一種信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法
【專利摘要】一種信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法。其首先針對(duì)信息系統(tǒng)建立設(shè)備靜態(tài)連接模型和信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型，然后，考慮信息系統(tǒng)設(shè)備靜態(tài)連接的故障和信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸質(zhì)量的不可靠(包括傳輸偏差、傳輸延時(shí)和傳輸路由錯(cuò)誤)運(yùn)用蒙特卡洛方法模擬微電網(wǎng)物理?信息系統(tǒng)的運(yùn)行，以平均缺供電量和失負(fù)荷概率為指標(biāo)，分析計(jì)算信息系統(tǒng)的不可靠對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行的影響。最后針對(duì)信息系統(tǒng)設(shè)備靜態(tài)連接的故障和信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸?shù)馁|(zhì)量進(jìn)行微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性靈敏度分析。該方法能找出對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響較大的信息系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)并為微電網(wǎng)系統(tǒng)的精細(xì)化規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供科學(xué)建議。
【專利說(shuō)明】
一種信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性 影響的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 信息系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要的支撐作用。然而，信息系 統(tǒng)自身出現(xiàn)的故障也會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，隨著電氣物理系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的耦合關(guān) 系日益密切，信息系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)可靠性的影響不能忽視。因此，分析信息系統(tǒng)與電氣物理 系統(tǒng)的耦合關(guān)系，量化信息系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的影響，甄別并改善電氣物理-信息 系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。
[0003] 微電網(wǎng)作為一種小型的發(fā)配用電系統(tǒng)，是一種深度融合計(jì)算、通信以及控制技術(shù) 的物理-信息系統(tǒng)。微電網(wǎng)的物理系統(tǒng)包括分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷等電 氣設(shè)備;信息系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器、狀態(tài)檢測(cè)器、控制器、通信設(shè)備以及高性能計(jì)算決策設(shè) 備等信息設(shè)備。為充分且有效地協(xié)調(diào)微電網(wǎng)內(nèi)各類發(fā)電、儲(chǔ)能以及負(fù)荷的功率平衡關(guān)系，微 電網(wǎng)需要依靠安全可靠的信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各電氣設(shè)備的信息，并基于一定的策略為相關(guān) 受控設(shè)備下達(dá)命令執(zhí)行信息，以保證整個(gè)微電網(wǎng)的電壓和頻率的穩(wěn)定，同時(shí)支撐實(shí)現(xiàn)面向 經(jīng)濟(jì)調(diào)度等目標(biāo)的微電網(wǎng)能量管理和運(yùn)行優(yōu)化，信息系統(tǒng)一旦發(fā)生故障將很有可能極大地 影響微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004] 關(guān)于信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)可靠性影響的研究也已經(jīng)出現(xiàn)，有些研究人員指出微電網(wǎng) 中通信控制終端的損壞會(huì)導(dǎo)致其所控制的設(shè)備退出運(yùn)行，該研究只考慮了信息設(shè)備與電氣 設(shè)備的靜態(tài)耦合關(guān)系，但微電網(wǎng)中的負(fù)荷、分布式電源出力的不確定性較大，不同時(shí)刻、不 同信息設(shè)備的信息系統(tǒng)故障對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的影響效果可能有很大不同，因此需要在 模擬微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行的基礎(chǔ)上，分析信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影 響的分析方法。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法 包括按順序執(zhí)行的下列步驟：
[0007] 步驟1)建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備靜態(tài)連接模型：首先，為信息系統(tǒng)中信息設(shè)備建立 靜態(tài)連接矩陣;然后，基于上述靜態(tài)連接矩陣，運(yùn)用深度優(yōu)先搜索算法，為信息系統(tǒng)中信息 設(shè)備建立通信路徑，最終得到信息設(shè)備靜態(tài)連接模型；
[0008] 步驟2)建立信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型：在步驟1)建立好的通信路徑上，考慮 信息包在通信路徑的傳輸過(guò)程中的傳輸偏差、傳輸延時(shí)和傳輸路由錯(cuò)誤三種情況，為信息 包在信息系統(tǒng)的傳播建立動(dòng)態(tài)傳輸模型；
[0009] 步驟3)模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài):考慮微電網(wǎng)負(fù)荷、電源出力的 不確定性，利用步驟1)獲得的通信路徑，采用步驟2)獲得的信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型，運(yùn)用蒙特 卡洛方法模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；
