考虑多信息因素干扰及DG接入的配电网可靠性评估

信息失效及分布式电源(DG)出力的不确定性,给配电网正常运行带来负面影响。因此,本文提出一种考虑多信息因素干扰及DG接入的配电网可靠性评估方法。首先,为全面量化多种干扰因素对信息可靠性影响,综合考虑信息攻击、信息系统连通、延时、误码特性对信息可用性及完整性的影响,构建信息可靠性模型;然后,分析多信息因素干扰对故障处理及孤岛过程的影响,并利用Petri网描述孤岛停运过程;之后,计及DG出力的不确定性,采用序贯蒙特卡洛法评估信息失效下的配电网信息物理系统(CPS)可靠性;最后,以IEEE-RBTS BUS6为例验证了所提方法的可行性及有效性。     

含分布式电源的配电网可靠性评估综述

介绍了分布式发电的概念和特点,概述了国内外分布式发电技术的研究现状,并分析了分布式电源的接入对配电网可靠性评估的影响。指出分布式电源的接入改变传统配电网的辐射状的结构,使潮流双向流动,孤岛运行和分布式电源输出功率的不确定性给配电网的可靠性评估带来新的挑战,并从分布式电源的可靠性评估模型、分布式电源的孤岛划分、负荷及元件可靠性参数的不确定性对含分布式电源的的新型配电网可靠性评估进行了阐述。最后提出含分布式电源的新型配电网可靠性评估中急需攻破的几个难题。     

考虑分布式发电的配电网CPS可靠性评估

未来配电网将集成大量分布式发电(DG)和信息通信体系,但DG出力的不确定性和信息系统的不确定性会对电网安全可靠运行带来负面影响。提出一种考虑DG的配电网信息物理系统(CPS)可靠性评估方法。首先,面向故障后场景研究信息系统的支撑作用及其失效影响;然后,针对微网离网运行的过程,构建考虑信息系统影响的离网失效故障树模型;计及DG的不确定性,采用序贯蒙特卡洛方法模拟系统时序过程,并评估信息系统失效对配电网CPS的影响;最后,针对DG不同渗透率进行对比分析。算例结果验证了所提方法的有效性,可通过增大DG容量能改善系统可靠性。     

计及分布式电源不确定性的配电网系统可靠性评估

针对分布式电源不确定性对配电网系统可靠性的影响,提出基于综合马尔可夫模型的含分布式电源配电网可靠性评估方法,综合考虑了分布式电源出力随机性、分布式电源机械故障率以及断路器/熔断器拒动率等因素。针对光伏出力的随机性,利用Cornish-Fisher级数展开法生成符合标准正态分布的样本空间,进一步分析光照强度相关系数对配电网系统可靠性的影响。通过IEEE-RBTS BUS6系统进行仿真分析,仿真结果表明配电网系统的可靠性与分布式电源接入点、所接入分布式电源容量以及出力相关系数之间存在很密切关系。     

分布式发电作为备用电源的优化配置

通过计算不同分布式电源配置方案的年发电费用、用户停电损失、环保成本,建立了综合经济性、可靠性、环保性评估的分布式电源优化配置模型。基于电力不足概率对分布式电源配置方案进行可靠性评估,给出不同可靠性目标下的最优配置方案,并对用户不同停电成本对配置方案的影响进行了敏感性分析。同时,将分布式电源对环境的影响也纳入了优化评估中,考虑了SO2 和NOx 等各种污染气体的排放特性,以及不同地区环保成本差异对优化配置结果的影响。算例分析表明,该模型能够全面评估各种分布式电源的性能,并针对不同用户的可靠性和环保要求提出了最优配置方案。     

基于博弈方法的含分布式电源配电网重构优化

智能配电网的发展要求在配电网重构中充分考虑分布式电源出力的不确定性,减小失电带来的影响,保证配电网供电的可靠性和经济性。在此背景下,把分布式电源出力不确定性虚化为“大自然”的博弈策略,与调度者的拓扑优化策略先后对策,构建了以重构费用最小为目标的配电网重构序贯行动博弈模型。然后通过改进的博弈树方法对重构的博弈模型进行求解,得到考虑了分布式电源出力不确定性的配电网重构方案。最后通过对IEEE 33节点配电系统的仿真分析,验证了所提出方法的有效性,并从经济性和可靠性方面对重构方案进行了鲁棒性分析。     

基于网络划分方法的配电系统可靠性评估

接入分布式电源是配电网的一个新特点。对分布式电源的恒功率模型和随机功率模型做了一定的简化假设,考虑配电网故障后分布式供电系统的独立运行对配电网供电可靠性的影响。改进了网络划分方法的分级分层分区可靠性评估模型,使网络划分方法适用于初步考虑含分布式电源的配电网供电可靠性评估。选用典型配电系统的算例,验证了方法的有效性。计算结果表明,分布式电源合理地接入电网可提高供电可靠性。     

