计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法技术方案

本发明专利技术涉及电网安全技术领域，公开了一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法，包括如下步骤：步骤1、指定智能电网控制系统的拓扑结构的基础评价指标，得到所述智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性评价指标；步骤2、分析电力网电气特性耦合作用对所述智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性评价指标的影响，得到所述智能电网控制系统中的节点影响电力网的影响力指标；步骤3、根据影响因素对电力网的实际部署进行重要度分配，最终得到所述智能电网控制系统的节点薄弱程度评分值。本发明专利技术构建智能电网控制系统节点薄弱程度评价指标体系，以此确定智能电网控制系统中的薄弱节点。节点。节点。

【技术实现步骤摘要】
计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法


[0001]本专利技术涉及电网安全
，具体涉及一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法。

技术介绍

[0002]近年来随着电力系统复杂性增加，如何利用智能电网控制系统对电网进行高效调度成为了重要的研究问题。智能电网控制系统是保证电网可观性和可控性的基础，包括各类传感器、控制器和通信网络，目的是实现智能电网中物理域和信息域的紧密耦合，能量流和信息流的快速交互。一方面在先进信息通信技术的加持下，智能电网控制系统使发电、变电、输电和配电各个环节的信息能够被最大限度的采集和分析，并做出优化调度处理，使得信息网侧对电力网侧的感知和决策功能不断提高，最终满足一体化智能电网调度体系的要求。另一方面智能电网控制系统在保证电网安全、经济运行的同时，也引入了新的不确定因素。智能电网控制系统部署设备多、分布广，常因自然、人为、设备等因素导致其结构和功能受损，这不仅会影响它对电网态势的准确感知和对电网的优化调度，降低其可观可控能力，还会在信息流
‑
能源流跨域交互作用下诱发一系列连锁故障，在物理系统和信息系统间不断传递、扩大，严重影响电网安全运行。因此，对智能电网控制系统中的薄弱节点进行识别和保护，尽可能防止连锁故障的发生，就显的尤为重要。
[0003]目前已有的智能电网控制系统薄弱点辨识方法，大部分都是仅考虑智能电网控制系统自身网络拓扑属性，通过节点度数、介数等指标来辨识控制系统的薄弱点。然而，这些方法没有考虑智能电网控制系统与电力网之间相依耦合作用对控制系统薄弱点辨识的影响。实际上，当智能电网控制系统或电力网中某个节点失效后，在相依耦合作用下故障不会只停留在智能电网控制系统或电力网单侧网络内，还会沿相依耦合边传播到另一侧网络，影响相依耦合的两侧网络，最终导致大规模的连锁故障。因此，在相依耦合作用下，连锁故障在两侧网络交替迭代传播特性决定了智能电网控制系统薄弱点识别不能再局限于控制系统单侧网络内部，而必须以单一节点故障对双侧网络造成的影响分析其脆弱性。这就要求在薄弱点辨识过程中我们不仅要考虑控制网的自身网络拓扑属性，还要兼顾电力网的网络拓扑属性和电气特性约束。只有综合考虑信息流
‑
能量流的耦合作用，全面研究节点故障分别对控制网、电力网产生的影响，才能更好地把握对控制系统节点薄弱程度的评价，更为准确地辨别控制系统中的薄弱点。