[0010]步驟4)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)和靈敏度分析:通過(guò)步驟3)模擬運(yùn)行后采集的平均 缺供電量和失負(fù)荷概率作為可靠性指標(biāo)，分析計(jì)算信息系統(tǒng)的不可靠對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行的影 響，最后針對(duì)信息系統(tǒng)中信息設(shè)備靜態(tài)連接的不可靠和信息包傳輸質(zhì)量的不可靠進(jìn)行微電 網(wǎng)運(yùn)行靈敏度分析。
[0011]在步驟1)中，所述的建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備靜態(tài)連接模型的方法包括如下步驟：
[0012] 步驟1.1)建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備的靜態(tài)連接矩陣：
[0013] 將信息系統(tǒng)中每個(gè)信息設(shè)備定義為節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)信息設(shè)備的連接關(guān)系定義為邊，將 通信網(wǎng)絡(luò)中的所有信息設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，確認(rèn)信息設(shè)備之間的連接關(guān)系，建立靜態(tài)連接矩陣 A，那么若節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j相連，貝ljAij = l，否則Aij = 0;
[0014] 步驟1.2)基于上述靜態(tài)連接矩陣A，運(yùn)用深度優(yōu)先搜索算法為信息設(shè)備建立通信 路徑。
[0015] 在步驟1.2)中，所述的基于靜態(tài)連接矩陣A，利用深度優(yōu)先搜索算法為信息設(shè)備建 立通信路徑的方法包括如下步驟：
[0016] 步驟1.2.1)運(yùn)用蒙特卡洛模擬法，判斷步驟1.1)中獲得的靜態(tài)連接矩陣A中信息 設(shè)備是否出現(xiàn)故障，若此時(shí)有信息設(shè)備故障，則下一步執(zhí)行步驟1.2.2);否則，下一步執(zhí)行 步驟 1.2.3);
[0017] 步驟1.2.2)從靜態(tài)連接矩陣A中剔除存在故障的信息設(shè)備所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)的行 與列，從而形成無(wú)故障信息設(shè)備靜態(tài)連接矩陣；
[0018] 步驟1.2.3)運(yùn)用DFS算法為該信息系統(tǒng)中無(wú)故障的信息設(shè)備建立通信路徑，去除 冗余通道，以確保每?jī)蓚€(gè)信息設(shè)備間只有一條通信路徑并保持通暢；
[0019] 步驟1.2.4)輸出無(wú)冗余的簡(jiǎn)化通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，最終得到該信息系統(tǒng)中信息設(shè)備的 靜態(tài)連接模型。
[0020] 在步驟2)中，所述的建立信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型的方法包括如下步驟：
[0021 ]步驟2.1)建立信息包模型：
[0022] 假設(shè)在時(shí)刻t待分析的通信網(wǎng)絡(luò)中有一信息包S需要通過(guò)信息系統(tǒng)中的信息設(shè)備 i，最終到達(dá)信息設(shè)備k，借鑒信息通信領(lǐng)域數(shù)據(jù)包的概念，可以將信息包模型表示為 S嚇風(fēng)
[0023] 步驟2.2)利用上述信息包模型建立信息系統(tǒng)信息包傳輸誤差模型：
[0024] 設(shè)信息包傳輸過(guò)程中的有效載荷，即信息包的第一部分的傳輸誤差概率為 報(bào)頭信息，即信息包的第二部分的傳輸誤差概率為誤差量為時(shí)刻t的函數(shù)ei(t)，e2 (t)，則考慮信息傳輸誤差后，信息設(shè)備i輸出的信息按照式(1)、（ 2)計(jì)算：
[0025] S[nJ (/) = S[, (V) -int(rand(0,1) - )x (/) (1)
[0026] k，=k_int(rand(0, l)-Perr〇r2) Xe2(t) (2)
[0027] 步驟2.3)利用上述信息包模型建立信息傳輸延時(shí)模型：
[0028] 設(shè)信息傳輸過(guò)程中信息包的傳輸延時(shí)概率為PerrQrt，延時(shí)量為時(shí)刻t的函數(shù)et(t)， 則信息包通過(guò)信息設(shè)備i后的輸出用式(3)計(jì)算：
[0029] (r-int( rand(0J) ~ Perron )X (0) = (T) (^)
[0030] 綜合步驟2.2)中的信息包傳輸誤差模型和步驟2.3)中的信息包傳輸延時(shí)模型，得 到當(dāng)信息包S通過(guò)信息設(shè)備i時(shí)的輸出狀況：
[0031 ] S[p,(i -ini(rand(0.1)-i^,,)j = 5；; (/)--int(rand(0.)xe,(/) (4)
[0032] k，=k_int(rand(0, l)-Perr〇r2) Xe2(t) (5)
[0033] 式(4)、（5)稱為傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F。
[0034] 在步驟3)中，所述的運(yùn)用蒙特卡洛方法模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài) 的方法包括如下步驟：
[0035] 5.1)信息采集過(guò)程：由信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集器和狀態(tài)檢測(cè)器采集微電網(wǎng)中電氣 設(shè)備的電量和狀態(tài)信息(如電壓、電流等電量信息和電機(jī)、開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信息），形成信息包S;
[0036] 5.2)信息上傳過(guò)程:通過(guò)步驟1)建立的通信路徑以及步驟2)建立的信息包動(dòng)態(tài)傳 輸模型，即利用上述傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F進(jìn)行信息上傳；
[0037] 5.3)信息處理與決策過(guò)程:在信息設(shè)備的通信路徑和動(dòng)態(tài)傳輸都正常的情況下， 信息包S被傳輸?shù)轿㈦娋W(wǎng)中央控制器，微電網(wǎng)中央控制器通過(guò)調(diào)度人員設(shè)定的微電網(wǎng)運(yùn)行 目標(biāo)處理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行，并形成每個(gè)微電網(wǎng)中電氣設(shè)備的命令信息包Sset;
[0038] 5.4)命令下傳過(guò)程:通過(guò)步驟1)建立的通信路徑以及步驟2)建立的信息包動(dòng)態(tài)傳 輸模型，即利用上述傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F將命令信息包S se3t傳回相應(yīng)的微電網(wǎng)電氣設(shè)備 中；
[0039] 5.5)命令執(zhí)行過(guò)程:微電網(wǎng)電氣設(shè)備依據(jù)信息包Sset完成相應(yīng)的運(yùn)行調(diào)整動(dòng)作。
