考虑EPON的配电网信息物理系统可靠性评估

对于信息-物理高度耦合的配电系统,通信网络对配电网供电可靠性的影响不容忽视。本文以EPON冗余保护组网方式为基础,分析了配电网故障过程中信息链路有效性丢失对其自愈控制过程的影响,借助区域邻接矩阵,结合信息系统失效模型给出了故障后区域的分类算法,提出了一种涵盖不同信息系统失效模式的可靠性评估方法。建立同时考虑系统建设综合费用、通信网络组网方式以及系统可靠性的智能终端优化配置模型,采用遗传算法进行求解。最后通过案例验证本文方法的可行性,并对比分析了EPON信息元件故障率、EPON组网方式对配电信息物理系统可靠性的影响。     

不确定性环境下考虑信息失效的主动配电网可靠性评估

针对目前评估方法中存在的分布式电源、信息物理模型和交互作用分析考虑不充分的问题,文中提出了一种在不确定性环境下考虑信息失效的主动配电网可靠性评估方法。首先,建立了分布式电源与负荷模型、信息物理元件模型和信息传输可靠性模型。然后,结合信息失效对配电自愈过程的间接作用,量化分析了不确定性环境下信息系统不同层次失效对故障隔离、定位和供电恢复的影响,提出了采用蒙特卡洛抽样的可靠性评估方法。最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。     

计及保护失效的配电网可靠性分析

当前配电网可靠性评估的研究均没有考虑保护失效的影响,该文建立计及保护失效影响的配电网可靠性分析的新模型和新方法。首先以自动(非自动)开关为边界对配电网络进行分区处理,并结合分区等值思想将每个负荷点的最小路系统化简等效为3个区域组元件;然后对保护的两类典型失效及其影响进行分析;最后建立计及保护失效影响的负荷点马尔科夫(Markov)可靠性分析模型,并计算可靠性指标。算例结果证明了该算法的实用性和有效性。     

考虑天气对无线接入网影响的配电信息物理系统可靠性评估

为量化配电网可靠性评估中天气对无线通信质量及故障处理过程的影响，提出一种新的配电信息物理系统可靠性评估方法。首先，分析天气对无线通信性能的影响，建立信息系统链路有效性模型；其次，采用故障模式影响分析法量化分析配电网故障时信息链路失效对配电网自愈过程的影响；最后，提出基于蒙特卡罗模拟的配电信息物理系统可靠性评估方法，以评估系统可靠性。算例采用改进的IEEE RBTS BUS6 F4，通过仿真分析验证了所提方法的有效性。     

基于分布式馈线自动化的配电信息物理系统可靠性评估

对采用分布式馈线自动化的配电信息物理系统进行了可靠性评估。基于分布式馈线自动化的故障自愈实现原理,在传统物理系统两状态元件模型中考虑信息系统的影响,通过建立信息系统的元件和网络模型描述分布式馈线自动化的终端功能和邻域局部信息的交互过程,并由故障元件的位置定量描述在配电网发生故障时信息系统元件失效对物理系统可靠性的影响。利用序贯蒙特卡罗方法抽样,对系统进行仿真以获得计及信息系统故障的可靠性指标,对信息系统通信网络和终端2类元件进行失效分析,并探究断路器的重合闸功能在纠正故障上游因信息系统故障导致的误停电情况的可靠性影响。算例分析结果验证了所提方法的有效性。     

基于混合通信网的主动配电信息物理系统可靠性评价

随着主动配电网研究的深入,研究主动配电网混合信息物理系统信息域精细化建模与可靠性评估方法具有十分重要的理论价值与现实意义。该文首先基于主动配电网故障的自愈控制方式,分析了故障过程中信息域对信息物理系统(cyber-physical system,CPS)的影响。建立基于混合通信网的、考虑路由转移和复杂故障因素的信息系统可靠性模型,并基于此分析了信息性能对CPS可靠性的影响。考虑到主动配电网分布式发电(distributed generation,DG)的运行特性、信息域离散特性以及计算效率,对信息域与分别采用非序贯与序贯蒙特卡罗法抽样,并利用工业以太网建立测试系统,验证了信息域传输有效性对主动配电网信息物理系统的间接影响,并分析了信息域元件重要度、接入网负载率、结构以及传输技术对主动配电网信息物理系统可靠性的影响,研究成果可为主动配电网规划和运行提供有效技术支撑。     

考虑分支线路的配电网分段开关及自动化终端优化配置模型

安装分段开关和配电自动化终端能够显著提高配电网的供电可靠性,但目前的研究中,分段开关的候选位置通常只在主馈线上,忽略了分支线路上安装分段开关与配电自动化终端对可靠性的影响。在此背景下,研究了考虑分支线路的配电网分段开关与自动化终端优化布置策略。首先,介绍了配电网不同故障场景下用户停电时间的计算方法;其次,建立了以经济性最优为目标的分段开关与配电自动化终端最优布置模型,该模型被建立为混合整数线性规划模型,可以利用商业求解器CPLEX快速求解;最后,通过算例分析,验证了所提方法的有效性和实用性。     

