【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能电网，尤其涉及一种基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性评估方法。
技术介绍
1、能源互联网被称为下一代工业革命的核心技术，是借助信息互联网技术充分广泛且有效地利用分布式能源、满足能源消费者多样化需求并可与之互动的一种新型能源体系结构，其核心技术是信息系统与物理系统的紧密融合。能源互联网是电力系统的未来发展方向，而支撑其实现的电网信息物理融合的基础理论和关键方法将是需要今后重点研究和突破的内容。
2、信息物理系统(cyber-physical systems，cps)这一术语最早由美国国家航空航天局(nasa)于1992年提出。具体而言，cps是信息空间与物理过程的结合，包含物理设备、计算平台、网络结构。在物理实体系统运行过程中，计算机和网络通过反馈回路监视并控制物理过程，在反馈回路中物理过程与计算和信息处理进程相互影响。物理设备、信息计算处理及通信传输网络三者的紧密深度结合，使物理设备和系统的运行具备新的功能、更好的运行效果。
3、在电力系统中，电网cps构筑信息空间与物理空间数据交互的闭环通道，能够实现信息与物理实体之间的交互联动。以物理实体建模产生的静态模型为基础，通过实时数据采集、数据集成和监控，动态跟踪物理实体的工作状态和工作进展(如采集测量结果、追溯信息等)，将物理空间中的物理实体在信息空间进行全要素重建，形成具有感知、分析、决策、执行能力的数字化映射或镜像。同时借助信息空间对数据综合分析处理的能力，形成对外部复杂环境变化的有效决策，并通过以虚控实的方式作用到物理电网实体。
4、配电网cps作为新形态下的电力系统，其可靠性依然是至关重要的问题，伴随着信息与物理系统的高度融合与相互影响，相比于传统电力系统，配电网cps的故障形态呈现多样化、复杂化、信息侧故障与能量侧故障相互影响等特征。因此提出一套适用于配电网cps信息物理融合故障的可靠性评估及提升方法具有相当重要的作用和现实意义。
5、新形态下的配电网cps安全风险的跨空间传导机理是研究的基础和热点之一。当前电网信息物理系统的安全可靠性及风险评估理论与方法研究仍需加强，即在考虑信息与物理系统交互影响的系统可靠性指标和安全裕度的数学模型、计算及模拟仿真等方面还需要更进一步的深入研究，通过预期成果对影响系统安全的且动态变化的各因子与变量进行融合分析，为实时掌握和评估电网信息物理系统在多因素交织的复杂运行环境下的安全性提供行之有效的方法。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题：提供一种基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性评估方法，对配电网cps可靠性要素及其依赖关系进行了分析，提出了基于信息物理交互路径的元件可靠性测度模型，确定可靠性指标及量化方法，最后基于拓扑势理论对配电网cps脆弱环节辨识与提升。
2、本专利技术技术方案：
3、一种基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性评估方法,根据配网cps物理网络和通信网络的映射关系建立配电网cps跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型；基于petri网理论建立了信息-物理耦合作用下的信息-物理关键交互路径；基于信息物理交互机理，建立基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性指标体系；将petri网与蒙特卡洛模拟法相结合，进行配电网cps可靠性评测；最后基于信息不确定性的可靠性优化与脆弱环节辨识。
4、建立配电网cps跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型的方法包括：从电网发、输、变、配及用电各环节针对电网信息物理融合系统在终端层、网络层、平台层及应用层各层面的可靠性要素进行分析，梳理大类及小类可靠性要素覆盖配电网cps业务架构各层级；基于配电网cps调度控制与采集应用场景，量化分析可靠性要素影响范围；根据配网cps物理网络和通信网络的映射关系，构建5种可靠性要素依赖关系：顺序、循环、并行、复合及选择，建立配电网cps跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型。
5、配电网cps系统可靠性要素因果逻辑关系分析是基于发生逻辑，结合配电网cps系统结构，考察信息物理系统运行可靠性，按照物理过程、通信过程和信息过程建立系统运行流程，得出cps跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑关系。
6、基于petri网理论，建立了信息-物理耦合作用下的信息-物理关键交互路径；以此为基础建立精细化元件可靠性测度模型，使结果符合实际信息-物理耦合交互作用规律；基于相似性分析的元件可靠性基础指标集，并考虑多因素影响基于综合评价方法进行修正，实现计及信息网络拓扑结构与网络性能的信息元件可靠性精确测度。
7、基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性指标体系为配电网cps系统可靠性分析计算和评测提供理论支撑；基于petri网与蒙特卡洛模拟法相结合，进行配电网cps可靠性评测，实现中压配电网与全电压等级配电网cps可靠性客观量化表征。
8、将petri网与蒙特卡洛模拟法相结合，进行配电网cps可靠性评测的方法包括：
