₀的脆弱性；對(duì)節(jié)點(diǎn)d₀的影響力NI(d₀)和節(jié)點(diǎn)d₀的脆弱性NV(d₀)加權(quán)求和獲得節(jié)點(diǎn)d₀的重要性，將n個(gè)節(jié)點(diǎn)d₀按其重要性從小到大排序生成新的電力網(wǎng)絡(luò)；

S40將新的電力網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異配耦合DIS，生成新的電力信息物理融合系統(tǒng)；

所述S30中使用直流潮流模型計(jì)算方法具體為：

S301結(jié)合電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)屬性，使用直流潮流模型計(jì)算每條線路的負(fù)載情況，采用如下公式：

P_in＝T_gP_G-T_dP_D (1)

Θ＝BP_in (2)

f_ij＝b_ij(θ_i-θ_j) (3)

公式(1)中，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)為n，供電節(jié)點(diǎn)數(shù)為n_g，用電節(jié)點(diǎn)數(shù)為n_d，T_g和T_d分別是n*n_g和n*n_d的關(guān)聯(lián)矩陣，其中T_g(i,j)＝1時(shí)表示供電節(jié)點(diǎn)j對(duì)應(yīng)的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)編號(hào)i；和分別表示供電節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前輸出功率以及用電節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的輸入功率，而計(jì)算結(jié)果P_in是一個(gè)n維向量，表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率注入情況，也就是電力來(lái)源；

公式(2)中，B矩陣反映的是節(jié)點(diǎn)之間的電力傳輸能力，也就是線路的導(dǎo)納，其計(jì)算結(jié)果必須滿足基爾霍夫定律，即電路中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在任一時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和，計(jì)算結(jié)果Θ＝[θ₁,θ₂,…,θ_n]向量表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前電壓相位角；

公式(3)中，b_ij是B矩陣內(nèi)的元素，表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的導(dǎo)納，(θ_i-θ_j)為i和j節(jié)點(diǎn)之間的電壓相位角的差值，計(jì)算結(jié)果f_ij就是節(jié)點(diǎn)i和j之間的線路負(fù)載，若f_ij超過(guò)額定功率，線路因繼電保護(hù)而跳閘，導(dǎo)致新的線路負(fù)載的產(chǎn)生，從而會(huì)引發(fā)更深層次的級(jí)聯(lián)失效；

S302定義節(jié)點(diǎn)的影響力表示為攻擊某個(gè)節(jié)點(diǎn)后對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響，視任一線路的f_ij均不存在負(fù)荷超載時(shí)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載失效比例ΔP(d₀)為節(jié)點(diǎn)的影響力NI(d₀)，采用如下公式：

其中D₀代表初始的電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，D₀-d₀代表攻擊后級(jí)聯(lián)失效的電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，表示網(wǎng)絡(luò)中初始負(fù)載之和，P'_D表示當(dāng)前狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)負(fù)載之和，而結(jié)果ΔP(d₀)表示網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載損失比例；

S303定義節(jié)點(diǎn)的脆弱性表示為在其他節(jié)點(diǎn)遭受攻擊時(shí)，某個(gè)節(jié)點(diǎn)可以存活下來(lái)的比例，公式如下：

其中suv(d₀,d)表示在其他節(jié)點(diǎn)d受到攻擊時(shí)發(fā)生級(jí)聯(lián)失效后，d₀的狀態(tài)：存活為1；否則為0，|D₀|表示網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；

S304對(duì)節(jié)點(diǎn)d₀的影響力NI(d₀)和節(jié)點(diǎn)d₀的脆弱性加權(quán)求和獲得節(jié)點(diǎn)d₀的重要性，公式如下：

IP(d₀)＝w·NI(d₀)+(1-w)·NV(d₀) (6)

其中w為權(quán)重系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取值。