【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，属于电力系统故障评估方法。
技术介绍
1、随着现代社会对电力供应的依赖程度不断增加，电力系统的安全性和稳定性变得至关重要。然而，随着信息化以及互联程度的不断提高，电力系统的故障演化机理变得更加复杂，面临的外部威胁也日益增加。初始故障更容易演化为连锁故障，造成严重的电力中断和损失。因此，为了确保电力系统的可靠运行，对外部威胁的破坏力进行准确评估并在此基础上合理分配防御资源变得至关重要。
2、现代电力系统面临的安全风险包括但不限于自然灾害(如地震、风暴、洪水等)、恶意攻击(如网络攻击、物理破坏等)以及人为错误(如操作失误、设备故障等)。这些风险可能导致电力系统中的一个或多个组件发生故障，从而引发连锁反应，造成大范围的电力中断。
3、现有对电力系统的破坏力进行评估的方法主要包括攻击图模型、攻击数模型模型、petri网模型和复杂网络模型。攻击图模型通过分析攻击者对存在的安全漏洞进行攻击的行为，找到所有能达到攻击目标的攻击路径。复杂网络理论模型能够从局部和整体的视角分析电力系统安全风险传播行为，研究初始故障对电力系统拓扑造成的破坏。攻击树模型使用树形结构描述对系统的网络攻击，将攻击总目标作为根节点，将总目标分为多个子目标，并将其作为子节点，逐步细分，从根节点到子节点的路径表示一次完整的攻击过程。通过应用多属性效应理论计算网络攻击成功概率，用于评估网络攻击对电力系统的破坏力。petri网通过定义库所、变迁、弧和令牌等元素构成攻击过程模型，可以体现出攻击当
4、现有的破坏力评估方法存在一些不足之处，限制了对外部威胁的准确评估。首先，现有方法往往仅考虑单一的故障事件，而忽视了连锁故障的可能性。实际上，一个小范围的故障可能会在整个电力系统中引发连锁反应，导致更大规模的破坏。
5、其次，现有方法主要针对外部威胁对电力系统造成影响的概率进行评估，没有结合电力系统的物理特性对物理后果进行充分评估，对故障的反映不够准确。
6、最后，现有方法在考虑外部威胁时通常过于简化或缺乏系统性。它们可能只关注特定类型的威胁，而忽略了其他可能的风险因素。此外，现有方法在评估威胁的影响时可能没有充分考虑电力系统的复杂性和互连性，导致结果的不准确性。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，以解决上述现有技术中存在的技术问题。该方法将综合考虑系统的复杂性和互连性，充分分析各种外部威胁的潜在影响，并提供实时的监测和决策支持，以确保电力系统的安全性和稳定性。通过本专利技术的实施，可以充分评估外部威胁对电力系统造成的影响，在此基础上通过合理分配安全资源，提高对脆弱元件的保护并减少潜在的连锁故障风险，保障电力供应的稳定性和可靠性。
2、本专利技术采取的技术方案为：一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，网络攻击造成初始故障，进行潮流计算得到节点电压和线路潮流，如果节点电压和线路潮流中的至少一个越限，则进行恢复控制，针对连锁故障不断进行潮流计算和恢复控制，直到故障不再有进一步演化的风险后，计算系统的初始负荷量与最终负荷量之差，作为网络攻击破坏力的评估指标；通过多次重复实验，得到预选故障集中的故障对电力系统造成的期望损失。
3、优选的，待求的节点电压幅值和相角采用下面的矩阵方程进行计算：
4、
5、优选的，最优恢复控制的数学规划模型如下：
6、
7、
8、
9、
10、vi,min<vi<vi,max，i＝1,2,…,n (6)
11、
12、
13、其中，目标函数为切负荷量最小，式(2)～(3)代表节点功率平衡约束，式(4)代表支路传输最大功率约束，式(5)代表节点电压幅值约束，式(6)代表发电机功率调整量约束，式(8)代表切负荷量约束。
14、优选的，连锁故障中的节点电压越限导致失负荷的数学模型为：
15、
16、式中g(pd)表示节点的失负荷率，和vm分别代表节点电压幅值允许的最大和最小值。
17、优选的，连锁故障中的输电线路的断线概率模型采用下面的公式计算：
18、
19、式中sm为输电线路允许传输的最大视在功率，sl是输电线路当前传输的功率。
20、优选的，采用的恢复控制措施包括发电机功率调整。
21、优选的，采用的恢复控制措施包括发电机负荷削减。
22、优选的，进行仿真模拟实验，用式(2)～(4)求解得到的潮流计算结果与式(1)的线性化交流潮流计算结果进行对比，当二者计算结果相近时，说明在连锁故障中的最优恢复控制指令是可行的。
23、本专利技术的有益效果：
24、1.传统方法主要关注单个故障事件对电力系统的影响，忽视了故障的传播效应，本专利的优点在于能够综合考虑故障传播路径和故障的累积效应。它能够模拟和评估连锁故障的发生和蔓延，从而更全面地评估外部威胁对电力系统的破坏力。
