一种基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网安全检测技术领域，具体来说，涉及一种基于电力通信交互影响 的电力系统脆弱性的检测方法。
【背景技术】
[0002] 脆弱性，又称弱点或漏洞，它是描述系统及其组成部分易于受到影响和破坏，并缺 乏抗拒干扰、恢复初始状态的能力。电力系统脆弱性是指电力系统因人为干预、信息、计算、 通信、内部元件和保护控制系统等因素而潜伏着大面积停电的危险状态。电力系统脆弱性 评估主要包括四个方面：事件的识别、风险计算、网络分析和决策分析。
[0003]随着中国建设以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强型智能 电网，越来越多的通信设备被用于电力系统来提高电网的智能化水平。因此，电力系统安全 稳定运行除要考虑自身一次设备的故障和外部自然灾害的影响外，还要考虑通信系统对它 的影响，这包括通信设备、IT设备和控制装置能否正常的运行、不失效或是不误动，也包括 如何有效处理和充分利用这些设备带来的海量信息等。
[0004] 现阶段针对融合电力与通信的复合系统的研究集中在两个方面。一是研究电 力-通信复合系统交互作用模型，主要是针对复合系统的架构以及信息物理融合系统的研 究。二是基于复杂网络理论的电力-通信复合系统研究。但由于复杂网络理论对电力系统 物理特性的过度忽略，还难以具体指导电力系统的运行与控制。
[0005]目前，针对电力通信的交互影响，电力系统脆弱性检测方法存在的问题是：未能有 成熟的考虑通信因素影响的电力系统脆弱性检测方法。现有电力系统脆弱性检测方法缺少 针对电力通信系统中延时、误码和中断等通信故障对电力系统影响的检测，不能表征通信 对电力系统的影响程度。
【发明内容】
[0006] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于电力通信交互影响的电 力系统脆弱性的检测方法，该检测方法可以结合通信系统对电力系统的影响因素，更准确 的检测电力系统的脆弱性。
[0007] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0008] -种基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性的检测方法，该检测方法包括以下 步骤：
[0009] 步骤10):建立电力-通信复合系统关联矩阵；
[0010] 步骤20):通过源流路径电气剖分方法测算电力系统脆弱性，得到电力网络节点 脆弱性指标和电力网络支路脆弱性指标；
[0011] 步骤30):通过模糊层次分析法测算通信业务脆弱性，并结合通道传输实际延时 与固有延时之比，测算通信网络节点脆弱性指标和通信网络支路脆弱性指标；
[0012] 步骤40):计算电力通信信息交互通道脆弱性，并结合步骤20)和步骤30)中计算 得到的电力脆弱性指标与通信脆弱性指标，计算得出电力-通信复合系统脆弱性指标，包 括复合系统节点脆弱性指标和复合系统支路脆弱性指标；
[0013]步骤50):将步骤20)、步骤30)和步骤40)中计算得到的脆弱性指标代入到步骤 10)中得到的电力-通信复合系统关联矩阵，得到电力-通信复合系统脆弱性矩阵，并针对 复合系统脆弱性数值进行从大到小的排序。
[0014] 进一步，所述的步骤10)中，电力-通信复合系统关联矩阵由等式
【主权项】
1. 一种基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性的检测方法，其特征在于，该检测方 法包括以下步骤： 步骤10):建立电力-通信复合系统关联矩阵； 步骤20):通过源流路径电气剖分方法测算电力系统脆弱性，得到电力网络节点脆弱 性指标和电力网络支路脆弱性指标； 步骤30):通过模糊层次分析法测算通信业务脆弱性，并结合通道传输实际延时与固 有延时之比，测算通信网络节点脆弱性指标和通信网络支路脆弱性指标； 步骤40):计算电力通信信息交互通道脆弱性，并结合步骤20)和步骤30)中计算得到 的电力脆弱性指标与通信脆弱性指标，计算得出电力-通信复合系统脆弱性指标，包括复 合系统节点脆弱性指标和复合系统支路脆弱性指标； 步骤50):将步骤20)、步骤30)和步骤40)中计算得到的脆弱性指标代入到步骤10) 中得到的电力-通信复合系统关联矩阵，得到电力-通信复合系统脆弱性矩阵，并针对复合 系统脆弱性数值进行从大到小的排序。
2. 根据权利要求1所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特征 在于，所述的步骤10)中，电力-通信复合系统关联矩阵由等式计算，其中，AZ 表示电力-通信复合系统关联矩阵，\表示电力-电力关联子矩阵，A。表示通信-通信关 联子矩阵，~表示电力-通信关联子矩阵，表示Af的转置矩阵。
3. 根据权利要求1所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特征 在于，所述的步骤10)中，Ap通过式（1)测算： Ap= VPjj{"*，n式⑴ 其中，n表示电力网络节点总数，i表示电力网络中第i个网络节点，j表示电力网络中 第j个网络节点，当i=j时，0 ;当i尹j,且电力网络节点i和电力网络节点j之 间无直接连接链路时，0 ;当i尹j，且电力网络节点i和电力网络节点j之间有直接 连接链路时，Vp』=1。