9、i、决定系统的输入和输出之间的运行模型，采用petri网络建立系统运行模型，即pn＝(s,t,f,m)；
10、ii、确定每一个s_元和t_元的概率分布；对于缺乏输入变量的失效数据，采用较为简单的两参数模型，包括均值和方差；
11、iii、产生每一个s_元和t_元的随机值，将这些值代入到运行模型中计算出系统的输出值；
12、iv、重复步骤iii若干次，经过多次迭代，且次数越多越接近实际系统的运行情况；
13、v、将系统的输出数据拟合成经验分布，通常包括均值和方差。
14、输入每一个s_元和t_元的概率分布，采用两参数模型均值μ和方差σ建模；若某元件或过程的寿命最大值为u，最小值为l，则依照μ＝(u+l)/2和σ＝(u-l)/6计算两参数，建立基于泊松分布的失效概率分布模型；其中u和l可依据历史统计数据获得。
15、基于集合论的配电网信息物理系统网络建模，本模型中，以g(v,e)来描述，v是信息物理系统节点集，是节点间通信链路集，定义配电网信息物理系统节点vi属性(i＝1,2,…,n)：
16、vi＝{idi,ti,ai,wi,mi，ci}
17、式中，idi为节点，νi唯一标识，ti为信息物理系统节点类型，包括：映射主站的主站节点，布设在电缆、架空线线路上的开关处的馈线终端，监控配电变压器的配变终端，布设在开闭所、环网柜所在处的配电终端，监控调度分布式电源的分布式电源终端；
18、对信息物理系统节点属性进行定义：ai为节点所在的区域，由供电区域决定；wi为节点所需通信带宽；mi表示节点数据获取能力，包括信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于信息物理耦合交互的配电网CPS可靠性评估方法,其特征在于：根据配网CPS物理网络和通信网络的映射关系建立配电网CPS跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型；基于Petri网理论建立了信息-物理耦合作用下的信息-物理关键交互路径；基于信息物理交互机理，建立基于信息物理耦合交互的配电网CPS可靠性指标体系；将Petri网与蒙特卡洛模拟法相结合，进行配电网CPS可靠性评测；最后基于信息不确定性的可靠性优化与脆弱环节辨识。
2.根据权利要求2所述的一种基于信息物理耦合交互的配电网CPS可靠性评估方法,其特征在于：建立配电网CPS跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型的方法包括：从电网发、输、变、配及用电各环节针对电网信息物理融合系统在终端层、网络层、平台层及应用层各层面的可靠性要素进行分析，梳理大类及小类可靠性要素覆盖配电网CPS业务架构各层级；基于配电网CPS调度控制与采集应用场景，量化分析可靠性要素影响范围；根据配网CPS物理网络和通信网络的映射关系，构建5种可靠性要素依赖关系：顺序、循环、并行、复合及选择，建立配电网CPS跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型。<...
【技术特征摘要】
1.一种基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性评估方法,其特征在于：根据配网cps物理网络和通信网络的映射关系建立配电网cps跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型；基于petri网理论建立了信息-物理耦合作用下的信息-物理关键交互路径；基于信息物理交互机理，建立基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性指标体系；将petri网与蒙特卡洛模拟法相结合，进行配电网cps可靠性评测；最后基于信息不确定性的可靠性优化与脆弱环节辨识。
2.根据权利要求2所述的一种基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性评估方法,其特征在于：建立配电网cps跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型的方法包括：从电网发、输、变、配及用电各环节针对电网信息物理融合系统在终端层、网络层、平台层及应用层各层面的可靠性要素进行分析，梳理大类及小类可靠性要素覆盖配电网cps业务架构各层级；基于配电网cps调度控制与采集应用场景，量化分析可靠性要素影响范围；根据配网cps物理网络和通信网络的映射关系，构建5种可靠性要素依赖关系：顺序、循环、并行、复合及选择，建立配电网cps跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性评估方法,其特征在于：配电网cps系统可靠性要素因果逻辑关系分析是基于发生逻辑，结合配电网cps系统结构，考察信息物理系统运行可靠性，按照物理过程、通信过程和信息过程建立系统运行流程，得出cps跨信息物理空间可靠性要素因果逻辑关系。
4.根据权利要求1所述的一种基于信息物理耦合交互的配电网cps可靠性评估方法,其特征在于：基于pet...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏力鹏，刘东，陶佳冶，翁嘉明，付鋆，申柯光，班秋成，陈飞，严彬元，郭劲枫，周泽元，朱斌，刘俊荣，徐连强，曹刚，蒋成栋，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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