半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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  • 智能电网的信息物理韧性评估与增强
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    • 考虑多层耦合特性的电力信息物理系统建模方法

      2021, 45(3):83-91. DOI: 10.7500/AEPS20200109004

      摘要 (191) HTML (160) PDF 1.17 M (729) 评论 (0) 收藏

      摘要:从信息物理融合的角度出发,综合考虑电力网、通信网和信息网的关联关系和耦合特性,提出了一种电力信息物理系统分层建模方法。首先,提出了考虑多层耦合特性的电力信息物理系统三层模型框架。然后,基于电网稳态潮流方程,考虑通信传输过程和信息决策过程,对电力网、通信网和信息网进行了分层次建模。针对信息网的监控功能和信息流的传递方向不同,建立了负责信息传递的上行/下行通信通道模型,再以网间接口模型关联电力网、通信网和信息网,推导出考虑多层耦合的电力信息物理系统一体化模型,显现了电力网、通信网和信息网的功能关系。最后,用IEEE 9节点和39节点系统构建的电力信息物理系统模型,基于潮流计算和拓扑分析方法,以最小切负荷为优化目标,定量推演信息网的感知决策过程和模型参数的变化对电网运行状态的影响,验证了所提出建模方法的有效性,适用于分析网络攻击、连锁故障演化机理等场景。

    • 智能变电站信息物理融合可靠性评估方法

      2021, 45(3):102-110. DOI: 10.7500/AEPS20200316001

      摘要 (187) HTML (179) PDF 1.09 M (771) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能变电站具备信息物理融合系统特征,其可靠性评估应从信息物理系统视角展开。分析了智能变电站物理侧和信息侧的可靠性因素及其相互影响,提出了考虑设备重要度的二次设备可靠性指标和考虑传输数据可靠性的通信链路可靠性指标,并给出了设备重要度的层次分析模型;指出智能变电站可靠性评估应考虑电网扰动和复杂运行状态对量测信息正确性的影响,且信息侧及信息-物理交互影响对智能变电站可靠性影响的问题可以转换为测量和控制报文可靠性对断路器动作可靠性影响的分析问题,进而提出了考虑信息侧影响和信息-物理交互影响的断路器等效可靠性计算方法;在此基础上,给出了基于贝叶斯网络的智能变电站可靠性评估方法。最后,通过算例验证了文中方法的合理性。

    • 电力系统自动发电控制网络攻击与防御研究现状与展望

      2021, 45(3):3-14. DOI: 10.7500/AEPS20200331013

      摘要 (352) HTML (645) PDF 1.36 M (1027) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力系统网络层与物理层的深度耦合使得电力系统遭受网络攻击的风险不断上升。自动发电控制(AGC)系统是电力系统少数的人员干预较少的闭环控制系统之一,其对于维持电力系统最基本的功率平衡、频率稳定有重要作用。现有研究表明,网络攻击可以改变AGC的控制效果,甚至破坏电力系统。针对AGC的网络攻击引起了各界的广泛关注。鉴于此,文中从攻击形式、攻击变量、攻击检测与防御角度,总结归纳了AGC系统网络攻击的研究现状,分析了典型的攻击及防御案例,并讨论了针对AGC系统网络攻防的措施。最后,对AGC系统网络攻击与防御的后续研究方向进行了展望。

    • 容忍阶段性故障的协同网络攻击引发电网级联故障预警方法

      2021, 45(3):24-32. DOI: 10.7500/AEPS20200411003

      摘要 (188) HTML (140) PDF 1.14 M (804) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了准确预警由协同网络攻击引发的电网级联故障(CFCC),提出了一种容忍阶段性故障的预警方法。首先,通过分析CFCC预警的目标,提出阶段性故障容忍的原则并论述基于该原则的CFCC预警原理。然后,设计容忍阶段性故障的CFCC预警方法。该方法依据预警初始时刻的网络攻击观测序列辨识各种潜在CFCC以构造预警解集合。文中利用动态计算的网络攻击预测误差与阶段性故障观测误差作为预警的信息物理协同判据,这样可以逐渐缩小预警解集合的规模以判别CFCC类型及演化趋势,并分析该方法对CFCC主动防御有效性的提升。最后,通过典型CFCC仿真与预警的实验结果验证了该方法的有效性。

