能源互联网电力信息融合风险传递模型与仿真系统研究

发布时间：2020-04-19 17:25

【摘要】：能源互联网被认为是解决电力系统清洁能源兼容和深度高效控制的未来电力系统发展方向,针对能源互联网的研究和实践目前还处于发展起步阶段,其发展路径愈发共识、建设标准逐步制定、科技攻关分步开展。电力信息融合是能源互联网发展必然趋势,但在电力信息融合过程中,多元设备、异构网络、实时共享以及开放协议等将在结构演化、电力信息交互及信息空间安全等方面带来更多的风险和挑战。本文前瞻性的思考了耦合能源互联网发展方向的电力系统结构演化路径,并从拓扑结构、交互风险和系统运行等层面对其可能面临的动态风险进行识别和传递仿真,提出能源互联网电力信息融合风险传递仿真平台规划设计思路。本文主要研究内容如下:(1)考虑到电力系统建设的连续性和经济性,依托现有网架结构,研究能源互联网宏观拓扑结构仿真演化机制及网络特征。首先,对目前能源互联网宏观拓扑结构研究现状和国外先进电网的典型拓扑特征进行对比分析;在此基础上构建依托现有网架结构的能源互联网“双环骨架、分层环网、微网互联”宏观拓扑结构演化模型;最后,以北京电网为例,进行分层分区网格化,并分析演化的能源互联网骨干网络和完全网络宏观拓扑特征。(2)面向能源互联网电力信息融合趋势,构建电力CPS典型二元网络结构并分析网络的脆弱性特征。首先,分析典型电力CPS结构电力侧和信息侧网络拓扑分型以及节点对应依靠策略;在此基础上,以北京市220KV网络为蓝本构建典型电力CPS结构,并分析其复杂网络特征;最后,从节点交互系数、网络结构熵、节点中心性等3个不同侧面分析典型电力CPS网络静态脆弱性特征,构建网络动态脆弱性分析流程,分析不同电力CPS网络的动态脆弱性。(3)构建电力系统事故案例库和风险扰动关系分析专家库,分析电力信息融合系统风险扰动关系。首先,对传统电力系统国内外运行事故进行统计形成案例库,分析大停电事故的一般触发演化过程,分析大停电事故演化中电力和信息交互趋势;在此基础上,从环境扰动、部件失效、交互紊乱、适应性衰退和管理认知缺乏等方面建立电力CPS运行风险体系;最后,构建面向能源互联网的电力CPS事故系统,采用DEMATEL-ISM模型分析电力CPS运行风险扰动关系和层次结构。(4)以网络攻击风险为例,对面向能源互联网的电力CPS风险传递演化过程进行仿真。首先,分析面向能源互联网的电力CPS风险传递交互点及路径,在此基础上建立电力CPS运行风险传递仿真流程;其次,基于元胞自动机构建风险传递仿真架构,并对电力CPS运行和风险传递过程进行数学解析;最后,以传统但也是未来将普遍面临的网络攻击风险为例,采用元胞自动机仿真模型,运行于构建的“分层自治、二元依存”局域网络结构,对不同攻防策略、不同节点自愈率和不同超限阈值下的风险传递情况进行仿真。(5)在模型研究基础上,提出能源互联网电力信息融合风险传递仿真平台规划设计思路。从平台建设的原则和目标等宏观问题出发,结合研究需要对平台进行中长期规划展望,在此基础上分析平台实施需求,并对框架结构、数据模型库、接口等核心部分进行设计分析,将研究成果逐步结合电网真实数据进行仿真,为能源互联网科学发展提供仿真论证、决策支持。本文的开展,丰富了能源互联网信息物理融合和风险传递相关理论研究成果,对于指导能源互联网架构的科学、有序发展,前瞻能源互联网电力信息融合的动态风险,提升能源互联网风险提前、主动防控水平具有一定实践指导意义。
【图文】：

技术路线图,技术路线,风险传递,电力信息

第１章绪论逡逑（６）能源互联网电力信息融合风险传递仿真系统设计逡逑首先，分析平台设计的原则、目标以及中远期设计规划；其次，从平台业务流逡逑程需求、业务功能模块需求以及非功能模块需求等方面进行需求分析；最后，从整逡逑体架构、资源数据库、平台接口及可视化展示等方面进行平台设计。逡逑１．３．２主要技术路线逡逑根据上述课题的研究内容，主要采用文献综述、模型构建、模拟仿真以及系统逡逑开发等研究方法对电力信息融合风险传递进行研宄。本课题研宄技术路线如图１－３逡逑所示。本课题主要研究方法如下：逡逑

架构体系,互联网,能源,电力信息

第２章能源互联网电力信息融合风险传递基础逡逑电力信息融合是能源互联网发展主要趋势，同时也将面临开放、共享带来的风逡逑险和挑战，建立系统的理论体系对能源互联网电力信息融合风险传递问题进行研究逡逑很有价值。本章主要从理论基础角度对能源互联网电力信息融合趋势及挑战进行阐逡逑述，，以风险元传递理论为基础构建三维研究框架，并对研究过程中重点用到的复杂逡逑网络理论进行基础分析。逡逑２．１能源互联网电力信息融合及其挑战逡逑２．１．１能源互联网架构及特征逡逑狭义的能源互联网是在智能电网基础上发展而来的，主体范围为电力系统，通逡逑过先进的信息技术和电力电子技术实现电网网络的互联和共享［１４９＿１５１］；而广义的能逡逑源互联网则是以电网为核心，融合交通、能源结构的多能融合、多网互联的复杂能逡逑源网络［１５２＿１５３］。逡逑￣．．云端信息互联网结逦丨＿；一丨
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73;TK01;F426.61

【参考文献】