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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

考虑信息传输失效的配电自动化系统可靠性评估

随着信息技术在电力系统中的应用不断加深,配电网可靠性评估不仅需要考虑物理故障,还要考虑信息传输故障,因此,传统配电网的可靠性评估模型将不再适用.本文根据配电网主站的集中式调控功能,基于故障后果分析法,深入分析通信异常对系统故障处理过程的影响,构建了考虑信息传输失效的系统可靠性评估模型.最后,以IEEE RBTS Bus...     

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。     

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。     

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。     

面向电力信息基础设施的网络战及其应对措施

国际网络战局势紧张,谨防面向我国电力信息基础设施的网络战攻击,做好必要的安全防御部署,成为亟待考虑、准备和落实的必要工作。文章在研究网络战基本特征、作战方法和技术装备的基础上,从电力网站及服务终端攻击、电力生产控制系统攻击和重要信息流监控不同战略层面,分析了我国电力信息基础设施可能面临的网络战攻击风险和途径,并提出相应的防御措施及建议,可为电力企业开展相关安全防御工作提供参考。     

网络攻击影响电力基础设施的政府及行业机构行为分析

网络攻击对电力基础设施的影响逐渐成为国内外关注的热点问题,针对政府及行业机构的行为进行分析,有利于掌握该问题的发展状况和趋势。文章首先对关注该问题的政府及行业机构进行了总结分析,包括重要的政府职能部门、技术部门及企业等;其次,调研了国内外政府及行业机构资助项目的研究情况,对项目的负责单位、研究目的及进展情况进行了分析与论述;最后,从背景和技术2个层面,对国内外机构的关注重点和研究方法进行了比较分析,指出了国内外在网络攻击影响电力基础设施问题上的不同理解和处理方式。     

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(cyber physical 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...     

电力信息物理系统韧性的概念与提升策略研究进展

信息系统和物理系统耦合形成的信息物理系统,使电力系统具有更强的可控可观性,与此同时,信息系统与物理系统的故障将造成更严重的电力安全事故。如何结合通信因素分析信息系统与物理系统的互相作用,是提升电力信息物理系统韧性的关键问题。首先,设计了电力信息物理系统的框架,定义了电力信息物理系统韧性概念的特点并分析韧性的意义。其次,基于信息流动路径的传输原理介绍通信技术的特点和发展趋势,并根据信息网络特点分析不同极端事件对韧性的影响。再次,归纳了电力信息物理系统联合仿真方法。然后,总结了各层次网络韧性提升策略的研究进展,探讨了卫星通信、无人机通信等应急通信技术的可行性。最后,阐述电力信息物理系统韧性研究未来面临的挑战。     

Application of information system technologies to power control centers in a liberalized environment

This paper describes the new control centers that are incorporated with information system technologies to handle precise security margins on a wide level and secure information exchange between system operators and other actors emerging in the liberalized electric power supply environment in progress. To further realize the system stress analysis by high‐speed processing, symmetric multi processor (SMP) servers are adopted through cost‐effective performance from the standpoint of investment protection. The performance improvements and observations are shown with processing time measurements according to the peculiarity of the power system analysis software packages embedded in the client‐server‐based energy management system (EMS). To cope with malicious intrusions into the cyber space through data links with outside information systems, an information exchange method using tough Internet protocol (IP) separation between information system and control system portions is also presented using a practical example, with cyber security strictly maintained among the other internal information systems in an electric power utility. © 2006 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

美国电力行业信息安全运作机制和策略分析

网络威胁对电力系统的影响是涉及国家安全、公共安全和国民经济的至关重要的问题。美国已形成了多方协同的电力行业信息安全运作机制。以美国电力行业信息安全的战略框架及其实施策略为切入点,梳理了承担美国电力行业信息安全相关职责的政府机构和组织的职责及其工作现状,研究了参与美国电力行业信息安全研究的机构和组织的工作成果。从信息安全标准、安全文化建设、风险管理、协作共享以及网络攻击响应5个角度分析了美国电力行业信息安全运作策略。电力行业信息安全的持续运作和良性发展,不仅需要标准规范的不断完善和主动执行,更需要安全文化、安全风险、应急响应等方面的切实有效的管理和协同。     

网络攻击下电力系统信息安全研究综述

随着信息和通信技术的发展,传统电力系统已经转变成一个具有实时感知、动态控制和信息服务等功能的电力信息物理融合系统。信息系统在优化电力系统功能的同时,网络攻击带来的信息安全问题使电力系统的安稳运行敲响了警钟。文中针对电力信息物理融合系统环境下的网络攻击问题展开讨论,基于攻击目标的差异性对网络攻击进行分类。在研究图论攻击建模方式的基础上,提出网络攻击下实现系统综合安全评估的必要性。最后对电力信息物理融合系统的研究工作进行展望。     

信息失效威胁下的电力信息物理系统安全评估与防御研究综述

电力CPS中信息失效可能导致严重物理后果,必须准确评估信息失效威胁下的电力CPS安全性,实现电力CPS安全防御.首先阐述电力CPS建模与信息物理交互机理研究思路.之后通过信息失效来源分析、失效跨空间传递过程分析、安全评估指标计算三个环节建立电力CPS安全评估研究框架.最后从信息网结构优化、路由优化、网络安全防御三方面分...     

考虑信息失效影响的配电网信息物理系统安全性评估方法

由自然故障或网络攻击导致的信息失效事件会影响配电网的故障处理过程,导致配电网停电区域的扩大与停电时间的延长。为量化评估信息失效故障给配电网信息物理系统（cyber physical system, CPS）安全性造成的影响,首先建立配电网CPS安全性评估框架,明确安全性评估的内容和流程。其次,以最小化失负荷功率为目标函数构造配电网故障恢复数学模型,得到故障下的最优开关动作策略。随后考虑故障定位、隔离、恢复过程中出现的信息失效故障,分析其对故障处理业务的影响,计算信息物理组合故障下的安全性评价指标,最终得到对配电网CPS安全性影响最大的关键组合故障集与关键的电力及信息设备。基于某地62节点配电网算例的仿真结果,验证了所提方法的有效性和合理性。