配电信息物理系统优化方法、系统、存储介质及计算设备技术方案

本发明专利技术涉及一种配电信息物理系统优化方法、系统、存储介质及计算设备，其包括：建立融合目标层、规划层、运行层的配电信息

【技术实现步骤摘要】
配电信息物理系统优化方法、系统、存储介质及计算设备


[0001]本专利技术涉及一种配电系统优化
，特别是关于一种考虑双层耦合可靠性和综合经济性目标的配电信息物理系统优化方法、系统、存储介质及计算设备。

技术介绍

[0002]能源互联网背景下，随着大云物移智链等先进信息技术与电网技术深度融合，智能配电网快速发展，通过实时监测、海量计算和灵活应用，支撑电网协调控制与优化运行，并促进能源利用效率有效提升。智能配电网的控制特征使其对信息通信技术产生高度依赖，配电一、二次设备紧密融合，电力网络与信息网络协同交互，已经发展成为典型的配电信息物理系统。
[0003]从内涵特征上看，配电信息物理系统呈现出“三层两域”的特点，包括：物理层，指电力一次设备，通过电网侧电气连接紧密耦合；接口层，指通信网络和二次设备网络，实现信息采集、传输、处理等功能；信息层，指信息处理平台等应用，以接口层信息处理结果为输入，产生并下发相关指令，形成信息
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物理两域交互、两网交融的新型形态。从技术机理上看，配电信息物理系统涵盖了物理网架“站
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线
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变
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户”和配电物联“云
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管
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边
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端”双层架构，通过对配电网中低压设备全域识别和广泛互联，实现配电网全息感知和数据融合应用，推动配电侧能量流、数据流、业务流“三流合一”。
[0004]配电系统运行时，二次设备对物理电网状态进行量测，其量测结果即为信息层的输入，该信息经信息层内部不同模块的传输、转换及处理后，最终转化为决策指令并反馈作用于物理系统，即信息层的控制指令决定物理电网的运行状态，而电网状态又决定信息层的输入，信息
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物理层是强耦合的。当信息层正常运行时，该闭环控制机制可保证物理电网安全可靠运行；当信息层出现故障，如信息传输中断或延时，则故障引起的信息错误很可能使信息层作出错误决策，从而影响物理电网运行。因此，在考虑配电系统可靠性时，要计及信息
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物理双层耦合可靠性影响。
[0005]配电物联网在机理上是针对配用电领域建立抽象信息模型和服务规范，通过对配电网络全面感知、数据融合应用实现信息对物理的完全映射，满足不同应用服务需求。基于配电物联网技术开展的故障快速精准处置、电能质量优化治理、低压拓扑动态识别、电动汽车有序充电、线损精益分析管控等新业务场景，均是以信息物理融合为特征的典型CPS应用。在新业务场景下，配电信息物理系统涉及的参数需求更多元，不仅包括电气参量，还包括地理信息、环境状态、设备状态等感知参量，配电信息物理系统深化配电物联网技术攻关与实用化应用，旨在提升供电可靠性的同时，全面提升配电网运维管理水平和优质供电服务水平，突破了传统配电网的规划领域，体现出明显的跨域特征。包括：跨业务域，物理层
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信息层交汇于台区融合终端，主要承担采集、通信、计算和分析功能，支撑了配电自动化主站、配电云主站、PMS系统、供电服务指挥系统、用电信息采集系统、车联网平台等涵盖营配调各业务系统的数据交互和业务融合，满足故障快速处置、供电服务优化、源网荷储协同等跨专业业务需求。跨信息域，传统配电网规划涉及的配电自动化系统部署在生产控制大区，
其终端数据通过电力调度数据网接入传输；而配电物联网涉及的配电云主站、物联管理平台、电网资源业务中台等部署在管理信息大区，其物联数据通过电力数据通信网接入传输；车联网平台等智慧能源系统部署在互联网大区，因此，配电信息物理系统横跨了电力信息内网Ⅰ区
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区，以及外部互联网大区。跨安全域，传统配电网规划需遵循供电安全准则要求，因此，配电信息物理系统规划要满足供电安全准则、智慧物联安全防护的双层要求。相比传统配电网规划，配电信息物理系统规划进一步拓宽了边界。
[0006]为了确保有效控制而建设高可靠信息系统，需要付出高昂的建设运维成本，导致电网经济性恶化；而信息系统性能缺陷易导致控制失效率增高，则电网经济性、安全性均无法保障。综上所述，针对配电信息物理系统规划需要考虑多维不确定性因素融合建模，开展兼顾双层耦合可靠性、综合经济性目标的配电信息物理系统融合规划框架研究很有必要。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种配电信息物理系统优化方法、系统、存储介质及计算设备，其能在确保安全交互等约束条件下，使规划框架满足双层强相关性和强适应性，使配电系统达到可靠性和经济性的平衡。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种配电信息物理系统优化方法，其包括：建立融合目标层、规划层、运行层的配电信息
