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。     

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。     

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。     

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。     

配电网CPS综合建模方法及其交互影响机理研究

通信和信息技术的提升极大地增强了配电网的可观性与可控性，需要进一步从信息物理系统（cyber physical system，CPS）的角度研究配电网的运行特性。主要研究基于CPS的配电网系统综合建模与交互机理。首先提出配电系统与配电信息系统的统一建模方法；其次研究了配电网CPS动态交互影响机理，以分布式电源为智能控制和处理终端，构建配电网CPS动态交互综合模型；最后分析了配电网CPS中通信故障对物理环节的动态影响并进行测例仿真，进而验证了模型的有效性。     

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。     

孤岛微网信息物理系统可靠性建模与评估

为考察信息系统对微网可靠性的影响,从信息物理融合的角度提出孤岛微网可靠性建模与评估方法,更细致全面地刻画微网可靠性水平与运行风险。依据孤岛微网信息物理元件交互影响机理,基于马尔科夫过程理论建立了新的断路器元件三状态可靠性模型,为分析信息物理间接作用提供方法;考虑通信网络复杂性和冗余特征,借鉴传统通信网络利用关联矩阵和深度优先搜索评估连通性的方法,建立了基于连通性评价的信息系统可靠性模型;考虑孤岛微网优化运行状态对故障后果分析的影响,运用计及优化运行策略的系统状态生成方法,建立优化模型并求解。在此基础上,基于序贯蒙特卡罗模拟法,提出孤岛微网信息物理融合可靠性评估算法。通过对算例进行仿真测试,验证所提模型和方法的可行性和有效性,研究成果有助于推动微网可靠性评估的进一步发展。     

计及信息系统故障的配电网可靠性分析

在传统的配电系统和信息系统可靠性分析中,通常仅考虑其各自的可靠性,很少计及两者之间的相互影响。为了在配电网可靠性分析中计及信息系统的影响,研究了信息系统与配电系统的关系。着重分析了信息系统发生故障对变压器、断路器和备用电源工作情况的影响。在此基础上采用序贯蒙特卡洛法进行仿真,并在仿真过程中对这3种元件的处理方式进行修改。同时计及配电系统和信息系统故障对配电网可靠性的影响,得出了计及信息系统故障的配电网可靠性分析方法。最后通过对IEEE-RBTS Bus6改进系统的仿真分析,得出了配电网可靠性的一部分影响因素,据此可得出提高配电网可靠性的措施。     

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。     

基于Petri网的配电网信息物理系统可靠性评估

该文提出一种基于广义随机Petri网(generalized stochasticPetrinets, GSPN)的配电网信息物理系统(cyber-physicalsystem,CPS)可靠性评估模型。首先,考虑配电网CPS的动态控制关系,基于GSPN的基本原理,构建配电网CPS的Petri网模型;之后,分析了信息攻击及信息元件自身故障对于配电网CPS运行可靠性的影响,并构建了系统元件的状态模型;然后,结合最大流理论,判断故障后各阶段的令牌数,并计算相应的可靠性指标。基于Petri网的评估方法,可以直观地刻画系统拓扑结构及元件状态变化,并通过动态方程推理故障后果,避免了故障后果分析的遍历过程,提升了评估效率。最后,以IEEE-RBTSBUS6配电系统为例开展仿真测试,验证了所提模型的有效性。     

计及网络信息安全的配电网CPS故障仿真

配电网信息物理系统的发展使得信息系统与物理系统相互融合,两者之间相互影响,网络信息安全给配电网安全稳定运行带来很大隐患。为研究信息系统对配电网物理系统的影响,首先搭建配电网信息物理系统(cyberphysical system,CPS)仿真平台,在此基础上,建立配电网CPS终端仿真模型,具有恒功率控制和下垂控制2种控制方式的分布式电源模型,通信网络模型,控制层模型,以及中间人攻击和虚假数据注入模型。然后仿真三相短路故障处理和孤岛运行控制2个场景,分析通信数据篡改对故障处理过程的影响以及虚假数据注入和数据拦截对孤岛运行控制过程的影响。仿真结果表明,通信数据篡改事件导致了停电范围扩大,虚假信息注入和数据拦截事件导致了孤岛运行频率调整失败等。该文仿真为配电网CPS运行特性分析以及信息网络安全事件识别与防控提供了仿真基础。     

计及控制功能失效的微电网信息物理系统可靠性评估

对隔离型微电网内各个微源的协调控制很大程度上依赖安全可靠的信息系统,信息元件随机故障将通过控制功能失效进而影响微电网的可靠性。本文提出一种计及频率控制影响的隔离型微电网可靠性建模与评估方法。首先根据隔离型微电网集中式频率控制方法及信息失效对频率控制模式的影响,建立了信息物理间接影响耦合关系;其次基于隔离型微电网调频模型,提出了元件故障后果量化评估方法;定义了新的微电网可靠性指标,以表征控制失效对系统可靠性的影响,并采用基于频率控制仿真的序贯蒙特卡罗模拟法对隔离型微电网信息物理系统可靠性进行了评估。算例仿真分析了信息元件失效通过频率控制对隔离型微电网可靠性的影响,验证了本文所提指标、模型和方法的正确性。研究成果可为隔离型微电网的规划和运行提供有效技术支撑。     