复杂中压配电网可靠性评估新方法

提出了一种基于馈线分区和等值法相结合的复杂中压配电网可靠性评估算法。根据配电网络的拓扑结构,以开关为边界,将馈线网络进行分区,形成配电网络的区域节点模型。然后对简化网络进行分层,采用网络可靠性等值方法,将配电网络区域节点模型等效为简单的纯辐射状网络模型,利用故障模式及故障后果分析法计算负荷点的可靠性指标。采用邻接矩阵表示网络拓扑,通过对邻接矩阵的搜索和修改实现馈线的分区以及网络的等值过程。通过对RBTS算例的计算,证明该算法适合于复杂中压配电网的可靠性评估。     

应用单向等值法评估配电网可靠性

提出了一种完整的单向等值的配电网可靠性评估方法.该方法首先将整个网络中相连的断路器/隔离开关之间的所有元件/负荷点等值成一个推广了的负荷点,然后通过不断的由下而上的网络等值将整个配电网逐步等值成一个节点.上述等值过程的等值基准是等值前后的等值部分对外界网络的影响相同,因而整个网络的可靠性指标可能会发生变化.通过这种可靠性指标的变化以及最终等值节点的参数,可反推出整个配电网最初状态的可靠性指标.须指出的是,第一阶段中相连的断路器/隔离开关之间的所有元件/负荷点的等值,可以放到第二阶段消除断路器/刀闸的的等值过程中进行,这样,在整个算法过程中,所有元件/负荷点只需遍历一次,从而避免了冗余计算.通过一算例验证了该算法的正确性和高效性.该方法适用于大规模配电网的可靠性计算.     

基于改进网络等值和故障影响矩阵的复杂配电网可靠性评估

针对含多级分支子馈线且分支线首端设有断路器保护的复杂配电网提出了一种可靠性评估算法。首先对网络进行两级简化处理,通过改进的网络等值法将向上的等效节点直接串接在分支开关下游,将上级网络对下级网络的影响视为向下展开所形成简单节点网络中的区域节点指标,在后续处理时再将该影响叠加到停电指标结果中,避免了传统网络等值可能带来的误差。随后导出了基于故障影响矩阵的指标计算方法,可快速计算出区域和负荷点的可靠性指标以及系统指标。算法考虑了各种开关故障和自动化开关拒动的影响,计算快速准确且易于编程实现。算例验证了算法的正确性和有效性。     

考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性评估

随着ICT技术和自动化控制技术的快速发展,配电网逐渐发展为信息系统和物理系统高度耦合的配电网信息物理系统（配电网CPS）,信息系统支撑物理系统稳定运行的同时也给配电网CPS带来了一定的安全隐患,因此在原有的单一物理预想故障评估中需考虑信息影响。提出一种考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性分析与评估方法。首先基于配电网CPS结构,建立了可以反映电力-信息耦合特性的配电网CPS关联矩阵模型;接着分析信息故障和物理故障的相关性,依据拓扑相关和业务相关构建初始的信息-物理组合预想故障集;然后以故障恢复率排序作为依据筛选出关键的信息-物理组合预想故障;最后针对筛选出的组合预想故障利用配电网CPS安全性评估指标进行安全评估,并在算例中验证,算例结果表明了所提方法的合理性和有效性。     

智能变电站信息物理融合可靠性评估方法

智能变电站具备信息物理融合系统特征,其可靠性评估应从信息物理系统视角展开。分析了智能变电站物理侧和信息侧的可靠性因素及其相互影响,提出了考虑设备重要度的二次设备可靠性指标和考虑传输数据可靠性的通信链路可靠性指标,并给出了设备重要度的层次分析模型;指出智能变电站可靠性评估应考虑电网扰动和复杂运行状态对量测信息正确性的影响,且信息侧及信息-物理交互影响对智能变电站可靠性影响的问题可以转换为测量和控制报文可靠性对断路器动作可靠性影响的分析问题,进而提出了考虑信息侧影响和信息-物理交互影响的断路器等效可靠性计算方法;在此基础上,给出了基于贝叶斯网络的智能变电站可靠性评估方法。最后,通过算例验证了文中方法的合理性。     

基于成功流法的配电信息物理系统可靠性评估

文章引入成功流法解决现有蒙特卡洛法应用于大规模配电信息系统可靠性评估耗时的问题。根据智能分布式的故障处理模式对信息物理系统进行设备及功能可靠性建模，利用同一系统内、不同系统间元件之间的依存关系定量分析信息系统故障对物理系统供电可靠性的影响，获得计及信息系统影响的成功运行频率概率和区域成功运行时间概率，并由此得到负荷点及系统可靠性指标。最后，将文章提出的方法与蒙特卡洛法进行比较，计算结果表明文章提出的方法具有较好的精度及实用性，在大规模配电信息物理系统中效率优势更为明显。     