技术实现思路

[0004]本专利技术拟从智能电网控制系统自身拓扑属性和电力网电气特性两个方面出发，提供一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法，主要解决如下技术问题：(1)如何从智能电网控制系统信息拓扑结构主因角度辨识自身存在薄弱点；(2)如何考虑物理电网电气特性在相依耦合作用下对智能电网控制系统薄弱点辨识的影响及修正；(3)如何结合智能电网控制系统的互联规模及组网结构等级等实际部署特点提升其薄弱点
辨识准确性。本专利技术将综合考虑智能电网的双网耦合特征，构建控制系统与电力网的耦合模型，以控制系统自身拓扑属性为主因进行薄弱点分析，再加入物理电网电气耦合作用对拓扑结构脆弱性的影响分析，最后通过控制系统规模、结构等实际部署特点提升薄弱点识别准确性，形成更系统、全面、准确的控制系统薄弱点识别方法，并构建控制系统节点薄弱程度评价指标体系，以此确定控制系统中的薄弱节点。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1、指定智能电网控制系统的拓扑结构的基础评价指标，对基于复杂网络理论的智能电网控制系统自身的拓扑结构薄弱点进行分析，得到评价智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性的拓扑结构脆弱性评价指标；
[0008]步骤2、分析电力网电气特性耦合作用对智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性的影响，得到所述智能电网控制系统中的节点影响电力网的影响力指标；
[0009]步骤3、根据影响因素对电力网的实际部署进行重要度分配，并分析所述电力网的实际部署对智能电网控制系统薄弱点识别的影响，最终得到所述智能电网控制系统的节点薄弱程度评分值。
[0010]作为优化，步骤1中，所述智能电网控制系统的拓扑结构的基础评价指标包括所述智能电网控制系统中的节点的度中心性指标、介数中心性指标和接近中心性指标。
[0011]作为优化，对基于复杂网络理论的智能电网控制系统自身的拓扑结构薄弱点进行分析的具体方法为：
[0012]步骤1.1、计算所述智能电网控制系统中的节点的度中心性指标并对所述度中心性指标进行标准化处理得到节点度中心性指标；
[0013]步骤1.2、计算所述智能电网控制系统节点中的介数中心性指标并对所述介数中心性指标进行标准化处理得到节点介数中心性指标；
[0014]步骤1.3、对所述智能电网控制系统中的节点的接近中心性指标进行改进并计算；
[0015]步骤1.4、通过对所述节点度中心性指标、节点介数中心性指标和改进后的节点的接近中心性指标分配权重，得到所述智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性评价指标。
[0016]作为优化，所述度中心性指标C1具体为：
[0017][0018]其中，i、j为智能电网控制系统中的节点，g为智能电网控制系统中的节点总数，x
ij
用于表示节点i与节点j之间的连接情况，若节点i与节点j直接相连，x
ij
为1，否则为0；
[0019]对所述度中心性指标C1进行标准化处理得到节点度中心性指标C1′
；
[0020][0021]所述介数中心性指标B1具体为：
[0022][0023]其中，σ(i，u，j)表示节点i和j的经过节点u的最短路径数目，σ(i，j)表示节点i和j之间最短路径总数；
[0024]对所述介数中心性B1进行标准化处理得到节点介数中心性指标B1′
：
[0025][0026]其中，(N
‑
1)(N
‑
2)表示智能电网控制系统中任意两节点i与j之间最大连边数；
[0027]改进后的接近中心性指标C
eff
具体为：
[0028][0029]其中，V为智能电网控制系统中所有节点的集合，N为智能电网控制系统中所有节点的数目；d
ij
为智能电网中的节点i与节点j之间的有效距离；
[0030]所述智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性评价指标T
V
具体为：
[0031]T
V
＝w1×
C1′
+w2×
B1′
+w3×
C
eff
；
[0032]其中，w1为节点度中心性指标对应权重，w2为节点介数中心性指标对应权重，w3为节点接近中心性指标对应权重。
[0033]作为优化，步骤2中，分析电力网电气特性耦合作用对所述智能电网控制系统的拓扑结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、指定智能电网控制系统的拓扑结构的基础评价指标，对基于复杂网络理论的智能电网控制系统自身的拓扑结构薄弱点进行分析，得到评价智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性的拓扑结构脆弱性评价指标；步骤2、分析电力网电气特性耦合作用对智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性的影响，得到所述智能电网控制系统中的节点影响电力网的影响力指标；步骤3、根据影响因素对电力网的实际部署进行重要度分配，并分析所述电力网的实际部署对智能电网控制系统的薄弱点识别的影响，最终得到所述智能电网控制系统的节点薄弱程度评分值。2.根据权利要求1所述的一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法，其特征在于，步骤1中，所述智能电网控制系统的拓扑结构的基础评价指标包括所述智能电网控制系统中的节点的度中心性指标、介数中心性指标和接近中心性指标。3.根据权利要求2所述的一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法，其特征在于，对基于复杂网络理论的智能电网控制系统自身的拓扑结构薄弱点进行分析的具体方法为：步骤1.1、计算所述智能电网控制系统中的节点的度中心性指标并对所述度中心性指标进行标准化处理得到节点度中心性指标；步骤1.2、计算所述智能电网控制系统节点中的介数中心性指标并对所述介数中心性指标进行标准化处理得到节点介数中心性指标；步骤1.3、对所述智能电网控制系统中的节点的接近中心性指标进行改进并计算；步骤1.4、通过对所述节点度中心性指标、节点介数中心性指标和改进后的节点的接近中心性指标分配权重，得到所述智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性评价指标。4.根据权利要求3所述的一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法，其特征在于，所述度中心性指标C1具体为：其中，i、j为智能电网控制系统中的节点，g为智能电网控制系统中的节点总数，x
ij
用于表示节点i与节点j之间的连接情况，若节点i与节点j直接相连，x
ij
为1，否则为0；对所述度中心性指标C1进行标准化处理得到节点度中心性指标C1′
；所述介数中心性指标B1具体为：其中，σ(i，u，j)表示节点i和j的经过节点u的最短路径数目，σ(i，j)表示节点i和j之间最短路径总数；对所述介数中心性B1进行标准化处理得到节点介数中心性指标B1′
：
其中，(N
‑
1)(N
‑
2)表示智能电网控制系统中任意两节点i与j之间最大连边数；改进后的接近中心性指标C
eff
具体为：其中，V为智能电网控制系统中所有节点的集合，N为智能电网控制系统中所有节点的数目；d
ij
为智能电网中的节点i与节点j之间的有效距离；所述智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性评价指标T
V
具体为：T
V
＝w1×
C1′
+w2×
B1′
+w3×
C
eff
；其中，w1为节点度中心性指标对应权重，w2为节点介数中心性指标对应权重，w3为节点接近中心性指标对应权重。5.根据权利要求4所述的一种计及电力网电气耦合的智能电网控制系统薄弱点识别方法，其特征在于，步骤2中，分析电力网电气特性耦合作用对智能电网控制系统的拓扑结构脆弱性的影响的具体步骤为：步骤2.1、计算电力网中的节点的电气度中心性指标并对所述电气度中心性指标进行标准化处理得到节点电气度中心性指标；步骤2.2、计算电力网中的节点的电气介数指标并对所述电气介数指标进行归一化处理得到节点电气介数指标；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚实颖，罗劲瑭，李晨阳，阳小龙，曾鉴，吕玉祥，王紫淇，杨宇玄，张晨琳，吴明埝，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：