    • 配电网信息物理系统可靠性的精细化建模与评估

      2021, 45(3):92-101. DOI: 10.7500/AEPS20200427004

      摘要 (250) HTML (154) PDF 1.21 M (983) 评论 (0) 收藏

      摘要: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。

    • 极端自然灾害下电力信息物理系统韧性增强策略

      2021, 45(3):40-48. DOI: 10.7500/AEPS20200430020

      摘要 (226) HTML (282) PDF 1.11 M (804) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力系统在极端灾害下维持并恢复正常功能的能力取决于其韧性。考虑信息系统与电力系统的相互影响,提出了一种电力信息物理系统应对极端自然灾害的韧性增强策略。首先,建立了电力信息物理系统的极端自然灾害防御框架,展示在信息物理环境下的决策控制技术。在此基础上,提出电网预防分区方法,在预测防护阶段依据故障概率和拓扑连通度进行电网分区。然后,提出支路有功调整方法,用于降低灾害抵御阶段线路开断导致的支路功率越限和系统失稳的风险。针对灾后恢复,提出信息系统和电力系统协同恢复方法,以恢复停电负荷和故障线路。修改的新英格兰测试系统仿真结果表明,所提策略能够有效降低灾害风险,加快信息物理系统的恢复进度。

    • 提升电力信息物理系统韧性的通信网鲁棒优化方法

      2021, 45(3):68-75. DOI: 10.7500/AEPS20200430022

      摘要 (216) HTML (195) PDF 1.30 M (767) 评论 (0) 收藏

      摘要:依赖于先进信息技术的现代电力系统是典型的信息物理系统。电力信息物理系统不仅在业务层面存在能量流与信息流的耦合,在网架拓扑层面,物理电网和电力通信网因采用光纤复合架空地线等也存在高度的耦合特性,因此存在着故障跨空间传播的风险。为提高电力信息物理系统的韧性,基于建立的信息流及通信网模型,文中定义了一种考虑信息-物理耦合的信息流关联负荷度指标及通信网关联负荷度指标,并提出了一种面向极端场景下电力信息物理系统韧性的通信网鲁棒优化方法。该优化方法可用于电力通信网中与负荷相关的传输网层面关键业务,将重要的信息分配到更可靠的链路上,实现极端场景下电力信息物理系统韧性的提升。基于中国广东电网的实际算例系统验证了所提方法的有效性,该方法已初步应用于广东电网原型系统。

    • 配电网信息物理故障的耦合度计算方法

      2021, 45(3):76-82. DOI: 10.7500/AEPS20200430025

      摘要 (193) HTML (202) PDF 978.06 K (762) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电网信息物理系统(CPSDN)中信息系统和物理系统深度耦合,使得信息和物理故障可以相互耦合对配电网的运行造成影响。文中提出一种配电网信息物理故障的耦合度计算方法,从故障危害的角度评估信息与物理系统间的耦合程度。首先,在分析信息物理协同攻击(CCPA)对CPSDN影响的基础上,综合考虑攻击造成的故障危害及节点的防护水平,给出故障概率的计算方法。然后,通过节点耦合度(CDBN)对异构系统节点间故障的相关程度进行计算,并基于CDBN来计算节点与系统间耦合度(CDBNS)、系统间耦合度(CDBS)。最后,以一个包含3条馈线的配电系统作为算例,验证了所提计算方法的合理性和有效性。