4. 根据权利要求1所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特征 在于，所述的步骤10)中，通信-通信关联子矩阵A。由式（2)计算： 4=K,gh(m*m)式⑵ 其中，m表示通信网络节点总数，g表示通信网络中第g个网络节点，h表示通信网络中 第h个网络节点，当g=h时，0 ;当g关h,且通信网络节点g和通信网络节点h之 间无直接连接链路时，\gh= 0 ;当g尹h，且通信网络节点g和通信网络节点h之间有直接 连接链路时，\gh= 1。
5. 根据权利要求1所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特征 在于，所述的步骤10)中，电力_通信关联子矩阵~由式（3)确定： Af: 式⑶ 其中，n表示电力网络节点总数，m表示通信网络节点总数，i表示电力网络中第i个网 络节点，g表示通信网络中第g个网络节点，当电力网络节点i和通信网络节点g之间无直 接连接链路时，vf，ig= 0 ;当电力网络节点i和通信网络节点g之间有直接连接链路时，vf，ig =1。
6. 根据权利要求1所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特征 在于，所述的步骤20)中，电力网络支路脆弱性指标Cp[Ep(i，j)]由式（4)确定：
其中，Ep(i，j)表示端点为网络节点i和网络节点j的电力支路，队表示电气剖分所得 的源流路径链总数，q表示源流路径链编号，^^^^表示源流路径链1上第k段剖分子支路 的脆弱性指标；1表示编号为1的源流路径链，Lkey表示所有源流路径链集合，电力网络节点 脆弱性Cp(Npi)通过等式Cp(Npi) =maxJCpHEpQ,j)]]，1GLkey计算。
7. 根据权利要求6所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特征 在于，所述的步骤20)中，源流路径链1上第k段剖分子支路的脆弱性指标TkW，q由式（5) 确定： Tk(i)，q-⑴，q 式（5) 其中，dtq表示该剖分子支路的电气长度，Ii，q表示该剖分子支路中源节点的重要度，Ij，q表示该剖分子支路中流节点的重要度，Aka)，q表示该剖分子支路在源流路径链1上的利 用率。
8. 根据权利要求1所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特征 在于，所述的步骤30)中，通信网络支路脆弱性(UEj&h)]由式（6)确定：
其中，Ejg，h)表示端点为通信网络节点g和通信网络节点h的通信支路，et表示对 应的Ee(g，h)通道传输实际延时与固有延时之比，ns表示对应的Ee(g，h)通道中包含的业务 数量，v,表示第r类通信业务的传输速率，单位kbit/s，NXs,表示编号为第r类的通信业务 脆弱性，v。表示第〇类通信业务的传输速率，单位kbit/s，〇的取值范围为1彡〇彡ns; 通信网络支路脆弱性CJNJ由式（7)确定： Cc (Ncg) =maxh (Cc [Ec (g,h)])式（7)。
9. 根据权利要求1所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特征 在于，所述的步骤40)中，电力通信信息交互通道脆弱性Cf[Ef(i，g)]由式（8)确定：
其中，Ef(i，g)表示端点为电力网络节点i和通信网络节点g的信息交互通道，p#表示 第r类通信业务信息在通道Ef(i，g)内传输的路由选择概率。
10. 根据权利要求1所述的基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性评估方法，其特 征在于，所述的步骤40)中，复合系统节点脆弱性C'p(Npi)通过式（9)确定：
其中，Cp(Npi)表示电力网络节点脆弱性，Cf[Ef (i，g)]表示电力通信信息交互通道脆弱 性，CjNj表示通信网络支路脆弱性； 复合系统支路脆弱性C'p[Ep(i，j)]通过式（10)确定：
其中，Cp[Ep(i，j)]表示电力网络支路脆弱性，％表示电力网络节点i的度数，《』表 示电力网络节点j的度数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于电力通信交互影响的电力系统脆弱性的检测方法，该检测方法包括以下步骤：步骤10）：建立电力-通信复合系统关联矩阵；步骤20）：测算电力系统脆弱性，得到电力网络节点脆弱性指标和电力网络支路脆弱性指标；步骤30）：测算通信业务脆弱性，包括通信网络节点脆弱性指标和通信网络支路脆弱性指标；步骤40）：计算电力通信信息交互通道脆弱性；步骤50）：将步骤20）、步骤30）和步骤40）得到的脆弱性指标代入电力-通信复合系统关联矩阵，得到电力-通信复合系统脆弱性矩阵，并针对复合系统脆弱性数值进行从大到小的排序。该检测方法可以结合通信系统对电力系统的影响因素，更准确的检测电力系统的脆弱性。
【IPC分类】G01R31-00
【公开号】CN104614624
【申请号】CN201510083203
【发明人】汤奕, 韩啸
【申请人】东南大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月13日