基于业务风险均衡度的电力通信网可靠性评估算法

根据智能电网电力通信网业务的特点及电力通信网的典型结构,对电力通信网业务进行了分析,提出了业务重要度的概念,确定了业务重要度度量值;在此基础上,提出了业务风险度、通道段业务风险度、全网业务风险均衡度的概念,建立了基于全网业务风险均衡度的电力通信网可靠性的评估测度指标、评估模型及求解方法。以一个6节点、8边的网络为算例,...     

电力通信网脆弱性分析

电力通信网作为智能电网的支撑网络,其可靠性已成为智能电网智能化和经济、安全运行的先决条件。脆弱性作为网络可靠性的一种有效测度,可以衡量网络在遭受攻击或设备自然失效时的网络性能。提出了一种基于电力业务重要度的电力通信网业务层脆弱性分析方法:针对传统电力业务重要度评价中,专家评分环节产生的主观不确定性,给出了一种以客观指标要求替代专家主观评分的业务重要度评价方法,即特征指标评价法;将业务重要度作为网络参数,在业务层上建立电力通信网网络模型,以链路失效造成的业务重要度损失来衡量网络的脆弱性,并对4种链路失效模型下的电力通信网脆弱性进行了分析,分析结果表明,网络在蓄意攻击下的脆弱性较高,且业务重要度在各链路上的分布越集中,网络的脆弱性越高;以分析结果为基础,提出通过调整路由策略改进电力通信网脆弱性的方法并应用于实例网络,仿真结果证明了方法的有效性。     

基于复杂网络的电力通信网扩容保护策略

随着信息通信技术的飞速发展,电力通信网承载的业务种类越来越多,亟需对电力通信网扩容,同时改善网络脆弱性,保证电力通信网在遭遇故障后的连通性。基于复杂网络理论,通过分析BA模型存在的缺陷,提出改进的低路径低聚加边(low distance_cluster addition,LD_CA)策略。基于太仓市电力通信网络的实际建设情况,采取不同的加边策略对网络扩容,针对电力通信网扩容后的平均路径长度和聚类系数指标,分析不同加边策略的优劣,在此基础上,得出电力通信网的聚类系数与网络脆弱性的关系,并分析3种策略下,电力通信网遭遇随机节点失效和对网络特定区域攻击后网络的连通性。仿真结果表明,LD_CA策略在提高电力通信网性能,即缩短电力通信网平均路径长度减小聚类系数并提高网络容量,以及改善网络脆弱性方面,明显优于其他加边策略。     

基于多属性决策的电力通信网的节点重要度计算方法

随着电网规模不断扩大,作为电网的支撑网络,电力通信网络的结构变得更加复杂且脆弱。预先识别和保护电力通信网中的重要节点是降低网络脆弱性的有效方法。为了全面地分析电力通信网中的节点,从网络中节点的局部信息、全局信息以及节点承载的业务重要度量化节点的重要性,提出一种基于多属性决策的电力通信网节点重要性计算方法。该算法首先根据各节点指标计算指标熵值以及指标之间的肯德尔系数,确定指标权重,结合多属性决策方法得到节点指标贴近度,进而得到各节点的实际重要度。最后根据不同节点重要度计算方法,分别攻击小型电力通信网、传统复杂网络、市级电力通信网中的节点,分析对网络指标的影响,证实该方法的合理性。     

相依网络理论下电力通信网节点重要度评价

智能电网中电力系统与通信系统的紧密结合,使得电力通信网络在双网相依系统中愈加重要。通信网络中节点发生故障,尤其是高重要度节点,不仅会影响自身网络系统还会影响与其相依的网络,导致连锁故障的发生。因此,对智能电网中电力通信网络节点重要性进行评价具有重要意义。将电力物理-信息相依网络中单侧网络提取出来,以链路已用率和电力线阻抗值作为边权参数建立有权网络模型。根据有权网络节点重要度评价方法,分别对两子网进行分析。然后根据电力网依存于信息通信网的依存边矩阵,计算相依网络中电力通信网络节点的重要度指标,找出重要度大的节点。以IEEE30节点系统为例进行了仿真实验,证明了该方法指标的可行性和实用性。     

考虑电力业务重要性的电力通信网关键节点识别

为了能够准确辨识出电力通信网的关键节点,给出了一种识别电力通信网关键节点的分析方法。首先,通过分析电力业务对电力通信网的要求和对电力网的影响,建立多层评估模型,采用量化赋值的方式对评价指标进行量化处理,提出针对非对称不完全层次结构的层次分析法和基于云模型原理的改进熵权法,建立电力业务综合重要度评估体系;其次,结合实际电力业务分布情况建立加权网络,通过改进的权值降低法识别网络关键节点;最后,通过对两个实际电力通信网络的仿真验证了该方法的正确性。     