[0040] 在步驟4)中，所述的微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)和靈敏度分析包括如下步驟：
[0041 ]步驟4.1)可靠性指標(biāo)計(jì)算：
[0042]微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)L0LP的計(jì)算公式如下：
[0043]
[0044]
[0045]
[0046] eensjPlolpi*別是第i個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)下蒙特卡洛模擬微電網(wǎng)運(yùn)行后采集的平均缺 供電量和失負(fù)荷概率，η為蒙特卡洛模擬次數(shù)，將每次采集的指標(biāo)累計(jì)并做平均處理，得到 所研究的微電網(wǎng)系統(tǒng)在信息系統(tǒng)的影響下的可靠性指標(biāo)；
[0047]步驟4.2)靈敏度分析：
[0048] 依次改變各個(gè)信息設(shè)備的可靠性參數(shù)，包括可靠率、有效載荷傳輸誤差概率、信息 報(bào)頭傳輸誤差概率和傳輸延時(shí)概率，計(jì)算相應(yīng)參數(shù)下的微電網(wǎng)可靠性指標(biāo)，就能夠分析出 信息系統(tǒng)中哪個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)微電網(wǎng)可靠性的影響最大。
[0049] 本發(fā)明提供的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法，首先針對(duì)信息系統(tǒng) 建立設(shè)備靜態(tài)連接模型和信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型，然后，考慮信息系統(tǒng)設(shè)備靜態(tài)連接的故障 和信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸質(zhì)量的不可靠(包括傳輸偏差、傳輸延時(shí)和傳輸路由錯(cuò)誤)運(yùn)用 蒙特卡洛方法模擬微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)的運(yùn)行，以平均缺供電量(EENS)和失負(fù)荷概率 (LOLP)為指標(biāo)，分析計(jì)算信息系統(tǒng)的不可靠對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行的影響。最后針對(duì)信息系統(tǒng)設(shè)備 靜態(tài)連接的故障和信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸?shù)馁|(zhì)量進(jìn)行微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性靈敏度分析。該 方法能找出對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響較大的信息系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)并為微電網(wǎng)系統(tǒng)的精細(xì)化 規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供科學(xué)建議。
【附圖說(shuō)明】
[0050] 圖1為本發(fā)明提供的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法流程圖。
[0051] 圖2為信息系統(tǒng)中信息設(shè)備連接關(guān)系圖；
[0052]圖3為基于DFS算法的信息設(shè)備通信路徑建立方法流程圖；
[0053]圖4為已建立好的信息設(shè)備通信路徑；
[0054]圖5為基于蒙特卡洛方法的微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)的整體運(yùn)行示意圖；
[0055]圖6為獨(dú)立微電網(wǎng)示意圖；
[0056]圖7為實(shí)施例中信息系統(tǒng)的信息設(shè)備連接關(guān)系圖；
[0057]圖8為蒙特卡洛模擬收斂過(guò)程圖；
[0058] 圖9為信息包動(dòng)態(tài)傳輸質(zhì)量對(duì)可靠性的影響靈敏度分析圖；
[0059] 圖10為信息終端可靠率對(duì)靈敏度的影響分析圖；
[0060] 圖11為通信線路可靠率對(duì)靈敏度的影響分析圖；
[0061] 圖12為交換機(jī)可靠率對(duì)靈敏度的影響分析圖；
【具體實(shí)施方式】
[0062] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響 的分析方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0063] 如圖1所示，本發(fā)明提供的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法包括按 順序執(zhí)行的下列步驟：
[0064]步驟1)建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備靜態(tài)連接模型：首先，為信息系統(tǒng)中信息設(shè)備建立 靜態(tài)連接矩陣;然后，基于上述靜態(tài)連接矩陣，運(yùn)用深度優(yōu)先搜索(DFS)算法，為信息系統(tǒng)中 信息設(shè)備建立通信路徑，最終得到信息設(shè)備靜態(tài)連接模型；
[0065] 步驟2)建立信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型：在步驟1)建立好的通信路徑上，考慮 信息包在通信路徑的傳輸過(guò)程中的傳輸偏差、傳輸延時(shí)和傳輸路由錯(cuò)誤三種情況，為信息 包在信息系統(tǒng)的傳播建立動(dòng)態(tài)傳輸模型；
[0066] 步驟3)模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài):考慮微電網(wǎng)負(fù)荷、電源出力的 不確定性，利用步驟1)獲得的通信路徑，采用步驟2)獲得的信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型，運(yùn)用蒙特 卡洛方法模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；
[0067] 步驟4)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)和靈敏度分析:通過(guò)步驟3)模擬運(yùn)行后采集的平均 缺供電量(EENS)和失負(fù)荷概率(L0LP)作為可靠性指標(biāo)，分析計(jì)算信息系統(tǒng)的不可靠對(duì)微電 網(wǎng)運(yùn)行的影響，最后針對(duì)信息系統(tǒng)中信息設(shè)備靜態(tài)連接的不可靠和信息包傳輸質(zhì)量的不可 靠進(jìn)行微電網(wǎng)運(yùn)行靈敏度分析。
[0068] 在步驟1)中，所述的建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備靜態(tài)連接模型的方法包括如下步驟：
[0069]步驟1.1)建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備的靜態(tài)連接矩陣：
