【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电信通讯网络，尤其涉及一种电力cps脆弱性节点识别方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、在电力系统领域，随着技术的发展与智能化水平的提升，电力信息物理系统(electric cyber-physical systems，电力cps)已逐渐成为智能电网的重要组成部分，电力cps集成了信息通信系统与电力系统，突显了电力与信息之间的双向流动性特质，在电力系统中发挥的作用尤为重要。
2、随着智能电网的深化发展，系统中通信流与能量流的相互作用更加密切，这不仅提升了电网的感知、计算、通信和控制能力，也使得电力cps的网络安全风险相应增加，而电力cps具备的生存性特性，即使在遭受随机干扰或蓄意攻击时，系统仍能维持其原始的拓扑结构和运行状态。
3、现有的评估电力cps生存能力的方法主要基于依赖网络、渗流理论、潮流优化的级联失效模型和博弈论，以分析其网络的脆弱性和鲁棒性，然而，面对目前庞大且复杂的物理信息系统，其众多的运行约束使得传统的评估方法在效率上无法适用，因此，引入一种高效的智能求解算法来提升大规模电力cps的评估效率已变得至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种电力cps脆弱性节点识别方法、系统、设备及介质，解决的技术问题是，现有电力cps评估方法对发电机输出调度建模问题和脆弱通信节点识别问题存在局限性，无法应对大规模电力cps的评估需求。
2、为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种电力cps脆弱性节点识别方法、系统、设备及介质
3、第一方面，本专利技术提供了一种电力cps脆弱性节点识别方法，所述方法包括以下步骤：
4、构建电力cps耦合模型，并根据所述电力cps耦合模型分析电力系统通信节点的网络拓扑信息；
5、根据电力系统通信节点的网络拓扑信息，利用贯序蒙特卡洛抽样法对电力cps各元件运行状态进行抽样，得到电力cps不同时间段运行状态；
6、对电力cps不同时间段运行状态下的通信节点重要程度进行评估，得到节点权重指标，并根据所述节点权重指标确定电网可观测域；
7、根据电网可观测域判断电力线路工作状态，确定待切断电力线路，并计算待切断电力线路断开后的电网潮流分布，根据所述电网潮流分布从可观测电力线路中查找潮流比最大支路，并触发最优潮流策略优化更新电网潮流分布；
8、根据更新后的电网潮流分布计算所有切负荷量的平均切负荷，并根据所述平均切负荷识别电力cps中的脆弱通信节点。
9、在进一步的实施方案中，所述根据电力系统通信节点的网络拓扑信息，利用贯序蒙特卡洛抽样法对电力cps各元件运行状态进行抽样，得到电力cps不同时间段运行状态的步骤包括：
10、根据电力系统通信节点的网络拓扑信息，利用贯序蒙特卡洛抽样法对各个元件处于不同运行状态的状态持续时间进行抽样，并设定状态持续时间的概率分布，使各个元件的正常状态持续时间和停运状态持续时间服从指数分布；
11、根据所述指数分布，在所需时间跨度内对系统中所有元件的状态持续时间进行重复抽样，组合得到电力cps不同时间段运行状态；
12、其中，各个元件的正常状态持续时间和停运状态持续时间所服从的指数分布具体为：
13、
14、式中，tm表示元件m处于不同运行状态的状态持续时间；λ表示元件状态转移率，若元件m处于正常状态，则λ表示向停运状态转移的概率，若元件m处于停运状态，则λ表示向正常状态转移的概率；randm表示服从均匀分布[0,1]的随机数。
15、在进一步的实施方案中，所述节点权重指标包括权重度数指标和权重介数指标；所述权重度数指标的数学表达式为：
16、qi′＝wi′pi
17、其中，
18、
19、
20、式中，qi′表示通信节点i′的权重度数指标；wi′表示通信节点i′的度数重要度；pi表示电力节点资源重要度；di′表示通信节点i′的度数；pgi表示电力节点i所控制的发电机出力；pfi表示电力节点i所控制的发电机负荷量；i表示通信节点总数；n表示电力节点总数；
21、所述权重介数指标的数学表达式为：
22、ui′＝v′i′pi
23、
24、式中，ui′表示通信节点i′的权重介数指标；vi′表示通信节点i′的介数；v′i′表示归一化的介数；δst(i)表示通信节点s到t之间经过通信节点i′的数目；δst表示通信节点s到t之间所有路径的数目。
25、在进一步的实施方案中，所述根据所述节点权重指标确定电网可观测域的步骤包括：
26、基于所述节点权重指标，将所有通信节点按照预设排序规则进行排序，并失效所述节点权重指标满足失效阈值范围的通信节点，将剩余通信节点作为有效通信节点；
27、基于所述电力cps耦合模型，将所述有效通信节点的测量域作为电网可观测域。
28、在进一步的实施方案中，所述失效阈值范围包括度数阈值范围和介数阈值范围，所述失效所述节点权重指标满足失效阈值范围的通信节点的步骤包括：
29、失效所述权重度数指标高于度数阈值范围且所述权重介数指标高于介数阈值范围的通信节点。
30、在进一步的实施方案中，所述根据电网可观测域判断电力线路工作状态，确定待切断电力线路，并计算待切断电力线路断开后的电网潮流分布，根据所述电网潮流分布从可观测电力线路中查找潮流比最大支路，并触发最优潮流策略优化更新电网潮流分布的步骤包括：