    • 面向互动需求响应的虚假数据注入攻击及其检测方法

      2021, 45(3):15-23. DOI: 10.7500/AEPS20200505006

      摘要 (232) HTML (161) PDF 1.17 M (1107) 评论 (0) 收藏

      摘要:在互动需求响应(IDR)框架下,对需求侧虚假数据注入(FDI)攻击的脆弱性进行分析,凝练了对用户能量管理系统(UEMS)的攻击过程。首先,采用主从博弈建立了针对IDR的FDI攻击模型,并证明其斯塔克伯格均衡存在且唯一。提出了一种基于分布式事件触发机制与机器学习的攻击检测方法,事件触发机制在UEMS中执行,系统检测在能量零售商(ER)中基于长短期记忆网络(LSTM)进行。最后,通过实例分析验证了所提方法的有效性。

    • 不确定环境下含云计算数据中心的电网韧性增强调度

      2021, 45(3):49-57. DOI: 10.7500/AEPS20200509008

      摘要 (203) HTML (150) PDF 1.12 M (842) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决飓风来临前路径不确定时输电线路随机故障等带来的难题,提出了适用于含云计算数据中心的电网韧性增强日前调度策略,并将其构建为两阶段风险规避的分布鲁棒优化问题。以飓风对输电线路的时空影响为出发点,采用蒙特卡洛模拟获得飓风路径不确定时线路的离散故障集合,并构建基于L1距离度量的分布鲁棒模糊集合。然后,在日前调度中,对机组和数据中心进行优化以平衡经济性和电网韧性,并采用追索问题量化其对日间调度的影响,形成两阶段优化问题。随后,对优化问题进行确定性转换与解耦求解。最后,以含4个数据中心的IEEE-RTS系统为测试算例,验证了所提韧性增强策略应对模糊不确定性的有效性。

    • 面向弹性提升的智能配电网远动开关优化配置模型

      2021, 45(3):33-39. DOI: 10.7500/AEPS20200524001

      摘要 (247) HTML (204) PDF 1013.39 K (740) 评论 (0) 收藏

      摘要:信息物理系统的深度融合为配电网动态、远程控制提供了技术支持。远动开关(RCS)可以在配电网遭受极端事件攻击后隔离故障,缩小故障区范围,参与网络重构恢复负荷。提出了RCS的鲁棒优化配置模型,在规划阶段完成配置RCS,以实现遭受极端事件后配电网失负荷损失最小化。基于防御-攻击-防御(DAD)框架,在第1层,规划人员确定RCS配置方案。针对规划后的系统,在第2层,攻击者寻找最严重的攻击方式。在第3层,运行人员考虑N-K的多重故障传播影响,通过RCS隔离故障并重构网络形成由分布式电源供电的微电网恢复负荷。3层相交互以提升配电网在最严重攻击方式下的负荷恢复效果。采用列约束生成算法求解模型,通过改进IEEE 37节点系统验证了模型的有效性。

    • 计及通信失效的输电系统信息物理协同恢复策略

      2021, 45(3):58-67. DOI: 10.7500/AEPS20200811001

      摘要 (168) HTML (112) PDF 1.11 M (831) 评论 (0) 收藏

      摘要:为应对输电系统信息物理复合故障,提出了一种计及通信系统失效的信息物理协同恢复策略。首先,基于发电机、电力线路与负荷的故障特性,综合考虑了系统频率、节点电压、线路容量等安全约束,构建了物理系统的恢复模型。然后,提出了一种基于通信网络拓扑的信息系统恢复策略。接着,考虑信息系统故障给发电机出力调节、电力线路投运以及负荷恢复可能造成的延时,建立了物理系统恢复与信息系统恢复的交互模型。经过对潮流线性化处理,上述3个模型被整合为一个混合整数二阶锥规划模型。最后,以IEEE 30节点标准电力系统为基础构建了输电信息物理系统算例,来说明所提方法的可行性与有效性。算例结果表明,所提出的协同恢复策略能有效避免信息物理恢复操作不协调引起的二次停电,从而加快负荷恢复、降低停电损失。

    • 特约主编寄语

      2021, 45(3):1-2. DOI: 10.7500/AEPS20201211006

      摘要 (115) HTML (101) PDF 426.54 K (601) 评论 (0) 收藏

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