WAMS通信业务的系统有效性建模与仿真

广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)作为现代电力系统及未来智能电网的重要组成部分,其自身的可靠性至关重要,而WAMS通信业务的有效性直接影响着系统功能的实现。参照现有WAMS通信网的结构,建立了以子站相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)通信模块、区域通信网、区域相量数据集中器(phasor data center,PDC)、骨干通信网为组件的WAMS通信网物理模型;借鉴基于全网业务性能平均值的通信网可靠性测度的研究理论,提出了融合网络通道、传输时延和数据可靠性3个特性指标的单一业务有效性的逻辑模型;根据WAMS数据业务的应用需求和汇集型通信的特点,基于可靠性串联模型给出了同一时标下所有通信业务同时有效的系统有效性指标及其计算公式;探讨了基于系统有效性的元件重要度的分析方法。对IEEE 14节点WAMS系统进行蒙特卡罗仿真,得出了该系统通信业务的系统有效性和系统元件重要度排序。     

考虑拓扑相关和双重耦合的电力信息物理系统建模与脆弱性分析

为更好地揭示电力信息物理系统(electric cyber physical system,ECPS)的脆弱性特征,该文考虑拓扑相关和双重耦合建立ECPS相依网络模型并对其进行脆弱性分析。首先,计及节点频率控制能力,建立复杂电力网络模型;其次,考虑电力/通信节点和线路双重结构耦合,结合光纤通信网结构特征和组网约束,研究基于电力子网的通信网结构生成方法,综合结构耦合和双向差异化功能耦合,建立ECPS相依网络模型;随后,基于事故链理论,提出ECPS连锁故障分析方法;最后,以某省级电网为例生成通信网络,通过结构特征对比验证方法有效性,并深入分析节点脆弱性新特性、线路耦合深度和信息失效对相变特性的影响以及不同通信业务影响的差异性和阶段性,研究成果能够为ECPS规划和韧性提升提供有效的理论支撑。     

南京市电力光纤传输网拓扑分析与研究

电力通信网是服务于电力系统的通信专网,它的可靠程度对电力系统安全、稳定运行非常重要。首先介绍了电力通信网的特点及复杂网络,其次重点从生存性和抗毁性两个方面来研究电力通信网的可靠性评估方法,采用平均距离法来衡量网络拥塞时的生存能力,抗毁性方面通过对拓扑图中节点和链路的重要度的计算来分析拓扑结构对网络可靠性的影响。最后通过南京市电力光纤传输网北环拓扑算例,分析验证改进的节点重要度评估法和链路重要度评估法的可行性。     

基于复杂网络理论的电力通信网加边保护策略

基于复杂网络理论,对华中电力通信网进行了网络建模和拓扑统计特性分析,得出华中电力通信网是一个典型的无标度网络的结论。其结构特点造成华中电力通信网对随机攻击具有较强的鲁棒性,而在蓄意攻击尤其是高介数节点攻击下十分脆弱。针对华中电力通信网的结构特点,从连通脆弱性和网络效率2个角度,对比了随机加边策略、低度数节点加边策略、低介数节点加边策略和代数连通性加边策略对华中电力通信网鲁棒性的影响,研究表明:上述加边策略可以有效地提高华中电力通信网的鲁棒性,低度数节点加边策略在保护效果及计算效率上明显优于其他3种策略。     

基于链路已用率的电力通信网脆弱性分析

对电力通信网的脆弱性作出评估,找到网络中的薄弱环节,是保证电力通信网络系统正常可靠运行的重要基础工作。在前人的研究基础上,提出了基于链路已用率的电力通信网脆弱性的研究方法。首先对电力通信网的拓扑结构脆弱性进行了分析。然后将网络运行时的主要参数归结为数据在链路中的带宽,对基于链路已用率的网络运行脆弱性进行分析,找到网络的薄弱点。最后将结构脆弱性和运行脆弱性结合,求出电力通信网络整体的脆弱性。并且通过对一个14节点网络的分析,得到每个节点的脆弱性以及网络整体的脆弱性,从而对基于链路已用率的电力通信网脆弱性研究方法进行了验证。     

基于结构熵的电力骨干通信网抗毁性研究

电力骨干通信网抗毁性分析对于评价电力通信网络的生存性能,制定网络的保护策略具有重要的意义。结合复杂网络异构性,基于电力骨干通信网拓扑结构,构建了网络节点差异性矩阵。依据电力通信的业务特点,将链路传输流量作为链路的权重,构建了网络链路差异性矩阵。融合节点及链路差异性定义了节点重要度及电力骨干通信网的结构熵。以一个实例网络对网络的节点重要度及蓄意攻击下以结构熵为指标的网络抗毁性进行了仿真分析,结果表明了所提方法的合理性和有效性。     

基于TOPSIS算法的电力通信网关键节点识别

电力通信网某些关键节点对于网络安全可靠运行有着重要意义。为识别关键节点,提出一种基于TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS)算法识别电力通信网关键节点的方法。首先构建节点重要度评价体系,将每个节点看作一个方案,将评价指标看作方案属性,将主观赋权法中的层次分析法和客观赋权法中的熵权法相结合,求得综合权重。然后给每个评价指标赋权。最后采用多属性决策的方法求得节点重要度,根据重要度值的大小识别出关键节点。采用某省实际电网进行检验,仿真证明,相对于现有其他算法,该算法能更准确地识别关键节点,验证了该方法的实用性和有效性。     