[0070]此步驟的目的是運(yùn)用靜態(tài)連接矩陣A描述信息系統(tǒng)中各個(gè)信息設(shè)備之間的連接關(guān) 系，為信息系統(tǒng)通信路徑的建立提供拓?fù)浠A(chǔ)。具體過(guò)程如下：
[0071] 將信息系統(tǒng)中每個(gè)信息設(shè)備定義為節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)信息設(shè)備的連接關(guān)系定義為邊。如 圖2所示，在信息系統(tǒng)中，微電網(wǎng)中央控制器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和控制整個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)行，交換機(jī)負(fù) 責(zé)微電網(wǎng)中信息的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)，信息通信方式為光纖通信。該系統(tǒng)是一個(gè)環(huán)形通信網(wǎng)絡(luò)，將 通信網(wǎng)絡(luò)中的所有信息設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，確認(rèn)信息設(shè)備之間的連接關(guān)系，建立靜態(tài)連接矩陣 A，那么若節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j相連，則A^ = l，否則牝=0?，F(xiàn)以圖2為例說(shuō)明靜態(tài)連接矩陣建立過(guò) 程，其中微電網(wǎng)中央控制器、光纖1、交換機(jī)1等信息設(shè)備均表示為節(jié)點(diǎn)，分別編號(hào)為1、2、 3……。1號(hào)設(shè)備(微電網(wǎng)中央控制器)與2號(hào)設(shè)備(光纖1)直接相連，表示為A 12 = A21 = 1;交換 機(jī)1與交換機(jī)4不直接相連，則表示為Α37 = Α73 = 0。圖2中共包含16個(gè)信息設(shè)備，則該靜態(tài)連 接矩陣A為16X16矩陣。
[0072] 步驟1.2)基于上述靜態(tài)連接矩陣A，運(yùn)用深度優(yōu)先搜索算法為信息設(shè)備建立通信 路徑：
[0073] 此步驟的目的是剔除步驟1.1)獲得的靜態(tài)連接矩陣A中可能存在故障的信息設(shè) 備，為無(wú)故障的信息設(shè)備建立通信路徑?，F(xiàn)實(shí)中的信息網(wǎng)絡(luò)的通信路徑通常存在冗余，兩點(diǎn) 之間保持順暢通信的通信路徑可能有多條，其中一條通信路徑上的信息設(shè)備損壞可能并不 影響這兩點(diǎn)之間的正常通信，因此，需要在得到信息設(shè)備靜態(tài)連接矩陣和通信網(wǎng)絡(luò)中所有 信息設(shè)備是否處于故障狀態(tài)的基礎(chǔ)上，為信息系統(tǒng)的信息設(shè)備建立通信路徑。
[0074] 深度優(yōu)先搜索(Depth First Search，DFS)算法是圖論中的經(jīng)典算法，利用深度優(yōu) 先搜索算法可以產(chǎn)生目標(biāo)圖的相應(yīng)拓?fù)渑判虮?，利用拓?fù)渑判虮砜梢苑奖愕亟鉀Q很多相關(guān) 的圖論問(wèn)題，本發(fā)明利用DFS算法查找并建立各個(gè)信息設(shè)備之間的通信路徑。
[0075] 如圖3所示，在步驟1.2)中，所述的基于靜態(tài)連接矩陣A，利用深度優(yōu)先搜索算法為 信息設(shè)備建立通信路徑的方法包括如下步驟：
[0076] 步驟1.2.1)運(yùn)用蒙特卡洛模擬法，判斷步驟1.1)中獲得的靜態(tài)連接矩陣A中信息 設(shè)備是否出現(xiàn)故障，若此時(shí)有信息設(shè)備故障，則下一步執(zhí)行步驟1.2.2);否則，下一步執(zhí)行 步驟 1.2.3);
[0077] 步驟1.2.2)從靜態(tài)連接矩陣A中剔除存在故障的信息設(shè)備所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)的行 與列，從而形成無(wú)故障信息設(shè)備靜態(tài)連接矩陣；
[0078]步驟1.2.3)運(yùn)用DFS算法為該信息系統(tǒng)中無(wú)故障的信息設(shè)備建立通信路徑，去除 冗余通道，以確保每?jī)蓚€(gè)信息設(shè)備間只有一條通信路徑并保持通暢；
[0079] 步驟1.2.4)輸出無(wú)冗余的簡(jiǎn)化通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，最終得到該信息系統(tǒng)中信息設(shè)備的 靜態(tài)連接模型。
[0080] 現(xiàn)利用上述通信路徑建立方法對(duì)圖2中的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)化:有冗余的靜態(tài)連接 矩陣A已經(jīng)求得，現(xiàn)假設(shè)交換機(jī)2與光纖6(兩個(gè)信息設(shè)備的編號(hào)分別為6和12)出現(xiàn)故障并退 出運(yùn)行，那么靜態(tài)連接矩陣A中第6行第6列與第12行第12列需要剔除，并運(yùn)用上述提出的通 信路徑建立方法，得到最終能夠正常運(yùn)行的簡(jiǎn)化通信網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示。6號(hào)設(shè)備和12號(hào)設(shè)備 為故障設(shè)備，已經(jīng)被剔除;4號(hào)設(shè)備和15號(hào)設(shè)備為經(jīng)過(guò)DFS算法分析后無(wú)法與通信網(wǎng)絡(luò)中其 它部分形成完整路由的設(shè)備，因此無(wú)法參與正常通信；其余設(shè)備為可以正常運(yùn)行并參與通 信的設(shè)備?？梢钥闯觯捎诃h(huán)狀結(jié)構(gòu)具備冗余通道，盡管其中一個(gè)交換機(jī)出現(xiàn)故障，14號(hào)和 16號(hào)設(shè)備仍然能夠與節(jié)點(diǎn)1即1號(hào)設(shè)備(微電網(wǎng)中央控制器)保持通信通暢，從而保持正常運(yùn) 行。但15號(hào)設(shè)備由于光纖6出現(xiàn)故障而無(wú)法與微電網(wǎng)中央控制器保持通信，從而退出運(yùn)行。
[0081] 若要模擬信息系統(tǒng)的運(yùn)行除了需要知道信息設(shè)備的連接關(guān)系和設(shè)備的通信路徑 (即步驟1中的信息系統(tǒng)設(shè)備靜態(tài)連接模型）外，還需要知道信息在通信路徑中的動(dòng)態(tài)傳輸 狀態(tài)，下面通過(guò)步驟2)為信息在通信路徑中的動(dòng)態(tài)傳輸狀態(tài)進(jìn)行建模：
[0082] 在步驟2)中，所述的建立信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型的方法包括如下步驟： [0083]步驟2 · 1)建立信息包模型：
[0084] 假設(shè)在時(shí)刻t待分析的通信網(wǎng)絡(luò)中有一信息包S需要通過(guò)信息系統(tǒng)中的信息設(shè)備 i，最終到達(dá)信息設(shè)備k，借鑒信息通信領(lǐng)域數(shù)據(jù)包(Packet)的概念，可以將信息包模型表示 為 灸]。.
