[发明专利]一种考虑信息系统不可靠的综合能源系统可靠性评估方法

说明书

本发明提出一种考虑信息系统不可靠的综合能源系统可靠性评估方法。该方法建立了综合能源信息物理系统模型，定义了信息物理子系统的概念，并分别利用复杂网络理论和能源集线器技术建立信息系统静态模型和物理系统数学模型。该方法提出了一种适用于综合能源信息物理系统的可靠性评价指标，基于马尔科夫过程蒙特卡洛法建立信息物理子系统多时段状态概率模型。利用提出的可靠性评价指标同时考虑系统供能水平，分析不同故障情况下，信息系统不可靠对综合能源系统可靠性的影响，以及系统可靠性对不同信息设备的敏感程度。所得结果可为综合能源信息物理系统在设计规划、运行维护等阶段提供参考依据，具有一定的工程意义。

技术领域

本发明涉及一种考虑信息系统不可靠的综合能源系统可靠性评估方法，属于综合能源信 息物理领域。

背景技术

信息物理系统(Cyber-physical System，CPS)将物理系统和信息系统深度融合，更加智 能地解决物理设备之间的协调运行以及控制问题。信息物理技术对工业和科技的发展具有重 大意义，2007年美国科学技术咨询委员会明确建议将其列为国家研究投入的优先领域。目前 针对电力信息物理系统的研究，主要集中在控制方法、融合建模、可靠性分析等几个方面， 其中建立电力信息物理系统模型是研究的热点。目前的研究成果对信息物理技术的发展具有 重要意义，但其研究对象主要是电力系统，对综合能源系统的研究较少。

综合能源系统将多种能源进行有机协调和优化，打破了传统能源单独运行的局限性，实 现多能源互济、能源梯度利用，对于提高系统运行效率、能源利用、促进可再生能源消纳等 具有重要意义。与电力信息物理系统不同，综合能源信息物理系统在传统综合能源系统的基 础上利用先进的互联网技术实现信息流与能量流的传输与共享，形成包含多个复杂网络的系 统。系统中信息设备失效会影响相应通信系统中信息数据的传输，造成物理设备的误动作或 拒动作，影响整个系统的可靠性。因此，研究信息系统不可靠对物理系统的影响非常必要。

发明内容

本发明是以综合能源系统为背景，提出一种考虑信息系统不可靠的综合能源系统可靠性 评估方法。

一种考虑信息系统不可靠的综合能源系统可靠性评估方法，所述方法首先建立综合能源 信息物理系统模型，定义信息物理子系统的概念，并分别利用复杂网络理论和能源集线器技 术建立信息系统静态模型和物理系统数学模型。其次，提出了一种适用于综合能源信息物理 系统的可靠性评价指标，基于马尔科夫过程蒙特卡洛法建立信息物理子系统多时段状态概率 模型。最后，利用提出的可靠性评价指标同时考虑系统供能水平，计算不同故障情况下，信 息系统不可靠对综合能源系统可靠性的影响，以及系统可靠性对不同信息设备的敏感程度。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

上述考虑信息系统不可靠的综合能源系统可靠性评估方法，所述方法首先建立综合能源 信息物理系统模型，定义信息物理子系统的概念，并分别利用复杂网络理论和能源集线器技 术建立信息系统静态模型和物理系统数学模型。具体方法如下：

综合能源信息物理系统模型及信息物理子系统的定义为：

如图1所示建立了一个典型综合能源信息物理系统，信息系统由相应信息与通信设备、 网络协议、软件和拓扑等构成，且信息网络为TCP传输协议的工业以太网；物理系统包括能 源生产及耦合设备、储能设备、负荷等。如图2所示，将物理设备及与之对应的传感器、控 制器、服务器定义为信息物理子系统。在子系统中传感器负责采集物理设备状态(如输出功 率等)，并将其上传至服务器中，服务器生成决策结果后将其下发至控制器，控制器生成控制 指令作用于物理设备。

信息系统静态模型为：

首先，对于含有n个信息设备的综合能源信息物理系统，定义信息设备状态矩阵

I＝[I₁ … I_k … I_n] (1)