25、2.传统方法通常只考虑一种或少数几种故障场景，无法全面评估外部威胁对电力系统的多样化影响。相比于此，本专利的优点在于能够进行多场景分析，模拟和评估多个外部威胁和故障组合对电力系统的影响。它能够更好地了解和应对不同的威胁情况，提高系统的鲁棒性和可靠性
26、3.传统方法的决策支持能力有限，往往依赖于经验和专业知识的判断。相比于此，本专利能够通过大量的故障扫描和仿真，为电力运维人员提供更强大的决策支持能力，通过整合实时监测数据、系统模型和风险评估结果，为操作人员提供准确的决策支持。它能够基于实时的系统状态和外部威胁信息，推荐合适的对策和应对措施，以最大程度地减少连锁故障的影响并保证电力系统的安全运行。
27、4.本专利技术能够考虑电力系统中所有元件和事件之间的相互作用。通过综合考虑不同类型的故障事件和外部威胁，该模型能够更准确地评估外部威胁对电力系统的潜在破坏力。
28、5.本专利技术通过综合考虑电力系统中不同组件的关联性、互联性和可靠性，可以评估系统对连锁故障的脆弱性。这种分析方法可以揭示潜在的脆弱点和故障传播路径，帮助制定相应的风险管理和应对策略。
29、6.本专利技术可以提供一种多场景模拟与评估技术，通过模拟不同外部威胁和故障场景，评估外部威胁对电力系统的破坏力。这种技术可以考虑不同类型的威胁事件和其对系统的影响，帮助确定关键组件、关键路径和响应措施，以减少连锁故障的发生和影响。
30、7.本专利技术采用线性化交流潮流模型，在保证了计算结果准确性的同时避免了潮流不收敛的问题。
【技术保护点】
1.一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：网络攻击造成初始故障，进行潮流计算得到节点电压和线路潮流，如果节点电压和线路潮流中的至少一个越限，则进行恢复控制，针对连锁故障不断进行潮流计算和恢复控制，直到故障不再有进一步演化的风险后，计算系统的初始负荷量与最终负荷量之差，作为网络攻击破坏力的评估指标；通过多次重复实验，得到预选故障集中的故障对电力系统造成的期望损失。
2.根据权利要求1所述的一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：待求的节点电压幅值和相角采用下面的矩阵方程进行计算：
3.根据权利要求2所述的一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：最优恢复控制的数学规划模型如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：连锁故障中的节点电压越限导致失负荷的数学模型为：
5.根据权利要求1所述的一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：连锁故障中的输电线路的断线概率模型采用下面的公式计算：
6.根
7.根据权利要求1所述的一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：采用的恢复控制措施包括发电机负荷削减。
8.根据权利要求3所述的一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：进行仿真模拟实验，用式(2)～(4)求解得到的潮流计算结果与式(1)的线性化交流潮流计算结果进行对比，当二者计算结果相。
...【技术特征摘要】
1.一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：网络攻击造成初始故障，进行潮流计算得到节点电压和线路潮流，如果节点电压和线路潮流中的至少一个越限，则进行恢复控制，针对连锁故障不断进行潮流计算和恢复控制，直到故障不再有进一步演化的风险后，计算系统的初始负荷量与最终负荷量之差，作为网络攻击破坏力的评估指标；通过多次重复实验，得到预选故障集中的故障对电力系统造成的期望损失。
2.根据权利要求1所述的一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：待求的节点电压幅值和相角采用下面的矩阵方程进行计算：
3.根据权利要求2所述的一种基于连锁故障的电力系统外部威胁破坏力评估方法，其特征在于：最优恢复控制的数学规划模型如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于连锁故障的电力系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏力鹏，刘韧，刘俊荣，涂亮，付鋆，朱益华，陶佳冶，常东旭，周泽元，郭恒道，张猛，洪超，班秋成，吴飞，熊诚，方继宇，
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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