[0085] 該信息包模型中共含有兩部分信息，第一部分為有效載荷，即需要傳輸?shù)男畔⒘?值，如電壓、電流的量、開(kāi)關(guān)變化量等;第二部分為報(bào)頭信息，包含信息包si.?最終需要送 達(dá)的地址，即信息設(shè)備k的地址，該地址可能是微電網(wǎng)中央控制器的地址，也有可能是某個(gè) 信息設(shè)備的通信地址，視運(yùn)行過(guò)程中信息傳輸?shù)那闆r而定。
[0086] 若信息包S在通過(guò)信息設(shè)備i時(shí)發(fā)生了傳輸擾動(dòng)，則信息包模型中的 兩部分信息都有可能因?yàn)閿_動(dòng)而變化，從而在信息包S通過(guò)信息設(shè)備i后，信息包模型變?yōu)?下面具體分析通信路徑質(zhì)量問(wèn)題對(duì)信息包的影響，主要包括信息傳輸?shù)恼` 差和信息傳輸?shù)难訒r(shí)兩種情況。
[0087] 步驟2.2)利用上述信息包模型建立信息系統(tǒng)信息包傳輸誤差模型：
[0088] 信息包傳輸過(guò)程中需要考慮信息傳輸?shù)恼`差，設(shè)信息包傳輸過(guò)程中的有效載荷 (信息包的第一部分）的傳輸誤差概率為Perrorl，報(bào)頭信息（信息包的第二部分）的傳輸誤差 概率為FWcxr2,誤差量為時(shí)刻t的函數(shù)ei(t)，e 2(t)，則考慮信息傳輸誤差后，信息設(shè)備i輸出 的信息按照式(1)、（2)計(jì)算：
[0089] SinJ (/) = (/) -inl:(rand(0,1) - )xe] (/) (1)
[0090] k，=k_int(rand(0, l)-Perr〇r2) Xe2(t) (2)
[0091 ] 式（1)、（2)中的rand(0,1)產(chǎn)生0~1之間的隨機(jī)數(shù)，int為取整函數(shù)，通過(guò)比較rand (〇，1)和誤差概率的大小來(lái)判斷所傳輸?shù)男畔⑹欠駮?huì)產(chǎn)生誤差。例如設(shè)1^^^ = 〇.2,在一次 信息傳輸過(guò)程中，若產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)為0.8,則ei(t)前面的系數(shù)為0,說(shuō)明此時(shí)傳輸過(guò)程不產(chǎn) 生誤差，若產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)為0.15,則取整函數(shù)int輸出的值為-1，證明此時(shí)傳輸過(guò)程產(chǎn)生誤 差；
[0092] 步驟2.3)利用上述信息包模型建立信息傳輸延時(shí)模型：
[0093] 同理，設(shè)信息傳輸過(guò)程中信息包的傳輸延時(shí)概率為Perrcirt，延時(shí)量為時(shí)刻t的函數(shù) et(t)，則信息包通過(guò)信息設(shè)備i后的輸出用式(3)計(jì)算：
[0094] Cd (rand(OJ) -)x^(/)) = ,V；; (/) (3)
[0095] 若式(3)中et(t)前面的系數(shù)為-1，則表示信息設(shè)備i直到t+et(t)的時(shí)刻才能輸出 信息包S，在t至t+e t(t)這段時(shí)間里不會(huì)輸出信息，從而產(chǎn)生了信息傳輸延時(shí);若式(3)中et (t)前面的系數(shù)為0,則表示該傳輸過(guò)程不產(chǎn)生延時(shí)，信息設(shè)備i在t時(shí)刻就會(huì)輸出信息包s。
[0096] 綜合步驟2.2)中的信息包傳輸誤差模型和步驟2.3)中的信息包傳輸延時(shí)模型，就 可以得到當(dāng)信息包S通過(guò)信息設(shè)備i時(shí)的輸出狀況：
[0097] (/ -ini(rand(0.1)-11,,,,,)) = S[, (/) -int( riind(0.)XcJi 0)
[0098] k，=k_int(rand(0, l)-Perr〇r2) Xe2(t) (5)
[0099] 式(4)、（5)稱為傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F，其綜合考慮了信息設(shè)備故障、信息包傳 輸誤差和信息傳輸延時(shí)的因素;這樣首先應(yīng)用步驟1)為信息傳輸構(gòu)建一條通信路徑，然后 就可以通過(guò)步驟2)中的式(4)、（5)建立信息包在這條通信路徑的動(dòng)態(tài)傳輸模型了。
[0100] 為了得到微電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性指標(biāo)，需要進(jìn)行多次微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)的運(yùn)行 模擬，將每次模擬得到的可靠性指標(biāo)進(jìn)行加和平均就會(huì)得到最終的微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性指 標(biāo)。
[0101] 如圖5所示，在步驟3)中，所述的運(yùn)用蒙特卡洛方法模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系 統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的方法包括如下步驟：
[0102] 5.1)信息采集過(guò)程：由信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集器和狀態(tài)檢測(cè)器采集微電網(wǎng)中電氣 設(shè)備的電量和狀態(tài)信息(如電壓、電流等電量信息和電機(jī)、開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信息），形成信息包S;
[0103] 5.2)信息上傳過(guò)程:通過(guò)步驟1)建立的通信路徑以及步驟2)建立的信息包動(dòng)態(tài)傳 輸模型，即利用上述傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F進(jìn)行信息上傳；
[0104] 5.3)信息處理與決策過(guò)程:在信息設(shè)備的通信路徑和動(dòng)態(tài)傳輸都正常的情況下， 信息包S被傳輸?shù)轿㈦娋W(wǎng)中央控制器，微電網(wǎng)中央控制器通過(guò)調(diào)度人員設(shè)定的微電網(wǎng)運(yùn)行 目標(biāo)處理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行，并形成每個(gè)微電網(wǎng)中電氣設(shè)備的命令信息包S set;
[0105] 5.4)命令下傳過(guò)程:通過(guò)步驟1)建立的通信路徑以及步驟2)建立的信息包動(dòng)態(tài)傳 輸模型，即利用上述傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F將命令信息包S se3t傳回相應(yīng)的微電網(wǎng)電氣設(shè)備 中；
[0106] 5.5)命令執(zhí)行過(guò)程:微電網(wǎng)電氣設(shè)備依據(jù)信息包Sse3t完成相應(yīng)的運(yùn)行調(diào)整動(dòng)作。
[0107] 在模擬微電網(wǎng)的物理-信息系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，信息系統(tǒng)的故障(包括信息設(shè)備故障 導(dǎo)致的通信路徑中斷、傳輸誤差、延時(shí)導(dǎo)致的信息包傳輸失真)很可能影響微電網(wǎng)的電力供 需平衡，從而影響微電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。因此，需要評(píng)估微電網(wǎng)在信息系統(tǒng)有可能發(fā)生故障的 情況下的運(yùn)行可靠性。