计及新能源影响静动态结合的电网脆弱节点辨识

随着新能源发电的快速增长,其所具有的随机性、波动性不确定给电网脆弱节点辨识带来了新的挑战。提出了一种考虑新能源不确定性的电网静动态结合的脆弱节点辨识方法。该方法在静态辨识中采用区间数表示新能源的不确定性,提出了基于区间直流潮流的最小切负荷模型计算各节点的区间静态脆弱性评估指标。在动态辨识中,提出基于单机等效延伸方法计算各节点的稳定性裕度,并根据稳定性裕度的正负对应计算各节点的动态脆弱性评估指标。最后建立基于熵权法的电网脆弱节点综合评估方法。IEEE-39节点算例仿真结果表明,该方法能准确快速地辨识新能源接入情况下电网中的脆弱节点。与已有脆弱节点辨识方法相比,该模型更符合新能源接入下电力系统实际运行情况。通过研究发现新能源的随机性、波动性不确定对节点脆弱性具有就近影响原则,为新能源电源在智能电网中的规划提供指导作用。     

基于物元可拓模型的电力通信网风险评估

为了有效掌握电力通信网的风险状况并指导运维工作,需要剖析电力通信网的风险影响因素并对其风险进行评估。通过系统分析电力通信网风险影响因素,建立了三级递阶层次结构的电力通信网风险评估指标体系。基于物元可拓理论及层次分析法构建了电力通信网风险定量评估模型。利用该模型对某电力通信网风险进行评估,通过评估得到了该通信网各评估指标及网络整体风险等级。评估结果对于全面标识电力通信网运行过程中的脆弱环节,指导运维工作的有效开展,促进电力通信网的差异化管理和科学决策具有积极指导意义。     

基于栈式相关性稀疏自编码的电力通信网故障诊断

针对电力通信网故障的特征自学习提取与诊断问题,提出一种栈式相关性稀疏自编码(StackedRelational SparseAutoencoder,SRAE)深度神经网络的电力通信网故障诊断方法。将电力通信网中MIB(Management Information Base)变量状态数据编码为二进制序列作为训练数据,浅层单一的自编码网络对故障的自学习、特征提取能力不足。因此,首先将稀疏性限制和输入数据相关性限制融入自编码网络,构成相关性稀疏自编码神经网络(Relational Sparse Autoencoder, RAE)。然后将其层层堆栈,并在最后一层隐含层后添加分类器,构成SRAE。最后,以路由器之间的连接故障为例进行仿真实验。实验结果表明所提出的故障诊断方法准确率平均值达到99.625%,具有较高且稳定的诊断准确性。     

含能源互联微网的主动配电网分层分布式协调控制

目前,天然气网络、热力网络和电力网络在主动配电网中的耦合联系加深,共同为用户提供冷、热、电、气等多种不同形式的能源,但相关的协调控制技术仍不成熟。以电网为核心,和热网、天然气网进行互动优化,首先提出了含电力网络、天然气网络和热力网络的综合建模方法,对各能源子系统多能流的约束条件及运行目标进行了综合优化,实现了多能源协调互补和深度融合。然后,设计了多微网和主动配网之间在稳定运行时的分层分布式协调控制策略,将系统分为主动配电网层、能源互联微网层和元件层的三级控制结构,在元件层提出采用改进后的二级功率优化控制来进行分布式设备之间的协调控制。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建主动配网的仿真平台,含3个能源互联微电网来证明智能调控方法的合理性。     

基于潮流及短路计算的电力系统Ward等值实现方法

对电力系统进行电磁暂态计算,需搭建原系统的等值模型。在电力市场环境下,由于商业机密,相关从业人员可能不具有电力系统外部网络信息,或不具备对大型电力系统进行等值的软件模块,这给工程计算带来了困难。针对这一问题,提出一种基于潮流和短路计算的电力系统Ward等值实现方法。首先将内部网络流向边界节点的电流作为边界节点的等效注入电流,进而对边界节点进行短路电流计算,获得相应的短路电流和节点电压,最后通过节点电压方程求解等值系统参数。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性。     

基于网络结构重要度和安全隐患脆弱度的配电网脆弱线路辨识

为了辨识配电网中的脆弱线路,提出一种基于网络结构重要度和安全隐患脆弱度的线路综合脆弱性评估模型。该模型一方面以复杂网络理论基本参数结合配电网的特点定义了线路的网络结构重要度指标,另一方面以负荷冲击和故障断线两种情况对系统安全运行造成的影响定义了线路的安全隐患脆弱度指标。通过层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)计算各指标的权重系数,从而综合反映线路的脆弱性。以IEEE33节点配电系统进行计算分析,验证了该线路综合脆弱度评估模型具有合理性和有效性。