计及故障重构与信息约束的有源配电网短期可靠性评估方法

配电网短期可靠性可有效反映系统的运行风险,而分布式电源出力变化、网络重构与信息系统状态都是其重要影响因素。为此,提出了计及故障重构与信息约束的有源配电网短期可靠性评估模型和方法。首先构建基于马尔可夫过程的配电网元件短期停运模型,然后建立考虑故障重构与信息物理耦合的有源配电网故障后最优负荷削减模型,提出基于有向虚拟多商品流模型的考虑故障重构与孤岛划分的最优负荷削减策略,建立适用于故障重构与孤岛划分的辐射状拓扑约束以及考虑信息系统对配电网支撑作用的信息约束,实现对故障后果的精确分析。在此基础上,提出基于模型驱动的有源配电网短期可靠性评估方法,并进一步针对基于模型驱动的方法所存在的快速性不足缺点,采用“离线建模,在线评估”思想,提出基于最小二乘支持向量机的改进短期可靠性快速评估方法,实现了短期可靠性的快速评估。基于算例分析了负荷削减策略、分布式电源出力、信息物理耦合对系统可靠性的影响,验证了所提方法的有效性以及所提负荷削减策略对可靠性提升的优越性。     

不确定因素对含分布式电源的配电系统可靠性影响分析

随着分布式电源(distributed generation,DG)接入配电系统,配电系统从一个辐射式的网络变为一个遍布电源与用户互联的网络,从而使可靠性分析的模型和方法发生了变化。针对分布式电源输出功率的不确定性,建立分布式电源的多状态可靠性模型;同时考虑实际运行过程中不可避免的元件气候环境的变化和可修复资源随时间变化的因素,结合孤岛运行方式,对传统的最小割集法进行改进,使之适用于含分布式电源的配电系统可靠性分析计算;并针对IEEE-RBTS的母线6配电系统入手实施可靠性分析,表明气候因素、可修复资源及分布式电源的位置和容量对可靠性指标具有不同程度的影响;指出在实际运行过程中,应在考虑各种因素基础上,合理利用分布式电源以提高配电系统的供电可靠性。     

分布式电源接入对配电网可靠性影响的仿真分析

随着分布式电源的推广和并网运行,现有的关于配电网可靠性评估的模型、算法和指标都会受到影响。提出了一种采用解析法计算含有分布式电源的配电网可靠性评估方法。该方法是基于威布尔?马尔科夫(Weibull-Markov)模型建立能够更精准模拟分布式电源多运行状态运行的配电网可靠性计算模型。进而,在改进IEEE-RBTS-BUS6系统中,采用该方法仿真计算该系统的可靠性,并分析分布式电源接入对系统可靠性的影响,得出在可靠性限制条件下,分布式电源接入配电系统的最佳比例。     

分布式协同控制模式下配电网信息物理系统脆弱性评估

分布式协同控制模式的提出,为解决未来配电网信息物理系统(CPS)中高密度、强随机性分布式电源接入问题提供了途径。但同时,配电网CPS信息物理高度融合的特点也方便了网络攻击者通过信息系统威胁电力系统的安全稳定运行。据此,提出一种基于动态攻防博弈的分布式协同控制模式下配电网CPS脆弱性评估方法。首先,阐述了一种分布式电源等输出比协同控制策略,并对其收敛特性进行了分析和总结。其次,基于CPS风险评估框架,结合分布式电源协同控制策略及实际网络攻防策略的特点,提出配电网CPS风险评估模型;在此基础上,设计动态攻防博弈函数及博弈求解步骤,实现对于分布式协同控制模式下配电网CPS脆弱性的量化评估。最后,基于IEEE 34节点配电系统开展仿真测试,验证了所提方法的有效性。     

计及信息失效影响的主动配电系统可靠性建模与评估

随着主动配电信息物理系统复杂程度的增加,可靠性计算效率已成为制约其实用化的关键因素,因此亟需一种快速评估主动配电信息物理系统可靠性的方法。在考虑信息传输性能的基础上,提出了采用频域/时域转换的信息链路有效性快速求解方法;为了量化信息失效对配电自愈过程的间接影响,建立了考虑信息失效的配电网开关拒动概率模型;同时考虑配电网多开关自愈动作,结合网络等值法与最小路法,改进了网络等值向上等效过程中的平均停运时间计算方法。基于此计算了配电网各类用户可靠性,最后建立了测试系统验证了所提方法的有效性,探讨了信息物理元件依赖度匹配程度对配电网可靠性的影响,分析了信息系统故障对计划孤岛、负荷转供的影响。     

