發(fā)布時間：2020-06-03 15:20

【摘要】：電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)(cyber-physical power system,CPPS)是智能電網(wǎng)的發(fā)展方向和表現(xiàn)形式,亦是支撐能源互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。CPPS中信息層與物理層的緊密耦合與實時交互在提高電力系統(tǒng)運行水平的同時也帶來新的挑戰(zhàn)。信息層與物理層的相互作用關(guān)系成為故障風險跨空間傳播的通道。信息層單側(cè)失效會削弱電網(wǎng)可靠性,同時也可能由于天氣災(zāi)害、人為攻擊等原因?qū)е挛锢韺优c信息層同時出現(xiàn)失效,引發(fā)后果嚴重的連鎖故障,威脅電網(wǎng)的實時運行。由此可見,研究信息層失效對物理層電網(wǎng)長期運行可靠性的影響,建立信息物理連鎖故障模型并提出緩解策略,對理解CPPS信息-物理作用機理與實施CPPS背景下的故障風險管控具有重要理論價值和現(xiàn)實意義。本文具體從電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)模型與可靠性評估,基于改進滲流理論的連鎖故障建模以及多維度連鎖故障緩解策略等方面展開研究,主要總結(jié)如下:(1)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論,建立信息層與物理層的靜態(tài)拓撲模型;基于信息流和能量流分析,建立信息層與物理層動態(tài)運行模型。將系統(tǒng)狀態(tài)劃分為安全狀態(tài)、警示狀態(tài)、緊急狀態(tài)和極端狀態(tài),進而從系統(tǒng)運行狀態(tài)的維度佐證了本文研究的必要性。(2)針對信息層的保護控制與監(jiān)視感知兩類主要功能,考慮信息層關(guān)鍵設(shè)備的拓撲連接關(guān)系,通過可靠性框圖(reliability block diagram,RBD)計算功能可靠性。繼而提出融合信息層功能失效的物理層關(guān)鍵設(shè)備多狀態(tài)馬可夫鏈模型,實現(xiàn)信息層功能與對應(yīng)物理層設(shè)備的解耦。通過非序貫蒙特卡洛模擬法評估電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)的可靠性。(3)基于改進滲流理論,提出電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)連鎖故障模型。將連鎖故障的動態(tài)發(fā)展描述為故障在信息層、物理層交替?zhèn)鞑U大的多階段過程,從動態(tài)和靜態(tài)兩方面闡述連鎖故障中信息層與物理層的交互機理。對故障在信息層的傳播建模,考慮信息上行傳輸和下行傳輸?shù)难訒r和擁塞;對故障在物理層的傳播建模,考慮潮流特性及安全控制。綜合系統(tǒng)拓撲完整性及運行安全特性定義了故障脆弱度指標。應(yīng)用提出的連鎖故障模型,對不同場景下的CPPS連鎖故障進行對比分析,實現(xiàn)對故障發(fā)展的精確描述。(4)在上述工作的基礎(chǔ)上,提出多維度連鎖故障緩解策略。從信息層信息流控制維度,提出基于SDN(software-defined networks)的信息層OpenFlow動態(tài)路由優(yōu)化方案,提高信息的完整性和實時準確性。從物理層能量流控制維度,在安全控制中融合UPFC(unified power flow controller),增加物理層控制變量種類和數(shù)量,并應(yīng)用McCormick'senvelopes算法實現(xiàn)求解。從系統(tǒng)控制管理架構(gòu)維度,提出基于 ADMM(alternating direction method of multipliers)的多區(qū)域自治分布式安全控制算法。最后通過測試系統(tǒng)模擬,驗證了連鎖故障緩解策略的可行性和有效性。
【圖文】：

、息層信息流控制維度。提出基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（ｓｏｆｔ－ｄｅｆｉｎｅｄ息層ＯｐｃｎＦｌｏｗ動態(tài)路由優(yōu)化方案，縮短信息層傳輸延時，緩由于延時超過端到端往返延時（ｒｏｕｎｄ邋ｔｒｉｐ邋ｔｉｍｅ，邋ＲＴＴ）閾值而丟中心信息的完整性和下行控制信息的準確性。逡逑理層能量流控制維度。引入柔性交流輸電設(shè)備，以功能最完善（ｕｎｉｆｉｅｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｆｌｏｗ邋ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，邋ＵＰＦＣ）為例，增加物理層電網(wǎng)的控。提出基于ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ＇ｓ邋ｅｎｖｅｌｏｐｅｓ的融合ＵＰＦＣ安全控制策統(tǒng)控制管理架構(gòu)維度。提出基于交叉乘子法（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｌｉｅｒｓ，邋ＡＤＭＭ）的多區(qū)域自治分布式安全控制算法。最后通過測了連鎖故障多維度緩解策略的可行性和有效性。逡逑章節(jié)安排逡逑總體章節(jié)安排如圖１．１所示。逡逑一

序符合先進先出（ｆｉｒｓｔ邋ｉｎｐｕｔ邋ｆｉｒｓｔ邋ｏｕｔｐｕｔ，邋ＦＩＦＯ）原則，以息數(shù)據(jù)從源節(jié)點到目標節(jié)點的傳遞與處理過程中，每隊等待處理并到達下一信息節(jié)點所引起的總延時，是倍。逡逑路由策略逡逑反映了信息層信息數(shù)據(jù)從源節(jié)點向目標節(jié)點的傳輸過。如果目標節(jié)點是源節(jié)點的相鄰節(jié)點，則信息數(shù)據(jù)直息所在的源節(jié)點以概率Ｐ選擇與其相鄰的節(jié)點，將信息為信息的中間節(jié)點，在下一個單位時間步中，信息在中選取過程，直至所有信息均到達目標節(jié)點。基于上節(jié)通考慮通信傳輸媒介延時，因此節(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)可以認為成從一個節(jié)點發(fā)出并進入路由表中下一個節(jié)點的排隊緩時間步的排隊轉(zhuǎn)發(fā)。信息傳輸路由示意如圖２．１所示。逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM732

【參考文獻】

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本文編號：2695014