[發明專利]一種計及拓撲結構的智能電網控制系統風險評估方法

在審

• 申請號: 202111182125.7
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113902300A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 姚實穎;張全明;孫淑娟;王晞;葉強;高棟梁;王司琪;羅勁瑭;陽小龍;張晨琳;吳明埝
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 王鵬程

本發明公開了一種計及拓撲結構的智能電網控制系統風險評估方法，涉及智能電網的安全評估領域。其技術方案要點是：本發明考慮了網絡拓撲結構局部均勻性和全局不平衡性的智能電網控制系統結構性風險評估，基于電力節點電氣中心性的相依耦合作用誘發性風險評估以及基于節點設備攻擊效能的智能電網控制系統安全防護能力缺陷評估；構建了智能電網控制系統風險評估指標體系；基于雷達圖對風險態勢數據進行可視化呈現，并建立智能電網控制系統風險綜合評估模型。本發明提供了智能電網控制系統風險評估方案，有利于實時掌握智能電網控制系統安全風險情況，保障電網的穩健運行，對智能電網健康發展具有實用價值。

技術領域

本發明涉及智能電網的安全評估領域，更具體地說，它涉及一種計及拓撲結構的智能電網風險評估方法。

背景技術

隨著智能電網的不斷發展，由智能量測、通信、計算和控制等設備所構成的智能電網控制系統對智能電網的支撐作用不斷提高，它是保證電網可觀性和可控性的基礎。智能電網控制系統典型工作流程為：調度中心通過傳感器獲取電力一次系統信息，經態勢感知得到電力一次系統運行狀態，進行電網優化調度，并將決策信息反饋到電力一次系統，實現“閉環控制”。隨著當前先進信息通信技術的加持，智能電網控制系統能最大限度地采集和分析發電、變電、輸電、配電各個環節的信息，使得智能電網控制系統對電力網的感知和決策功能不斷提高。智能電網控制系統在極大提升和優化電網運行與控制效率的同時，也給電網帶來了新的風險，引入了更多可能導致系統連鎖故障的因素。智能電網控制系統因其所要監測和控制的范圍廣，所以部署的相關設備多、分布廣。有時會因為自然環境的惡劣因素比如閃電、雨雪、風塵等導致設備損壞，或者人為物理破壞和盜取設備，人為從設備節點向控制系統絡中注入惡意破壞指令等導致智能電網控制系統結構和功能受損。這些損傷不僅會影響它對電網態勢的準確感知和對電網的優化調度，降低其可觀可控能力，而且還會在信息流-能源流跨域交互作用下誘發一系列連鎖故障。如何保證智能電網控制系統的安全穩定運行，特別是，如何準確可靠地評估和監測智能電網控制系統風險，這對維持智能電網的安全穩定運行、預防大停電事故至關重要。

目前提出的智能電網控制系統風險評估方法，很多是采用連鎖故障模擬實驗的思路。它們首先構建被評估的復雜網絡模型、制定連鎖故障規則、制定攻擊策略和確定網絡風險評估的指標，然后在復雜網絡結構上實施攻擊策略，保存風險評估的各個指標值并分析實驗結果，從而評估不同復雜網絡的風險。該方法是針對不同網絡結構和不同攻擊策略而進行的針對性脆弱性分析，而且最后得到的風險評估結果會隨著所制定的網絡連鎖故障規則和不同攻擊策略而改變。顯然，該方法的評估結果主觀性較強。這里，本發明致力于設計一種不依賴連鎖故障實驗和諸如連鎖故障規則、攻擊策略等各種不確定因素影響的實用且客觀的智能電網控制系統風險評估方法，以系統基本拓撲結構特性對系統風險的影響作為系統風險評估的核心。另外，現有的系統風險評估指標大都是連鎖故障后最大連通子集的節點數目與原網絡節點數目的比值，這種風險評估指標較為簡單，沒有考慮系統自身的安全防護能力。這里，本發明將致力于制定完整、系統的風險評估指標體系，所制定的風險評估指標體系將綜合考慮智能電網控制系統的拓撲結構和電力網耦合的影響，并考慮現實情境下系統自身的安全防護能力。此外，目前還缺乏對智能電網控制系統風險進行實時評估和持續監測的方法。這里，本發明還將提出基于雷達圖的智能電網控制系統風險態勢數據實時呈現方法。

因此，如何研究設計關于智能電網控制系統新的風險評估方法是當前急需解決的技術問題。

發明內容

本發明所解決的技術問題是現有的評估方法采用連鎖故障模擬實驗的思路，該方法是針對不同網絡結構和不同攻擊策略而進行的針對性脆弱性分析，而且最后得到的風險評估結果會隨著所制定的網絡連鎖故障規則和不同攻擊策略而改變。因此，該方法的評估結果主觀性較強，以及在風險評估的過程中沒有考慮系統自身的安全防護能力；

本發明的目的是提供一種計及拓撲結構的智能電網風險評估方法；