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。     

配电网信息物理系统可靠性的精细化建模与评估

随着信息通信技术广泛应用于配电网,配电网的信息物理耦合程度逐渐加深,现有配电网信息物理系统可靠性模型难以准确评估实际工程应用中复杂场景的可靠性。文中基于耦合元件的失效情况建立了多状态可靠性模型,并基于满二叉树拓扑遍历配电网信息失效场景,由此提出了一种新颖的可靠性分析方法。该方法考虑了实际故障处理过程与转供容量约束,并适用于所有开环运行的配电网拓扑,为评估存量配电网信息物理系统的可靠性提供一种可行的手段。最后,以中国某市一个实际配电网为例,构建测试配电网信息物理系统,验证了所提配电网信息物理系统可靠性评估方法的可行性与有效性。     

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。     

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。     

Direct cyber-power interdependencies-based reliability evaluation of smart grids including wind/solar/diesel distributed generations and plug-in hybrid electrical vehicles

Smart grid is a so-called “cyber-power system” because the cyber systems (control/monitoring/protection, and communication networks) are integrated to power systems in it. The less effort has been devoted in literature to reliability evaluation based on direct cyber-power Interdependencies (DCPIs) in widespread presence of distributed generations (DGs) and charging load of plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) as supply side uncertainties and demand side ones. The consideration of uncertainty regarding the PHEVs in addition to other uncertain aspects inside the DCPIs is one of the most important contributions of this paper. In addition, the sensitivity analysis of reliability versus the variation of failures in power and cyber elements is essentially analyzed. The introduced method is applied to two realistic case studies. The test results infer that the DCPI-based reliability evaluation of smart grids including DGs and PHEVs is achievable through use of the proposed method. Because of using the Monte Carlo simulation (MCS), it is possible to extend the proposed method by integration of future uncertain and stochastic subjects without any limit. Further, the test results illustrate that the communication failures as direct network-element interdependencies (DNEI) is more important than direct element-element interdependencies (DEEI). The numerical results also imply that the risk level due to DCPIs increases due to inappropriate cyber network configurations.     

电力信息物理系统入侵容忍能力评估方法

随着控制系统与新信息技术的集成程度不断提高,电力信息物理系统（cyber-physical power system, CPPS）不仅面临着来自物理世界的不确定性,还面临着来自网络空间的攻击威胁,亟须能够评估CPPS遭受网络攻击时防御能力的方法。提出一种以平均失效时间与可靠度为评估指标的入侵容忍能力与最优资源配置的评估方法。首先,采用半马尔可夫链模型对高级可持续威胁（advanced persistent threat,APT）进行建模,具体分析来自网络层面的攻击对CPPS的破坏渗透过程,利用随机博弈模型动态描述CPPS中攻防双方的交互过程,预测纳什均衡下攻击者的理性进攻策略,确定应对恶意攻击的最佳防御策略。最后,以CPPS安全试验场为案例仿真验证了入侵容忍能力评估方法的有效性,结果说明：入侵容忍能力对CPPS安全运行具有不可忽视的作用。     

针对网络攻击的配电网信息物理系统风险量化评估

现代物理电力系统的可靠和安全运行依赖于相关的信息系统,针对信息系统的网络攻击会导致严重的物理后果。为此,提出一种配电网信息物理系统网络攻击跨信息物理空间传递的风险量化评估方法。针对配电子站,根据IEC 61850标准建立三层信息模型,以断路器和分段开关为攻击目标,分析可能的攻击路径构造攻击图,提出基于相对熵(Kullback-Leibler(KL)距离)并结合逼近理想解排序法(TOPSIS)建立的KL-TOPSIS体系对信息系统脆弱性因子进行量化,结合马尔可夫链和深度优先算法综合计算攻击目标的攻击概率,并建立物理设备遭受网络攻击造成的物理后果指标,分别计算攻击各个断路器和分段开关的物理后果。结合物理后果和攻击概率,得到不同配电终端和配电子站的风险值。最后,以改进的配电网算例验证了所提风险评估模型的有效性。     

馈线功率控制下的主动配电网信息物理风险演化分析

在主动配电网信息物理系统中,信息系统与物理网架之间存在强耦合关系。在电网复杂的信息物理交互作用下,信息系统的异常或故障会直接影响并降低电力系统的运行水平,甚至引发严重的连锁故障。且相对于传统电力系统,电网信息物理系统的风险致因因素更多,交互机理更复杂,监测识别更困难。电网信息物理系统的安全风险问题已成为当前亟待解决的基础问题之一。以主动配电网为研究对象,对信息侧架构与信息物理交互机理进行分析,建立了信息攻击下的风险传递模型,揭示了故障在配电网信息物理系统中的演化机理。最后,在DIgSILENT中搭建仿真算例进行实例分析,验证了所提出模型的正确性,并对未来配电网如何抵御信息侧风险,加强安全风险防护水平提出了建议。