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。     

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。     

基于智能开关技术的配电网CPS供电可靠性评估

本文提出了一种基于非序贯蒙特卡罗方法 (NSMCS)的配电网 CPS可靠性分析模型,并对该模型进行算例分析.算例仿真结果显示该模型可以对智能开关配电网 CPS的供电可靠性进行有效评估。     

计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估

电-氢混合储能为提高孤岛直流微电网可靠性提供了有效途径,然而不同电-氢混合储能策略也会影响系统的可靠性水平,文中针对不同电-氢混合储能运行顺序,对比分析了3种储能策略对孤岛直流微电网可靠性的影响。首先,建立氢气储能模型、蓄电池储能模型和微电网可靠性评估指标体系;然后,计及系统元件故障,基于序贯蒙特卡洛法,提出计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估方法;最后,采用改进的RBTS BUS6 F4馈线系统对孤岛直流微电网进行可靠性评估,对比分析储能策略和电-氢混合储能容量对系统可靠性的影响。结果表明：氢储能可以有效提高系统可靠性,不同的电-氢储能策略和容量对系统可靠性具有不同的影响。     

计及实时需求响应的综合能源信息物理系统可靠性分析

信息通信技术的飞速发展促使能源网络和信息网络耦合程度不断加深,为实时需求响应的实施提供了有效的技术支撑。为充分考察信息网络和需求响应技术对综合能源系统可靠性的影响,提出一种计及实时需求响应的能源-信息耦合系统可靠性评估方法。首先,构建综合能源信息物理系统框架并分析其实时需求响应机理;其次,建立信息传输可靠性模型,并采用混合蒙特卡洛法抽样元件状态、生成多时段故障场景;再次,将元件状态变量纳入能量平衡约束,以购能成本、负荷削减成本和需求响应成本最低为目标,建立最优负荷削减模型;然后,提出能源信息物理系统可靠性评估指标及评估流程;最后,通过算例分析了实时需求响应、物理域元件以及信息域元件对可靠性的影响,同时量化分析了物理元件和信息元件在系统中的重要程度。算例结果表明,不同元件对能源信息物理系统可靠性的影响不同,实时需求响应能够有效提升其运行经济性和可靠性;文章所述方法能够有效识别能源信息物理系统物理域和信息域薄弱环节,为其经济运行和强化建设提供参考。     

配电网信息物理系统可靠性评估关键技术探讨

信息物理高度融合是未来智能配电网的发展趋势,主要针对配电网信息物理系统(CPS)可靠性评估关键技术进行综述与展望。从配电网信息空间、物理空间的风险来源挖掘入手,进一步对信息物理相依存下的影响因素进行总结和分析;在此基础上,归纳总结了配电网物理系统、信息系统各自典型的可靠性指标分类方式与具体数学表达以及两者耦合下的可靠性指标构建技术,进而总结了配电网CPS可靠性评估算法与方法的研究进展;从配电网CPS异构数据处理、信息物理关联的建模与仿真、配电网CPS可靠性评估指标与方法、配电网CPS广义攻击与防御机制4个方面进行了展望。     

考虑故障处理过程信息系统连通性和准确性的配电网可靠性评估

随着电网智能化的发展,配电网已逐渐由传统的物理系统发展为信息-物理融合配电系统,信息技术的广泛应用在大幅提高配电网运行效率和可靠性的同时,也带来了新的运行风险。该文根据配电网中分布式智能终端与主站协调控制的特点,深入分析配电网故障处理过程中信息系统异常事件对物理系统的影响后果,构建了计及信息元件损坏以及传输延时、传输错误等信息故障形式的信息-物理融合的配电网可靠性评估模型。最后,以IEEE-RBTS Bus 6配电网的主馈线F4为例,展示了基于所提模型的配电系统可靠性评估过程,验证了所提模型的可行性。     

考虑故障处理过程信息系统连通性和准确性的配电网可靠性评估EI北大核心CSCD

随着电网智能化的发展,配电网已逐渐由传统的物理系统发展为信息-物理融合配电系统,信息技术的广泛应用在大幅提高配电网运行效率和可靠性的同时,也带来了新的运行风险。该文根据配电网中分布式智能终端与主站协调控制的特点,深入分析配电网故障处理过程中信息系统异常事件对物理系统的影响后果,构建了计及信息元件损坏以及传输延时、传输错误等信息故障形式的信息-物理融合的配电网可靠性评估模型。最后,以IEEE-RBTS Bus 6配电网的主馈线F4为例,展示了基于所提模型的配电系统可靠性评估过程,验证了所提模型的可行性。