[发明专利]一种考虑多重信息因素的ECPS连锁故障风险评估方法

摘要

本发明公开了一种考虑多重信息因素的ECPS连锁故障风险评估方法，主要包括：步骤一、求解考虑多重信息因素的信息系统控制功能可靠性，包括对信息系统硬件装置因素可靠性进行建模、对信息系统软件因素可靠性进行建模、对信息系统人员因素可靠性进行建模和基于状态空间法求解控制功能可靠性；步骤二、分析电力信息物理系统连锁故障的发生机理；步骤三、建立电力信息物理系统连锁故障搜索方法并计算系统风险。现有技术中针对电力信息物理系统连锁故障风险评估的难点在于建立信息系统可靠性模型和研究电力信息物理系统连锁故障的发生机理。本发明风险评估能够应用于优选最佳电力通信网络拓扑方案、辅助制定降低系统风险措施等方面。

主权项

1.一种考虑多重信息因素的ECPS连锁故障风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、求解考虑多重信息因素的信息系统控制功能可靠性，包括：1‑1)对信息系统硬件装置因素可靠性进行建模：首先，将工作站、交换机、智能电子设备与相应的设备应用软件融合等效为串联的等效失效模型，然后，结合信息系统拓扑结构得到控制功能可靠性框图，信息系统硬件等效失效率λ_h通过串并联网络分析计算得到；1‑2)对信息系统软件因素可靠性进行建模：信息系统软件包括操作系统、电网控制系统软件和设备应用软件，其中，设备应用软件融入到通信设备中，并采用Logarithmic exponential模型模拟信息系统软件可靠性，Logarithmic exponential模型软件失效率λ_s0为：λ_s0＝λ₀exp(‑kε)                          (1)式(1)中：λ₀为初始故障概率；k为故障减少率系数；ε为系统运行中累计发现的错误；将电网控制系统软件和操作系统等效为串联系统失效模型，并采用串并联网络分析计算计算所述串联系统失效模型的软件等效失效率λ_s；1‑3)对信息系统人员因素可靠性进行建模：采用两参数威布尔分布拟合人员失效率λ_p：式(2)和式(3)中：t为响应时间；T_0.5为人员完成某项任务所用中值时间；α、β分别为认知行为模型尺度、形状因素；1‑4)基于状态空间法求解控制功能可靠性：设：①信息系统硬件、软件及人员失效相互独立；②信息系统硬件、软件、人员处于运行稳定期，而且相应的失效率视为常数；③对于工作站、交换机、智能电子设备及其通讯线路的失效包括可自检硬件失效和不可自检硬件失效，整个信息系统硬件的自检概率为C，可自检硬件失效的硬件失效修复率为μ₁；不可自检硬件失效的硬件失效修复率为μ₂；软件等效失效模型的修复率为μ₃；人员操作失误的修复率为μ₄；设：控制功能在控制功能可用、可自检硬件失效、不可自检硬件失效、软件等效失效、人员失效状态的平稳状态概率为P(n)＝[P₀,P₁,P₂,P₃,P₄]                         (4)式(4)中，P₀,P₁,P₂,P₃,P₄分别表示控制功能可用、可自检硬件失效、不可自检硬件失效、软件等效失效、人员失效状态的平稳状态概率；平稳状态转移矩阵P为：联立式(6)和式(7)：P(n)P＝0                              (6)得控制功能的可用率P₀：步骤二、确定电力信息物理系统连锁故障的发生机理，包括：2‑1)分析电力信息物理系统连锁故障模式：电力信息物理系统连锁故障包括两种：一是电力系统原发故障引起的连锁故障；二是信息系统故障通过信息‑电力作用传递到电力系统，引起电力系统发生故障，进而形成跨空间的电力信息物理系统连锁故障；2‑2)以断路器为作用接口，信息‑电力作用关系：控制功能失效包括拒动和误动，断路器控制功能失效导致的拒动发生在运行方式调整时，断路器控制功能失效导致误动中的误合情况发生时，断路器控制功能失效导致所属线路断开；2‑3)建立考虑控制功能失效的线路可靠性模型：U'＝U(U_c,fP_0,f)(U_c,tP_0,t)                      (9)式(9)中：U'为考虑控制功能作用后的线路可用率；U为不考虑控制功能作用时线路的可用率；U_c,f、U_c,t分别为线路首末两端断路器的可用率；P_0,f、P_0,t分别为线路首末两端断路器控制功能的可用率；2‑4)最终得到电力信息物理系统连锁故障的发生机理；步骤三、建立电力信息物理系统连锁故障搜索方法并计算系统风险，包括：3‑1)选择初始故障线路；3‑2)断开故障线路，计算系统潮流；3‑3)判断是否有线路潮流过载，若有，断开过载线路，进入步骤3‑4)；若无，则搜索结束，调用最优潮流程序计算系统风险指标；3‑4)判断是否出现潮流不收敛或系统解列，若否，返回步骤3‑3)；若是，则搜索结束，调用最优潮流程序计算系统风险指标；上述步骤3‑3)和步骤3‑4)所使用的风险指标相同，包括连锁故障概率P_cf和期望负荷损失量EENS，其中：连锁故障概率P_cf式(10)中：S为单元件故障集，p_i为故障i发生的概率，F_i为表征故障i发生是否会导致连锁故障的标志，如果搜索过程中故障支路总数超过3条，则认为系统发生了连锁故障，令F_i＝1，否则F_i＝0；期望负荷损失量EENS，单位为MWh/y，式(11)中：C_i为故障i发生所导致的切负荷量；评估时间的单位为小时，评估时间为1年。