[0108] 在步驟4)中，所述的微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)和靈敏度分析包括如下步驟：
[0109] 步驟4.1)可靠性指標(biāo)計(jì)算：
[0110] 微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)(L0LP)的計(jì)算公式如下：
[0114] eensjPlolpi*別是第i個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)下蒙特卡洛模擬微電網(wǎng)運(yùn)行后采集的平均缺
[0111]
[0112] 1 供電量和失負(fù)荷概率，η為蒙特卡洛模擬次數(shù)，將每次采集的指標(biāo)累計(jì)并做平均處理，就可 得到所研究的微電網(wǎng)系統(tǒng)在信息系統(tǒng)的影響下的可靠性指標(biāo)。
[0115] 步驟4.2)靈敏度分析：
[0116] 靈敏度分析旨在找出影響微電網(wǎng)運(yùn)行的信息系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，表1給出了在模擬微 電網(wǎng)的物理-信息系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中信息系統(tǒng)中信息設(shè)備可靠性參數(shù)，以表1數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依 次改變各個(gè)信息設(shè)備的可靠性參數(shù)(包括可靠率、有效載荷傳輸誤差概率、信息報(bào)頭傳輸誤 差概率和傳輸延時(shí)概率），計(jì)算相應(yīng)參數(shù)下的微電網(wǎng)可靠性指標(biāo)，就能夠分析出信息系統(tǒng)中 哪個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)微電網(wǎng)可靠性的影響最大，從而為微電網(wǎng)的精細(xì)化規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供科 學(xué)建議。
[0117] 表1信息系統(tǒng)中信息設(shè)備可靠性參數(shù)
[0118]
[0119] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述：
[0120] 圖6為獨(dú)立微電網(wǎng)示意圖，該獨(dú)立微電網(wǎng)有兩條母線，母線1接有負(fù)荷和微型燃?xì)?輪機(jī)MG。微型燃?xì)廨啓C(jī)MG受能量管理系統(tǒng)調(diào)度，是該微電網(wǎng)中的穩(wěn)定出力，該獨(dú)立微電網(wǎng)提 供電壓頻率支撐，最大和最小出力分別為l〇〇kW和10kW。設(shè)定負(fù)荷為波動(dòng)負(fù)荷，其概率分布 為平均值50kW的隨機(jī)分布。母線2上接有蓄電池 B和風(fēng)力發(fā)電機(jī)WT，蓄電池 B的容量為 500kWh，最大出力為10kW。風(fēng)力發(fā)電機(jī)WT最大出力為50kW。設(shè)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)WT出力為威布爾 分布。分布式電源與負(fù)荷均設(shè)有控制器(LC和MC)，這些控制器實(shí)時(shí)采集微電網(wǎng)物理系統(tǒng)中 各個(gè)電氣設(shè)備的電量和狀態(tài)信息，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)上傳到信息系統(tǒng)的微電網(wǎng)中央控制器 (MGCC)中，MGCC根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行策略和采集到的信息為所有電氣設(shè)備下達(dá)指令如負(fù)荷切削 設(shè)定、分布式電源出力設(shè)定、分布式電源啟停設(shè)定等等，這些指令通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到各個(gè) 控制器中被執(zhí)行。
[0121] 步驟1)建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備靜態(tài)連接模型
[0122] 用步驟1)的方法為圖6所示微電網(wǎng)的信息系統(tǒng)建立靜態(tài)連接矩陣A，并運(yùn)用深度優(yōu) 先搜索算法為信息設(shè)備建立通信路徑(如圖7所示）。
[0123] 步驟2)建立信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型
[0124] 用式(4)、（5)，基于步驟1)建立的信息設(shè)備通信路徑，為信息系統(tǒng)中信息包傳輸?shù)?動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行建模。
[0125] 步驟3)模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)：
[0126] 微電網(wǎng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源以及儲(chǔ)能設(shè)備的優(yōu)化調(diào)度，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定、經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行，本發(fā)明選擇硬充電策略作為該獨(dú)立微電網(wǎng)的運(yùn)行策略，其實(shí)微電網(wǎng)運(yùn)行策略多樣， 本發(fā)明研究重點(diǎn)關(guān)注的是信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行的影響，所研究的方法也適用于其它運(yùn)行 策略。如圖5所示采用非序貫蒙特卡洛方法模擬微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)的運(yùn)行并應(yīng)用年平均 失負(fù)荷概率(LOLP)和年平均缺供電量(EENS)來(lái)評(píng)估信息系統(tǒng)對(duì)該微電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可靠性的 影響。
[0127] 步驟4)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)和靈敏度分析
[0128] 步驟4.1)可靠性指標(biāo)計(jì)算：
[0129] 以1小時(shí)為基本步長(zhǎng)，圖8為蒙特卡洛模擬5000年運(yùn)行得到的年平均失負(fù)荷量 (EENS)和年平均失負(fù)荷概率(L0LP)的變化曲線，可以看出計(jì)算過(guò)程收斂，得到年平均失負(fù) 荷量為1302.7kWh，年平均失負(fù)荷概率為0.336%。雖然信息系統(tǒng)傳輸信息的可靠性達(dá)到了 99.99%，誤差控制在3%以內(nèi)，信息設(shè)備的可靠性也達(dá)到了99%，但由于信息系統(tǒng)和電力系 統(tǒng)的高度耦合，信息系統(tǒng)即使發(fā)生很小的誤差或延時(shí)都有可能引起命令執(zhí)行的不準(zhǔn)確，從 而破壞電力系統(tǒng)的供需平衡。而一旦信息系統(tǒng)信息設(shè)備發(fā)生故障，該通信路徑又沒(méi)有備份 的冗余通道，其后果可能是部分電氣系統(tǒng)直接退出運(yùn)行，這會(huì)導(dǎo)致更大的事故發(fā)生。
