本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全管理，尤其涉及一種有源配電網(wǎng)脆弱線路辨識(shí)方法。

背景技術(shù)：

1、為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可觀測(cè)和可控制，反饋配電網(wǎng)狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)裝置大量應(yīng)用于配電網(wǎng)。智能監(jiān)測(cè)裝置構(gòu)成類似電網(wǎng)物理節(jié)點(diǎn)的信息節(jié)點(diǎn)。信息節(jié)點(diǎn)和物理節(jié)點(diǎn)彼此耦合互相影響，信息節(jié)點(diǎn)對(duì)物理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行反饋和調(diào)節(jié)，物理節(jié)點(diǎn)對(duì)信息節(jié)點(diǎn)供能，由此形成了信息側(cè)與物理側(cè)高度互聯(lián)互通的電力信息物理系統(tǒng)。

2、配電網(wǎng)通常需根據(jù)線路脆弱程度對(duì)安全資源進(jìn)行配置以盡可能地避免故障。目前線路脆弱性評(píng)估大多基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，且主要集中在高壓電網(wǎng)，關(guān)于配電網(wǎng)的研究還較為有限。有專家采用拓?fù)涞哪Ｐ蛯?duì)電網(wǎng)進(jìn)行脆弱性評(píng)估；有專家根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行提出了電網(wǎng)脆弱性的綜合評(píng)估模型；有專家考慮了分布式電源對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；有專家結(jié)合了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及配電網(wǎng)的潛在危險(xiǎn)評(píng)估了電網(wǎng)綜合脆弱性。有專家考慮了多種故障因素以及運(yùn)行安全對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行了脆弱性評(píng)估。有專家提出針對(duì)配電網(wǎng)發(fā)生故障后系統(tǒng)的響應(yīng)的脆弱性指標(biāo)。有專家在現(xiàn)有的配電網(wǎng)脆弱性指標(biāo)上考慮了分布式電源的影響從而提出了實(shí)際復(fù)雜配電網(wǎng)的脆弱線路評(píng)估方法。然而，配電網(wǎng)脆弱性評(píng)估僅從物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及配電網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)的功率特性來評(píng)價(jià)脆弱線路，忽略了信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的相互影響，難以準(zhǔn)確掌握配電網(wǎng)線路脆弱程度。

3、現(xiàn)有關(guān)于信息物理系統(tǒng)脆弱性的研究主要集中在信息網(wǎng)與物理網(wǎng)互聯(lián)關(guān)系一體化建模、攻擊方式、脆弱性指標(biāo)、防護(hù)措施等方面。

4、對(duì)于cpps的脆弱性研究，目前的切入點(diǎn)主要包括信息物理的交互，利用模型反映信息物理的耦合關(guān)系，而后在該模型上進(jìn)行攻擊，防御以及脆弱性評(píng)估指標(biāo)的建立。有專家在cpps節(jié)點(diǎn)的配置上沿用了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中針對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系提出的表征線路與節(jié)點(diǎn)重要度的介數(shù)與度數(shù)。有專家采取信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)以及電力網(wǎng)中的電氣介數(shù)，并將其作為2個(gè)網(wǎng)絡(luò)中邊的權(quán)重，構(gòu)建了節(jié)點(diǎn)和電力負(fù)荷生存率對(duì)cpps的脆弱性進(jìn)行評(píng)估。有專家考慮網(wǎng)絡(luò)攻擊后產(chǎn)生的后果，運(yùn)用攻擊后的主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)和攻擊前電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)的比值反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渚o密程度變化，但該指標(biāo)忽略了孤島中發(fā)電機(jī)和負(fù)荷平衡的可能性。有專家研究了針對(duì)信息物理系統(tǒng)的故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，在此基礎(chǔ)量化風(fēng)險(xiǎn)建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。有專家提出了評(píng)估cpps脆弱性的有效中心距離指標(biāo)。然而，現(xiàn)有脆弱指標(biāo)大多未考慮信息物理耦合特性。且現(xiàn)有研究主要針對(duì)高壓電網(wǎng)，對(duì)于配電網(wǎng)建模以及脆弱度指標(biāo)的研究較為有限，仍缺乏實(shí)用可靠的衡量指標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供了一種有源配電網(wǎng)脆弱線路辨識(shí)方法,解決現(xiàn)有技術(shù)存在的對(duì)信息物理耦合特性的研究有限、脆弱線路識(shí)別準(zhǔn)確率低等問題。

