[發明專利]一種基于多種攻擊策略的電力網絡脆弱性評估方法

在審

• 申請號: 202011428682.8
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112507552A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 顧喜豐;王淑良;陳辰
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 馬進

1.一種基于多種攻擊策略的電力網絡脆弱性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：首先根據收集的IEEE300電力系統的拓撲數據來構建電網模型；

S2：分別從節點度、介數、局部中心性、節點故障損失四個方面來評估網絡中節點重要性，并根據網絡節點重要性來完成攻擊策略的制定；

S3：建立介數虛擬流模型來模擬電力系統中級聯故障傳播的過程；

S4：基于介數虛擬流模型，建立脆弱性指標，采用多種攻擊策略模擬網絡攻擊，根據脆弱性指標變化評估IEEE300電力系統網絡的脆弱性。

2.根據權利要求1所述的一種基于多種攻擊策略的電力網絡脆弱性評估方法，其特征在于，所述步驟S1的對于電力系統網絡建模規則包括：

將電力網絡中的電站抽象為節點，將連接兩電站之間的電力線抽象為邊，當兩個電站間存在相連的時，拓撲結構中兩個節點間的連邊反應兩者之間的直接相連關系；分別將電站抽象為節點，電力傳輸線首相為邊，電力網絡用圖G＝{V,E}來表示，V＝{v_i|i＝1,2,…,N}表示節點的集合，E＝{l_ij|l_ij＝(v_i,v_j)}表示為邊得集合，N是節點的數量，當節點i和節點j直接相連的時，l_ij＝1，反之當節點i和j不直接相連時，l_ij＝0。

3.根據權利要求1所述的一種基于多種攻擊策略的電力網絡脆弱性評估方法，其特征在于，所述步驟S2中的節點度、介數、局部中心性、節點故障損失具體為：

節點度表示節點連接的邊的數量，節點i的節點度表示如下：

節點度D_i表示與節點i直接相連的邊的數量，站點的度用來反應電力系統網絡的節點局部影響性；

節點介數由通過該節點的所有對節點之間的最短路徑數來描述，反映該節點在網絡上的中心性，節點i的介數表示如下：

其中BC_i是節點i的介數，σ_jm是節點j和節點m之間的最短路徑的數量，σ_jm(v_i)是在圖V中節點j和節點m之間的最短路徑通過節點i的數量；

局部中心性定義多級鄰居信息指標，根據該節點所處的局部網絡拓撲特性來衡量網絡節點重要性，表示如下：

其中Γ(i)為節點i最近鄰居集合，Γ(j)為節點j最近鄰居集合，N(u)為節點u最近鄰居節點數和次近鄰節點數之和；節點局部中心性表示每個站點所在局部網絡的中心性，評價節點對于其所在局部網絡的重要性，節點局部中心性越大表明該站點對于局部網絡的影響越大；

節點故障損失是根據節點移除導致系統性能損失來評估節點重要性；

從節點度值、介數、局部中心性、節點故障損失四個方面來對節點重要度進行由高到低排序，根據節點重要度排序方式作為攻擊節點的順序，完成攻擊策略的制定。

4.根據權利要求1所述的一種基于多種攻擊策略的電力網絡脆弱性評估方法，其特征在于，所述步驟S3中介數虛擬流模型具體為：

以電網為對象構建介數虛擬流，將電網中節點的介數作為該節點負荷；在電網故障后，元件的移除引起最短路徑的變化，使某些節點的負荷超過其額定容量而損壞，引起級聯故障，導致故障在電網中進一步傳播，導致更多節點發生故障；以上故障傳播模型即為介數虛擬流模型。

5.根據權利要求4所述的一種基于多種攻擊策略的電力網絡脆弱性評估方法，其特征在于，所述節點容量為節點初始容量的(1+α)倍。

6.根據權利要求1所述的一種基于多種攻擊策略電力脆弱性評估方法，其特征在于，所述步驟S4中的脆弱性指標和多種攻擊策略具體為：

故障規模的大小表示為電網故障前后負荷量的減少比例，也稱為負荷損失，表示如下：

其中，和分別代表電網正常運行情況下和電網故障后，第i個節點的負荷，N則代表網絡的節點數目。