[0130] 步驟4.2)靈敏度分析：
[0131] 在通信路徑質(zhì)量對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的靈敏度分析中，令有效載荷的傳輸誤 差概率Perrorl、報(bào)頭信息（傳輸路由錯(cuò)誤）的傳輸誤差概率和信息包的傳輸延時(shí)概率 Perrort從原始算例中的0.0001逐漸增加到0.001，觀察微電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的變化情況。如圖9 所示：
[0132] 從圖中可以分析出，傳輸誤差、延時(shí)、路由錯(cuò)誤對(duì)失負(fù)荷概率的影響效果一致，而 對(duì)失負(fù)荷量的影響差別較大。路由錯(cuò)誤對(duì)失負(fù)荷量的影響最大，因?yàn)槁酚善魍峭ㄐ畔?統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，一旦傳輸路由出現(xiàn)錯(cuò)誤，信息無(wú)法到達(dá)正確的電氣部分，那么相當(dāng)于整個(gè)傳 輸鏈條失去作用，對(duì)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)有較大影響。而傳輸誤差對(duì)系統(tǒng)可靠性影響最小，因 為信息的傳輸誤差控制在3%以內(nèi)，僅僅會(huì)影響一小部分的供需平衡，因此相對(duì)影響較小。
[0133] 考慮通信終端、傳輸線、交換機(jī)三種信息設(shè)備的故障對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響;令三種 設(shè)備的故障率λ逐漸增大到10倍，觀察可靠性指標(biāo)的變化情況。
[0134] 圖10-圖12顯示了信息系統(tǒng)設(shè)備故障率對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響靈敏度，信息終 端故障率對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行年缺供電量的靈敏度為111 4.45kW/ (次年），通信線路對(duì)系統(tǒng)年缺電量 的靈敏度為496.038kWA次年），路由器故障率對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行年缺供電量的靈敏度為 2371.749kW/(次年），由此可以看出，在如圖7的樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)故障對(duì)微電網(wǎng)可靠性的 影響最大，因?yàn)樵跇?shù)形結(jié)構(gòu)中，交換機(jī)是各個(gè)通信線路的交匯點(diǎn)，如果交匯節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障， 則會(huì)導(dǎo)致多條通信線路退出運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的供電影響較大。另外，控制終端的不可靠對(duì) 微電網(wǎng)運(yùn)行的缺電量貢獻(xiàn)最大，交換機(jī)次之，原因是控制終端的可靠性相對(duì)較低，且數(shù)量較 多，一旦某一個(gè)控制終端退出運(yùn)行，其控制的電氣設(shè)備也退出運(yùn)行，結(jié)果會(huì)對(duì)微電網(wǎng)影響較 大。而實(shí)際運(yùn)行中交換機(jī)的故障率較小，因此盡管交換機(jī)的靈敏度最大，但是由于其運(yùn)行可 靠性高，因此故障率極低，所以，實(shí)際運(yùn)行中因?yàn)榻粨Q機(jī)故障而導(dǎo)致缺供電的情況相比于控 制終端故障少。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法，其特征在于:所述的信息系統(tǒng) 對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟： 步驟1)建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備靜態(tài)連接模型：首先，為信息系統(tǒng)中信息設(shè)備建立靜態(tài) 連接矩陣;然后，基于上述靜態(tài)連接矩陣，運(yùn)用深度優(yōu)先搜索算法，為信息系統(tǒng)中信息設(shè)備 建立通信路徑，最終得到信息設(shè)備靜態(tài)連接模型； 步驟2)建立信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型：在步驟1)建立好的通信路徑上，考慮信息 包在通信路徑的傳輸過(guò)程中的傳輸偏差、傳輸延時(shí)和傳輸路由錯(cuò)誤三種情況，為信息包在 信息系統(tǒng)的傳播建立動(dòng)態(tài)傳輸模型； 步驟3)模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài):考慮微電網(wǎng)負(fù)荷、電源出力的不確 定性，利用步驟1)獲得的通信路徑，采用步驟2)獲得的信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型，運(yùn)用蒙特卡洛 方法模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)； 步驟4)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)和靈敏度分析:通過(guò)步驟3)模擬運(yùn)行后采集的平均缺供 電量和失負(fù)荷概率作為可靠性指標(biāo)，分析計(jì)算信息系統(tǒng)的不可靠對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行的影響，最 后針對(duì)信息系統(tǒng)中信息設(shè)備靜態(tài)連接的不可靠和信息包傳輸質(zhì)量的不可靠進(jìn)行微電網(wǎng)運(yùn) 行靈敏度分析。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法，其特征在于： 在步驟1)中，所述的建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備靜態(tài)連接模型的方法包括如下步驟： 步驟1.1)建立信息系統(tǒng)信息設(shè)備的靜態(tài)連接矩陣： 將信息系統(tǒng)中每個(gè)信息設(shè)備定義為節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)信息設(shè)備的連接關(guān)系定義為邊，將通信 網(wǎng)絡(luò)中的所有信息設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，確認(rèn)信息設(shè)備之間的連接關(guān)系，建立靜態(tài)連接矩陣Ajp 么若節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j相連，貝1JAi j = 1，否則Ai j = O; 步驟1.2)基于上述靜態(tài)連接矩陣A，運(yùn)用深度優(yōu)先搜索算法為信息設(shè)備建立通信路徑。