2、本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種有源配電網(wǎng)脆弱線路辨識(shí)方法，所述方法包括：

4、構(gòu)建有源配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)的模型，所述模型包括信息節(jié)點(diǎn)和信息線路的全部信息；

5、計(jì)算所述有源配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)的信息節(jié)點(diǎn)重要度與信息線路重要度；

6、根據(jù)所述信息節(jié)點(diǎn)重要度以及各信息節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)資源，計(jì)算各信息節(jié)點(diǎn)間的線路綜合度數(shù)；

7、根據(jù)信息線路的信息計(jì)算所述有源配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)的線路綜合負(fù)荷沖擊脆弱度；

8、根據(jù)信息線路的信息和對(duì)應(yīng)的信息線路重要度，計(jì)算線路綜合故障脆弱度；

9、根據(jù)指標(biāo)變異程度確定線路綜合度數(shù)、線路綜合負(fù)荷沖擊脆弱度、線路綜合故障脆弱度的權(quán)重；

10、根據(jù)所述線路綜合度數(shù)、線路綜合負(fù)荷沖擊脆弱度、線路綜合故障脆弱度的權(quán)重，計(jì)算每條信息線路的理想貼近度，按照所述理想貼近度排序，辨識(shí)脆弱線路。

11、進(jìn)一步的，所述信息節(jié)點(diǎn)重要度與信息線路重要度計(jì)算方式包括：

12、第i個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的重要度di為節(jié)點(diǎn)相連的邊的數(shù)量，邊為節(jié)點(diǎn)兩兩之間的連接；

13、信息線路l重要度為：

14、

15、式中，σst表示節(jié)點(diǎn)t和節(jié)點(diǎn)s間的最短路徑總數(shù)；σst(eij)表示節(jié)點(diǎn)t與節(jié)點(diǎn)s間的所有最短路徑中經(jīng)過邊eij的最短路徑數(shù)目。

16、進(jìn)一步的，所述線路綜合度數(shù)計(jì)算方式包括：

17、配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i，j之間的線路l的綜合度數(shù)

18、其中，qi，qj分別為節(jié)點(diǎn)i，j對(duì)應(yīng)的信息節(jié)點(diǎn)的綜合度數(shù)，qi＝dipz,i，qj＝djpz,j；

19、式中，di、dj為節(jié)點(diǎn)i、j對(duì)應(yīng)的信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)；pz,i、pz,j為節(jié)點(diǎn)i、j處的電力資源：

20、pz,i＝pg,i+pl,i

21、pz,j＝pg,j+pl,j

22、式中，pg,i、pg,j為節(jié)點(diǎn)i、j處的分布式電源出力，pl,i為物理節(jié)點(diǎn)i、j處的負(fù)荷量。

23、進(jìn)一步的，所述線路綜合負(fù)荷沖擊脆弱度計(jì)算方式包括：

24、lll＝λl·lsl·bl；

25、其中，λl為物理網(wǎng)絡(luò)中線路l分級(jí)，lsl為物理網(wǎng)絡(luò)中線路l的潮流增量嚴(yán)重度，bl為物理網(wǎng)絡(luò)中線路l對(duì)應(yīng)的信息線路邊介數(shù)。

26、進(jìn)一步的，所述，物理網(wǎng)絡(luò)線路l分級(jí)方法包括：

27、從母線開始的每一條饋線，以饋線線路上的分支節(jié)點(diǎn)數(shù)目作為配電線路的重要級(jí)別，設(shè)定以母線開始的線路初始等級(jí)為一，每搜索到一條分支節(jié)點(diǎn)，就將分支節(jié)點(diǎn)之前的線路等級(jí)增加一。

28、進(jìn)一步的，所述線路l的潮流增量嚴(yán)重度lsl計(jì)算方式包括：

29、

30、

31、||sl||∞＝max(|sl1|,|sl2|,|sl3|…|slm|)

