一种电力-交通-信息系统交互影响的配电网CPS评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力

【技术实现步骤摘要】
一种电力-交通-信息系统交互影响的配电网CPS评估方法


[0001]本专利技术属于对配电网性能改进方法，尤其涉及电力-交通-信息系统交互影响的配电网CPS评估方法。

技术介绍

[0002]电能是关乎国计民生的重要资源，电力系统可靠性反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度，有效评估电力系统可靠性具有重要意义。电力系统可靠性评估方法主要有解析法和模拟法两类，两种方法均以概率统计为基础计算系统可靠性指标，根据计算原理不同，二者分别适用于不同场景。解析法适用于元件数量较少，相对简单系统的可靠性评估。模拟法又称蒙特卡洛法，适用于相对复杂系统的可靠性评估。根据抽样过程中是否考虑系统状态的时序性，蒙特卡洛法可分为非序贯蒙特卡洛法和序贯蒙特卡洛法。
[0003]随着电动汽车的普及、智能电网和智能交通系统的发展，电力系统、交通系统和信息系统三者之间联系日趋紧密、相互耦合，已逐步演化为一个综合的信息物理系统(CPS)。在电力-交通-信息系统高度耦合的背景下，只关注电力系统本身的传统可靠性评估方法已经不再适用，还需要综合考虑信息系统、交通系统以及信息系统-物理系统间的交互影响。
[0004]现有对电网CPS可靠性评估的方法主要是将传统电力系统可靠性评估的方法分别应用于信息系统和物理系统，明确信息系统和物理系统运行状态，基于信息系统和物理系统的交互影响和失效模型，对系统可靠性指标进行量化分析。根据信息系统与物理系统的复杂程度，现有对电网CPS可靠性进行评估的方法可以分为三类：信息系统与物理系统均采用解析法、物理系统采用解析法而信息系统采用模拟法、信息系统和物理系统均采用模拟法。
[0005]现有研究方法虽然能够一定程度上实现对电网CPS可靠性的评估，但具有一定局限性：
[0006]1)交通诱导信息是电动汽车用户出行决策的重要依据，交通诱导信息生成和发布的可靠性直接影响电动汽车用户的出行路线选择，进而影响电动汽车的入网状态，现有研究中均假设电动汽车用户能够准确、可靠的获取交通诱导信息并进行出行路线决策，忽略了交通诱导信息可靠性的影响。
[0007]2)电动汽车参与需求响应须以满足用户出行需求为前提，同时需求响应过程高度依赖信息系统，现有对电动汽车响应能力的评估方法中，尚无方法能够综合考虑信息系统可靠性影响和电动汽车用户出行需求，有效评估电动汽车在任一时刻的响应能力。
[0008]3)在电力-交通-信息系统高度耦合的背景下，现有可靠性评估方法未能有效考虑电力-交通-信息系统间的交互影响。