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法，其特征在于： 在步驟1.2)中，所述的基于靜態(tài)連接矩陣A，利用深度優(yōu)先搜索算法為信息設(shè)備建立通信路 徑的方法包括如下步驟： 步驟1.2.1)運(yùn)用蒙特卡洛模擬法，判斷步驟1.1)中獲得的靜態(tài)連接矩陣A中信息設(shè)備 是否出現(xiàn)故障，若此時(shí)有信息設(shè)備故障，則下一步執(zhí)行步驟1.2.2);否則，下一步執(zhí)行步驟 1.2.3)； 步驟1.2.2)從靜態(tài)連接矩陣A中剔除存在故障的信息設(shè)備所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)的行與 列，從而形成無(wú)故障信息設(shè)備靜態(tài)連接矩陣； 步驟1.2.3)運(yùn)用DFS算法為該信息系統(tǒng)中無(wú)故障的信息設(shè)備建立通信路徑，去除冗余 通道，以確保每?jī)蓚€(gè)信息設(shè)備間只有一條通信路徑并保持通暢； 步驟1.2.4)輸出無(wú)冗余的簡(jiǎn)化通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌罱K得到該信息系統(tǒng)中信息設(shè)備的靜態(tài) 連接模型。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法，其特征在于： 在步驟2)中，所述的建立信息系統(tǒng)信息包動(dòng)態(tài)傳輸模型的方法包括如下步驟： 步驟2.1)建立信息包模型： 假設(shè)在時(shí)刻t待分析的通信網(wǎng)絡(luò)中有一信息包S需要通過(guò)信息系統(tǒng)中的信息設(shè)備i，最 終到達(dá)信息設(shè)備k，借鑒信息通信領(lǐng)域數(shù)據(jù)包的概念，可以將信息包模型表示為步驟2.2)利用上述信息包模型建立信息系統(tǒng)信息包傳輸誤差模型： 設(shè)信息包傳輸過(guò)程中的有效載荷，即信息包的第一部分的傳輸誤差概率為報(bào)頭 信息，即信息包的第二部分的傳輸誤差概率為P_r2,誤差量為時(shí)刻t的函數(shù)ei(t)，e 2(t)，則 考慮信息傳輸誤差后，信息設(shè)備i輸出的信息按照式(1 )、（2)計(jì)算：k'=k-int(rand(0，l)-Perr〇r2) Xe2(t) (2) 步驟2.3)利用上述信息包模型建立信息傳輸延時(shí)模型： 設(shè)信息傳輸過(guò)程中信息包的傳輸延時(shí)概率為Perrort，延時(shí)量為時(shí)刻t的函數(shù)et(t)，則信 息包通過(guò)信息設(shè)備i后的輸出用式(3)計(jì)算： Slnd ((- int (rand(0,1) - )xe, (/)) = Si, (? (3) 綜合步驟2.2)中的信息包傳輸誤差模型和步驟2.3)中的信息包傳輸延時(shí)模型，得到當(dāng) 信息包S通過(guò)信息設(shè)備i時(shí)的輸出狀況： (J -in^ (~Κ·η,")) = K (1)-in^(i'and(0.1) )xc, (I) (4) k'=k-int(rand(0,l)-Perr〇r2) Xe2(t) (5) 式(4)、（5)稱為傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法，其特征在于： 在步驟3)中，所述的運(yùn)用蒙特卡洛方法模擬微電網(wǎng)物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的方法包 括如下步驟： 5.1) 信息采集過(guò)程：由信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集器和狀態(tài)檢測(cè)器采集微電網(wǎng)中電氣設(shè)備 的電量和狀態(tài)信息(如電壓、電流等電量信息和電機(jī)、開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信息），形成信息包S; 5.2) 信息上傳過(guò)程:通過(guò)步驟1)建立的通信路徑以及步驟2)建立的信息包動(dòng)態(tài)傳輸模 型，即利用上述傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F進(jìn)行信息上傳； 5.3) 信息處理與決策過(guò)程:在信息設(shè)備的通信路徑和動(dòng)態(tài)傳輸都正常的情況下，信息 包S被傳輸?shù)轿㈦娋W(wǎng)中央控制器，微電網(wǎng)中央控制器通過(guò)調(diào)度人員設(shè)定的微電網(wǎng)運(yùn)行目標(biāo) 處理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行，并形成每個(gè)微電網(wǎng)中電氣設(shè)備的命令信息包S set; 5.4) 命令下傳過(guò)程:通過(guò)步驟1)建立的通信路徑以及步驟2)建立的信息包動(dòng)態(tài)傳輸模 型，即利用上述傳輸路徑動(dòng)態(tài)傳輸函數(shù)F將命令信息包S se3t傳回相應(yīng)的微電網(wǎng)電氣設(shè)備中； 5.5) 命令執(zhí)行過(guò)程:微電網(wǎng)電氣設(shè)備依據(jù)信息包Sse3t完成相應(yīng)的運(yùn)行調(diào)整動(dòng)作。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性影響的分析方法，其特征在于： 在步驟4)中，所述的微電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)和靈敏度分析包括如下步驟： 步驟4.1)可靠性指標(biāo)計(jì)算： 微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)LOLP的計(jì)算公式如下：eensdPlolpi*別是第i個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)下蒙特卡洛模擬微電網(wǎng)運(yùn)行后采集的平均缺供電 量和失負(fù)荷概率，η為蒙特卡洛模擬次數(shù)，將每次采集的指標(biāo)累計(jì)并做平均處理，得到所研 究的微電網(wǎng)系統(tǒng)在信息系統(tǒng)的影響下的可靠性指標(biāo)； 步驟4.2)靈敏度分析： 依次改變各個(gè)信息設(shè)備的可靠性參數(shù)，包括可靠率、有效載荷傳輸誤差概率、信息報(bào)頭 傳輸誤差概率和傳輸延時(shí)概率，計(jì)算相應(yīng)參數(shù)下的微電網(wǎng)可靠性指標(biāo)，就能夠分析出信息 系統(tǒng)中哪個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)微電網(wǎng)可靠性的影響最大。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK105932775SQ201610345230
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】羅鳳章, 王成山, 張?zhí)煊? 王蕭宇, 邢秦浩, 周天
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)