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物理系统协同规划逻辑架构；基于所述逻辑架构建立配电信息物理系统统一描述模型，进行双层耦合可靠性、综合经济性分析评估；基于所述分析评估的结果确定配电信息物理系统分层协同优化模型，并采用精英遗传算法求解融合系统可靠性和经济性相平衡的所述协同优化模型的最优解，实现考虑双层耦合可靠性和综合经济性目标的配电信息物理系统优化。
[0009]进一步，所述配电信息物理系统统一描述模型从信息流
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能量流交互映射的角度建立，包括：
[0010]进行能量流建模，将能量流映射到信息流；
[0011]进行信息流建模：信息流模型描述了信息域运行状态，信息流由网络根节点经不同模块信息映射，最终流到网络叶节点；
[0012]将信息流映射到能量流：将信息量映射为控制量进而改变物理量，得到所述配电信息物理系统统一描述模型。
[0013]进一步，所述进行双层耦合可靠性、综合经济性分析评估，包括：
[0014]配电信息物理双层耦合可靠性分析：针对物理域，采用序贯蒙特卡罗模拟法反映其状态连续性；针对信息域，采用非序贯蒙特卡罗模拟法提高计算效率；
[0015]配电信息物理系统综合经济性分析：针对配电公司因提高供电可靠性带来的成本增加与收益优化进行分析，成本包括物理域、信息域投资成本和运维成本，其中，物理域成本包括网架投资成本和运维成本，网架投资成本由线路成本和开关设施成本组成；每年的运维成本包括线路和元件设备的维护成本以及网损成本，信息域成本包括信息通信系统的投资成本和系统运行维护费用。
[0016]进一步，所述配电信息物理双层耦合可靠性分析，包括：
[0017]输入物理域参数，建立物理域元件可靠性模型与电网拓扑结构；输入信息域参数，建立信息域元件可靠性模型与各节点矩阵，建立各节点到服务器的端到端路由信息表；
[0018]利用序贯蒙特卡罗法对物理域元件故障持续时间进行抽样，获得物理域故障状态；利用非序贯蒙特卡罗法对信息域元件状态进行抽样，并对信息域网络负载率进行抽样，得到整个系统的状态；
[0019]根据系统元件状态进行物理域评估和信息链路状态评估，若信息链路失效，则进行信息链路失效影响物理域运行之故障
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影响分析，量化信息域影响；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电信息物理系统优化方法，其特征在于，包括：建立融合目标层、规划层、运行层的配电信息
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物理系统协同规划逻辑架构；基于所述逻辑架构建立配电信息物理系统统一描述模型，进行双层耦合可靠性、综合经济性分析评估；基于所述分析评估的结果确定配电信息物理系统分层协同优化模型，并采用精英遗传算法求解融合系统可靠性和经济性相平衡的所述协同优化模型的最优解，实现考虑双层耦合可靠性和综合经济性目标的配电信息物理系统优化。2.如权利要求1所述配电信息物理系统优化方法，其特征在于，所述配电信息物理系统统一描述模型从信息流
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能量流交互映射的角度建立，包括：进行能量流建模，将能量流映射到信息流；进行信息流建模：信息流模型描述了信息域运行状态，信息流由网络根节点经不同模块信息映射，最终流到网络叶节点；将信息流映射到能量流：将信息量映射为控制量进而改变物理量，得到所述配电信息物理系统统一描述模型。3.如权利要求1所述配电信息物理系统优化方法，其特征在于，所述进行双层耦合可靠性、综合经济性分析评估，包括：配电信息物理双层耦合可靠性分析：针对物理域，采用序贯蒙特卡罗模拟法反映其状态连续性；针对信息域，采用非序贯蒙特卡罗模拟法提高计算效率；配电信息物理系统综合经济性分析：针对配电公司因提高供电可靠性带来的成本增加与收益优化进行分析，成本包括物理域、信息域投资成本和运维成本，其中，物理域成本包括网架投资成本和运维成本，网架投资成本由线路成本和开关设施成本组成；每年的运维成本包括线路和元件设备的维护成本以及网损成本，信息域成本包括信息通信系统的投资成本和系统运行维护费用。4.如权利要求3所述配电信息物理系统优化方法，其特征在于，所述配电信息物理双层耦合可靠性分析，包括：输入物理域参数，建立物理域元件可靠性模型与电网拓扑结构；输入信息域参数，建立信息域元件可靠性模型与各节点矩阵，建立各节点到服务器的端到端路由信息表；利用序贯蒙特卡罗法对物理域元件故障持续时间进行抽样，获得物理域故障状态；利用非序贯蒙特卡罗法对信息域元件状态进行抽样，并对信息域网络负载率进行抽样，得到整个系统的状态；根据系统元件状态进行物理域评估和信息链路状态评估，若信息链路失效，则进行信息链路失效影响物理域运行之故障
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影响分析，量化信息域影响；判断仿真时间是否满足计算终止条件，若否...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩柳，刘洪，赵洪磊，谷毅，李军，张翼，刘文轩，赵伟，肖智宏，董茵，江璟，王浩，吴聪颖，冯腾，张明理，王勇，梁毅，刘艳茹，王云飞，韩震焘，郑志杰，梁荣，杨博，史喆，高杉，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司天津大学国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院国网山东省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：