技术实现思路

[0009]本专利技术针对现有电网CPS可靠性评估方法的不足，提出了考虑电力-交通-信息系统交互影响的配电网CPS评估方法，该方法针对电动汽车参与配电网供电恢复的场景，考虑
了信息系统可靠性对故障处理和电动汽车参与响应的影响。其具体技术方案如下：
[0010]一种电力-交通-信息系统交互影响的配电网CPS评估方法，包括如下步骤：
[0011]步骤(1)：通过序贯蒙特卡洛法对当前输入物理元件和信息元件的可靠性参数进行划分确定当前配网物理系统状态和当前配网信息系统状态；
[0012]步骤(2)：根据确定的交通系统状态和交通信息系统状态计算用户行程，确定电动汽车入网状态；
[0013]步骤(3)：根据入网时刻电网信息系统状态确定电动汽车充电计划，并计算当前系统时钟下电动汽车电量状态；
[0014]步骤(4)：基于FLISR事件树模型确定隔离区域及各负荷点停电时长；
[0015]步骤(5)：根据当前系统时钟下信息元件状态，更新信息系统邻接矩阵，确定待恢复供电区域(SRA)内配电主站实际可调度电动汽车的最大响应能力，进行最小切负荷计算；
[0016]步骤(6)：统计各负荷点可靠性指标，判断是否达到模拟时间，满足输出系统可靠性指标，否则返回步骤(2)。
[0017]进一步，所述步骤(1)：确定当前配网信息物理系统状态：
[0018]步骤1.1确定物理元件和信息元件的初始状态：
[0019]假设所有元件初始时处于运行状态，初始化模拟时钟T＝0，
[0020]步骤1.2计算全部信息元件和物理元件的正常运行时间和故障修复时间：
[0021]在[0,1]区间抽取随机数，利用式(1)和式(2)计算全部信息元件和物理元件的正常运行时间和故障修复时间；
[0022]TTF
i
＝-(1/λ
i
)lnu
1,i (11)
[0023]TTR
i
＝-(1/μ
i
)lnu
2,i (12)
[0024]式中：TTF
i
和TTR
i
分别表示元件i的正常运行时间和故障修复时间；λ
i
和μ
i
分别为元件i的故障率和修复率；u
1,i
和u
2,i
是对元件i抽取的随机数，服从[0,1]区间的均匀分布；
[0025]步骤1.3确定配网信息物理系统的时序状态转移循环过程：
[0026]在所研究的时间跨度内重复步骤1.2，得到全部元件各个状态的持续时间，即可确定给定时间跨度内全部元件的时序状态转移过程。组合所有元件的状态转移过程，即可得到配网信息物理系统的时序状态转移循环过程；
[0027]步骤1.4确定当前配网信息物理系统状态：
[0028]确定物理系统中TTF最小的元件，并推进模拟时钟至TTF
min
，并抽取故障时刻所在日交通系统状态，确定当前时刻电力系统和交通系统信息元件状态，更新信息系统邻接矩阵。
[0029]进一步，所述步骤(2)确定电动汽车入网状态过程：
[0030]步骤2.3交通诱导信息可靠性，确定电动汽车出行路线，
[0031]交通诱导信息可靠性，以用户出行时间最短为目标确定用户的出行路线，其目标函数为：
[0032][0033][0034][0035]式中，c
rs
'(t)表示路段(r,s)在t时刻的时间阻抗，即在t时刻通过路段(r,s)需要花费的时间，l
rs
为路段(r,s)的长度，v
rs
(t)为t时刻路段(r,s)的车速，V
rs
(t)为路段流量，C
rs
为路段(r,s)容量，
[0036]当交通诱导信息可靠时，路段(r,s)信息可采集，当交通诱导信息生成不可靠，路段(r,s)采集数据缺失情况下，本专利技术采用相邻时段数据的平均值对丢失数据进行补充修正，即以过去半小时内该路段流量平均值作为采集信息缺失路段的补充数据；当交通诱导信息发布不可靠时，交通诱导信息发布功能失效，用户处于无交通信息引导情况，用户出行路线选择依据为自身对路网的感知阻抗，Δc
rs
(t)为用户对路段(r,s)时间阻抗的感知误差，根据交通方式选择的Logit模型，Δc<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力-交通-信息系统交互影响的配电网CPS评估方法，包括如下步骤：步骤(1)：通过序贯蒙特卡洛法对当前输入物理元件和信息元件的可靠性参数进行划分确定当前配网物理系统状态和当前配网信息系统状态；步骤(2)：根据确定的交通系统状态和交通信息系统状态计算用户行程，确定电动汽车入网状态；步骤(3)：根据入网时刻电网信息系统状态确定电动汽车充电计划，并计算当前系统时钟下电动汽车电量状态；步骤(4)：基于FLISR事件树模型确定隔离区域及各负荷点停电时长；步骤(5)：根据当前系统时钟下信息元件状态，更新信息系统邻接矩阵，确定待恢复供电区域(SRA)内配电主站实际可调度电动汽车的最大响应能力，进行最小切负荷计算；步骤(6)：统计各负荷点可靠性指标，判断是否达到模拟时间，满足输出系统可靠性指标，否则返回步骤(2)。2.根据权利要求1所述的一种电力-交通-信息系统交互影响的配电网CPS评估方法，其特征在于：所述步骤(1)：确定当前配网信息物理系统状态：步骤1.1 确定物理元件和信息元件的初始状态：假设所有元件初始时处于运行状态，初始化模拟时钟T＝0；步骤1.2 计算全部信息元件和物理元件的正常运行时间和故障修复时间：在[0,1]区间抽取随机数，利用式(1)和式(2)计算全部信息元件和物理元件的正常运行时间和故障修复时间。TTF
i
＝-(1/λ
i
)lnu
1,i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)TTR
i
＝-(1/μ
i
)lnu
2,i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：TTF
i
和TTR
i
分别表示元件i的正常运行时间和故障修复时间；λ
i
和μ
i
分别为元件i的故障率和修复率；u
1,i
和u
2,i
是对元件i抽取的随机数，服从[0,1]区间的均匀分布；步骤1.3 确定配网信息物理系统的时序状态转移循环过程：在所研究的时间跨度内重复步骤1.2，得到全部元件各个状态的持续时间，即可确定给定时间跨度内全部元件的时序状态转移过程。组合所有元件的状态转移过程，即可得到配网信息物理系统的时序状态转移循环过程；步骤1.4 确定当前配网信息物理系统状态：确定物理系统中TTF最小的元件，并推进模拟时钟至TTF
min
，并抽取故障时刻所在日交通系统状态，确定当前时刻电力系统和交通系统信息元件状态，更新信息系统邻接矩阵。3.根据权利要求1所述的一种电力-交通-信息系统交互影响的配电网CPS评估方法，其特征在于：所述步骤(2)确定电动汽车入网状态过程：步骤2.3 交通诱导信息可靠性，确定电动汽车出行路线，交通诱导信息可靠性，以用户出行时间最短为目标确定用户的出行路线，其目标函数为：
式中，c
rs
'(t)表示路段(r,s)在t时刻的时间阻抗，即在t时刻通过路段(r,s)需要花费的时间，l
rs
为路段(r,s)的长度，v
rs
(t)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳丽，刘珂，陈彬，黄建业，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：