多重控制信息失效下配电网电压波动性的评估

随着可再生能源接入以及电压管理系统的应用,配电网愈发依赖信息通信系统,以实现对配电网的主动控制,控制信息失效必然会对系统状态造成影响。为评估信息失效对配电网电压的影响,文中首先考虑多种失效因素建立信息系统有效性模型,其次提出表征电压波动性的分布指数和越限概率指标,然后给出不同故障类型下电压波动影响的分析方法,最后采用序贯蒙特卡洛模拟进行信息系统故障下的指标评估。测试系统验证了模型可行性并探讨了不同信息失效因素对电压波动性的影响,为配电网信息物理系统的规划和运行提供了实用性技术支撑。     

基于信息物理接口矩阵的IEC61850变电站自动化系统可靠性分析

随着电力系统通信控制网络和物理设备网络交互的加深,基于信息物理融合发展的变电站自动化系统的综合可靠性问题亟待研究。以IEC61850实际变电站自动化系统为例,基于变电站主接线建立其信息物理融合框架,在该框架下将信息层保护元件对物理层主要设备的影响进行分类,提出用信息物理接口矩阵表征故障传播类别的概率。考虑信息层的影响,建立变电站自动化系统可靠性分析方法,以实际变电站为算例进行了可靠性计算分析,验证了所提方法的正确性。结合算例进一步分析可靠性指标,结果表明信息层故障将明显增大系统的故障损失,而对系统连锁故障风险的影响相对较小。针对信息传输延时进行灵敏度分析,结果表明负荷点期望缺供电力的变化幅度随过程总线传输延迟率的增加而显著提升。     

考虑故障处理全过程的配电网信息物理系统可靠性评估

提出一种考虑故障处理全过程的配电网信息物理系统可靠性评估方法。建立表征信息系统支撑作用的网络连通性模型和信息传输时延模型,在此基础上研究故障定位、隔离和供电恢复各阶段的可靠性模型,并进行故障后果分析。利用事件树分析故障处理的时序过程,定量描述信息系统失效对物理系统故障处理结果的影响。利用序贯蒙特卡洛方法模拟信息物理系统的时序状态序列和故障处理的动态过程,并计算系统可靠性指标。最后,针对影响信息系统功能的2个主要因素:信息元件自检率和信息传输时延,进行灵敏度分析。算例结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑多层耦合特性的电力信息物理系统建模方法

从信息物理融合的角度出发,综合考虑电力网、通信网和信息网的关联关系和耦合特性,提出了一种电力信息物理系统分层建模方法。首先,提出了考虑多层耦合特性的电力信息物理系统三层模型框架。然后,基于电网稳态潮流方程,考虑通信传输过程和信息决策过程,对电力网、通信网和信息网进行了分层次建模。针对信息网的监控功能和信息流的传递方向不同,建立了负责信息传递的上行/下行通信通道模型,再以网间接口模型关联电力网、通信网和信息网,推导出考虑多层耦合的电力信息物理系统一体化模型,显现了电力网、通信网和信息网的功能关系。最后,用IEEE 9节点和39节点系统构建的电力信息物理系统模型,基于潮流计算和拓扑分析方法,以最小切负荷为优化目标,定量推演信息网的感知决策过程和模型参数的变化对电网运行状态的影响,验证了所提出建模方法的有效性,适用于分析网络攻击、连锁故障演化机理等场景。     

配电信息物理系统分析与控制研究综述

随着先进信息通信技术在配电网中的广泛应用,配电网信息侧和物理侧融合程度愈发增强,已具备信息物理系统的典型特征。从分析与自愈控制的角度,对配电信息物理系统（cyber physical distribution system, CPDS）研究现状进行分析和展望。在分析方面,从CPDS可靠性评估和风险评估两个方面进行总结分析。在自愈控制方面,对传统物理侧自愈控制以及信息物理协同的CPDS自愈控制进行综述,指出现有研究的进展和不足。最后,从两网融合背景下的CPDS架构、考虑分布式电源的CPDS安全分析、CPDS混合通信网自愈机制以及CPDS自愈控制体系等4个角度,对CPDS未来研究方向进行展望。     

考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性评估

电力与通信深度融合是配电网发展的趋势,而天气又是影响配电网可靠性最主要的要素之一,研究评估考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性很有必要。首先,选取对电力元件故障和通信元件故障影响最大的天气要素,并对天气要素进行区间划分,构建适合分析电力元件故障和通信元件故障的天气状态模型;其次,结合配电网历史故障数据和历史天气数据,构建以天气状态为变量的电力元件故障概率模型和通信元件故障概率模型;接着,针对通信元件故障使得监视和控制失效而造成的后果评估,给出配电网失负荷量化分析方法;然后,综合考虑电力元件和通信元件故障,提出基于蒙特卡洛方法的配电网信息物理系统可靠性评方法;最后,在改进的IEEE 33节点测试系统进行仿真测试,验证了所提算法的可行性和有效性。