32、式中，m為配電系統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目，sli為潮流增量嚴(yán)重度，用其構(gòu)成m維列向量sl，||sl||1為m維列向量sl的1-范數(shù)；||sl||∞為m維列向量sl的∞-范數(shù)。

33、進(jìn)一步的，所述潮流增量嚴(yán)重度的確定方式包括：

34、定義正常工作狀態(tài)下某線路l的狀態(tài)為0狀態(tài)，定義當(dāng)節(jié)點(diǎn)i發(fā)生單位負(fù)荷沖擊時(shí)，線路l的狀態(tài)變?yōu)閕狀態(tài)，則：

35、

36、式中，i＝1，2…m，，δpli為線路l從0狀態(tài)到i狀態(tài)的潮流增量。

37、進(jìn)一步的，所述線路綜合故障脆弱度計(jì)算方式包括：

38、

39、式中，n為物理網(wǎng)絡(luò)中的線路總數(shù)；δpl(i)為當(dāng)線路l發(fā)生故障后，第i條線路的潮流損失值，按以下方式計(jì)算：

40、δpl(i)＝p0(i)-pl(i)；

41、式中，p0(i)為正常工況下線路i傳輸?shù)挠泄β?，pl(i)為線路l斷線后線路i傳輸?shù)挠泄β省?/p>

42、進(jìn)一步的，所述線路綜合度數(shù)、線路綜合負(fù)荷沖擊脆弱度、線路綜合故障脆弱度的權(quán)重計(jì)算方式包括：

43、

44、式中，j＝1時(shí)，wj＝w1為線路綜合度數(shù)的權(quán)重；j＝2時(shí)，wj＝w2為線路綜合負(fù)荷沖擊脆弱度的權(quán)重，j＝3時(shí)，wj＝w3為線路綜合故障脆弱度的權(quán)重，gj為指標(biāo)變異程度；

45、指標(biāo)變異程度確定方法包括：

46、定義xij為第i條線路的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)(i＝1，2，3，...m；j＝1,2,3)。建立評(píng)價(jià)矩陣x為{xij}m×3為：

47、

48、進(jìn)行指標(biāo)的正向化：

49、

50、式中，bij為xij的正向化指標(biāo)。

51、進(jìn)一步的，所述計(jì)算每條信息線路的理想貼近度，按照所述理想貼近度排序，辨識(shí)脆弱線路具體包括：

52、計(jì)算線路綜合度數(shù)、線路綜合負(fù)荷沖擊脆弱度、線路綜合故障脆弱度的加權(quán)規(guī)范矩陣為：

53、zij＝bijwj；

54、式中，zij為加權(quán)規(guī)范矩陣；

55、利用加權(quán)規(guī)范矩陣對(duì)不同的指標(biāo)進(jìn)行定義：

56、

57、式中，為正理想解，負(fù)理想解；

58、計(jì)算各條評(píng)價(jià)線路在加權(quán)矩陣下的正負(fù)理想解對(duì)應(yīng)歐式距離為：

59、

60、式中，分別為正負(fù)理想解對(duì)應(yīng)的歐氏距離；

61、計(jì)算被評(píng)價(jià)線路的理想貼近度：

62、

63、式中，ci為理想貼近度且滿足0≤ci≤1；

64、按照貼近度進(jìn)行排序，ci越趨近于1，線路在所給標(biāo)準(zhǔn)中的契合度越好，表明該條線路的脆弱度越大，完成脆弱線路的篩選。

65、本發(fā)明的有益效果在于：

66、(1)本發(fā)明構(gòu)建了含有分布式電源的配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)模型，并提出了配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)的脆弱線路辨識(shí)指標(biāo)，反映了物理網(wǎng)絡(luò)中分布式電源、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，負(fù)荷沖擊以及故障下系統(tǒng)的響應(yīng)特性。

67、(2)本發(fā)明提出的基于物理節(jié)點(diǎn)對(duì)信息節(jié)點(diǎn)的供能特性的脆弱線路評(píng)價(jià)方法，通過建立評(píng)價(jià)指標(biāo)以及熵權(quán)topsis評(píng)價(jià)模型，有效的識(shí)別出信息物理系統(tǒng)中的脆弱線路，對(duì)配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)保障線路安全運(yùn)行具有指導(dǎo)意義。