31、根据所述电网可观测域判断电力线路两端的电力节点是否可被通信节点观测，若是，则判定所述电力线路的工作状态为可观测，否则判定所述电力线路的工作状态为不可观测；
32、判断所述电网中电力线路负荷量，若仅存在不可观测电力线路过载，则切断过载不可观测电力线路；
33、计算过载不可观测电力线路切断后的电网潮流分布，根据所述电网潮流分布从可观测电力线路中查找潮流比最大支路，若检测到所述潮流比最大支路越限时，则触发最优潮流策略，并对越限的潮流比最大支路依次采取切除支路、切负荷以及调整发电出力优化操作，更新电网潮流分布。
34、在进一步的实施方案中，所述最优潮流策略，具体为：
35、基于潮流方程，以最优负荷削减为目标构建电网潮流分布目标函数，所述电网潮流分布目标函数的约束条件包括支路潮流约束条件和控制变量调整约束条件，其中，所述电网潮流分布目标函数为：
36、
37、式中，f表示电网潮流分布目标函数；δpfi表示电力节点i的负荷削减量；n表示电力节点总数；
38、所述节点功率等式约束为：
39、
40、其中，pgi、pfi分别表示电力节点i所控制的发电机出力及发电机负荷量，δpgi表示发电机出力调整量；
41、所述支路潮流约束条件为：
42、|fl|≤flmax本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力CPS脆弱性节点识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种电力CPS脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述根据电力系统通信节点的网络拓扑信息，利用贯序蒙特卡洛抽样法对电力CPS各元件运行状态进行抽样，得到电力CPS不同时间段运行状态的步骤包括：
3.如权利要求1所述的一种电力CPS脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述节点权重指标包括权重度数指标和权重介数指标；所述权重度数指标的数学表达式为：
4.如权利要求3所述的一种电力CPS脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述根据所述节点权重指标确定电网可观测域的步骤包括：
5.如权利要求4所述的一种电力CPS脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述失效阈值范围包括度数阈值范围和介数阈值范围，所述失效所述节点权重指标满足失效阈值范围的通信节点的步骤包括：
6.如权利要求1所述的一种电力CPS脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述根据电网可观测域判断电力线路工作状态，确定待切断电力线路，并计算待切断电力线路断开后的电网潮流分布，根据所述电网潮流分布从可观测电力
7.如权利要求6所述的一种电力CPS脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述最优潮流策略，具体为：
8.一种电力CPS脆弱性节点识别系统，其特征在于，所述系统包括：
9.一种计算机设备，其特征在于：包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被运行时，实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种电力cps脆弱性节点识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种电力cps脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述根据电力系统通信节点的网络拓扑信息，利用贯序蒙特卡洛抽样法对电力cps各元件运行状态进行抽样，得到电力cps不同时间段运行状态的步骤包括：
3.如权利要求1所述的一种电力cps脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述节点权重指标包括权重度数指标和权重介数指标；所述权重度数指标的数学表达式为：
4.如权利要求3所述的一种电力cps脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述根据所述节点权重指标确定电网可观测域的步骤包括：
5.如权利要求4所述的一种电力cps脆弱性节点识别方法，其特征在于，所述失效阈值范围包括度数阈值范围和介数阈值范围，所述失效所述节点权重指标满足失效阈值范围的通信节点的步骤包括：
6.如权利要求1所述的一种电力cps...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱一川，陈海宏，郑思源，郑立，林世溪，陈显辉，沈思琪，周旭祥，孙望舒，陈铭，蔡怡挺，李炜，胡陈晨，施亦治，柴林，陆绍彬，李冠霖，谢华森，蓝天虹，陈嘉聪，潘捷凯，王佑，戴文博，陈法玉，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司温州供电公司，
类型：发明
国别省市：
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