[發明專利]基于電力系統節點重要性的耦合方法及裝置

有效

• 申請號: 201910200076.1
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109919801B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 吳嘉婧;賴戎;鄭子彬;張桔
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;H04L41/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開一種基于電力系統節點重要性的耦合方法及裝置，該裝置用于實現該方法，本方法包括基于電力系統模型創建級聯失效模型；對模型中的電力網絡實施級聯失效攻擊，在保證用電節點獲取常規輸入功率下，動態調節每個供電節點的實際輸出功率，在動態調節中獲取每個供電節點在每個穩態下的輸出功率，分別計算出節點影響力和節點脆弱性，兩者加權求和獲得節點d₀的重要性,基于節點的重要性從小到小排序生成新的電力網絡，將新的電力網絡與通信網絡進行異配耦合，生成新的電力系統模型。本發明通過直流潮流模型計算得到節點重要性得到更準確的仿真結果，再將新的電力網絡與通信網絡進行異配耦合，提高電力系統網絡在攻擊下的魯棒性。

技術領域

本發明涉及網絡級聯技術領域，特別涉及一種基于電力系統節點重要性的耦合方法及裝置。

背景技術

電力網絡作為新世紀對人類影響最深遠的科技發明，其經濟與社會地位不可估量。尤其是隨著電力趨于共享化，社會化，復雜化的過程中，電力系統呈現出典型的復雜特性；與此同時，電網的安全作為影響居民正常生活，關系到生產安全的關鍵因素，更加受到廣泛的關注和重視。近年來，全球許多國家和地區連續發生了數起大停電事故，不僅影響了自身電力網絡的穩定供給，也對社會經濟和生產帶來了巨大損失。這些大停電事故，往往是由于一個微小的錯誤而引發的。因此，如何能夠避免或是盡可能減小電力系統中級聯失效帶來的危害，是具有重大現實意義的熱點課題。

復雜網絡作為一個21世紀初發來起來的新興學科，為我們研究和分析電力系統提供了一個新的視角，它將整個電力系統映射成一個具有單層拓撲結構的電力網絡，并通過電力傳輸，誤差傳播，級聯失效等網絡動力學思路解釋大停電事故的潛在機制以及其可能的防控措施。

2006年，西歐大陸互聯電網發生大面積停電事故，在十幾分鐘內，大量線路和機組相繼跳閘，整個大的電力網絡瓦解成3個孤島，造成了17GW的負荷損失，影響了超過1000萬人的正常用電，造成的直接和間接經濟損失不可估量。這個事故的起因僅僅是因為為了保證出航郵輪的安全，斷開了一條西區海岸的380KV雙回線路，從而導致東區負載大幅提升引發一連串的級聯失效。而事后電力公司的分析報告表明，該事故的主要問題是：1.缺少完善的的電網安全分析，如果能夠在關閉線路之前，分析出現在的網絡狀況下關閉線路之后可能產生的危害并阻止這次線路的關閉，就可以完全避免這次事故的發生。2.缺乏電網潮流異常的控制機制，在事故初期，僅僅是部分電機和線路產生了故障，如果此時可以及時切斷關鍵線路，就可以切斷故障的傳播，降低事故影響。因此，對電力網絡進行分析和控制，也就是實現智能電網具有現實意義。

信息物理融合系統(Cyber-Physical System，CPS)的提出與發展為促進電力系統與信息系統的深度融合，并最終實現電網智能化的目標提供了新的思路和實現途徑。CPS是將計算機資源與物理系統深度融合的新型系統，通過在物理實體內嵌入傳感芯片，實現對物理實體系統信息的采集和監控；同時通過信息通信網絡，將物理實體中的芯片和設備相互連接，實現相互間的通信和共享。CPS也可以利用強大的計算機資源，實現對物理實體的事實控制和邏輯化管理，并且定期完成在線化重組和更新工作。這些特征使得CPS系統具有很強的適應性，靈活性，安全性和可靠性。

CPS的應用可以給電力系統帶來許多便利的同時，也存在著一些需要解決的弊端。由于CPS將電力系統分解成了信息網絡和電力網絡，信息網絡對電力網絡實施事實的監控和管理，電力網絡向信息網絡提供必要的能源。這也意味著控制系統暴露在信息網絡的環境下，給電力系統帶來了更多方面的隱患，對控制系統的攻擊可能會更迅速地破壞電力系統的平衡，引發大規模的崩壞。