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申请/专利权人：国网辽宁省电力有限公司大连供电公司

摘要：本发明公开了一种配电网信息物理系统过电压、过负荷故障传播方法及系统，包括：基于多层配电网CPS模型，分析信息节点和物理节点间的连接关系和信息流动方向，建立配电网信息物理系统耦合模型，基于配电网信息物理系统耦合模型进行信息侧信息网故障传播规则和分析方法、物理侧电力网故障传播规则和分析方法、信息物理交互故障分析方法，对电网故障进行监控以及故障分析，达到可以更加清晰地分析信息扰动下的信息网络故障传播—电力网连锁故障传播—信息物理交互影响这一故障演变过程，有助于解决传统一对一相依网络模型下的故障演变机理局限于连通性分析、对信息部分分析不清晰的问题。

主权项：1.一种配电网信息物理系统过电压、过负荷故障传播方法，其特征在于，包括：S1：基于多层配电网CPS模型，分析信息节点和物理节点间的连接关系和信息流动方向，建立配电网信息物理系统耦合模型；S1-1：所述多层配电网CPS模型包括：物理侧电力网与信息侧信息网，对于物理侧电力网，将一次设备抽象成物理节点，电力线等连接关系抽象成边，则配电网络抽象为有向图：GP＝VP,EP，式中，VP和EP分别为配电网络点集和配电网络边集，对于信息侧信息网，将通信网络抽象为有向图：GC＝VC,EC式中，VC和EC分别为通信网络点集和通信网络边集；信息侧信息网与物理侧电力网之间的耦合关系包括信息侧信息网对物理侧电力网状态信息的采集与控制关系、物理侧电力网对信息侧信息网的电力供给关系，可分别用有向边集EP-C和EC-P表示信息网与电力网的耦合连接； 式中，表示信息网对电力网的采集与控制关系，若存在采集控制关系，则为1，否则为0；表示电力网对信息网的电力供给关系，若存在电力供给关系，则为1，否则为0；则信息侧信息网与物理侧电力网的耦合关系可用矩阵表示为： 矩阵中对角线元素表示物理侧电力网与信息侧信息网有连接关系的各节点的状态，若第i个节点处于正常状态，则该元素为1，否为0；Ecpsi,j表示第i个节点与第j个节点是否存在连接关系，包括拓扑连接和通信链路连接，若存在连接关系，则该元素为1，否为0；S2：信息侧信息网故障传播规则和分析方法；S2-1：结合电网实际运行情况，信息扰动下配电网CPS受攻击对象主要为配自主站和路由器，攻击路径为：配自主站受到攻击之后，向FTU发送恶意伪造的指令，FTU收到指令后控制配电网分段开关进行错误的断开或闭合动作，瞬时造成巨大的电压变化或负荷扰动，导致台区电压不稳、线路过载的后果；路由器受到攻击后退出运行，此时路由网络中其他路由器与交换机之间仍存在连接关系，被攻击路由器的数据由其他路由承担，路由承担的数据流量增加，可能出现信息阻塞，导致数据丢包和延误，无法及时正确地上传数据或下发指令，影响主站决策和配电网正常动作；S2-2：配自主站故障对于配自主站，若节点自身被攻击概率为p，攻击成功触发的概率为q，则配自节点S故障概率：δS＝p·q对于配自主站，若故障下发至各FTU的机会均等，即若该区域内共有m个FTU，则每个FTU接收故障的机会为若受攻击对象为配自主站，则某融合终端受影响的概率βi为： 对FTU下层控制单元节点来说，若FTU接受来自配自主站的错误控制指令并继续下发，则控制单元一定会接收指令并导致物理设备动作；S2-3：路由故障某路由节点的故障会导致该路由所在链路失效，流量进行重新分配，将路由网络拓扑定义为：G＝V,E式中，V为节点的集合，E为链路的集合，路由节点的容量为R，Lit为路由节点i在时刻t的负载，Lijt为链路eij在时刻t的负载，Lij0为链路eij的初始负载，Cij为eij的容量，则路由级联故障传播为以下步骤：S2-3-1:初始状态下，路由稳定运行，某一时刻节点i被外界攻击时，若有：Lit0＞R或Lijt0＞Cij此时节点或链路受到影响而开始失效；S2-3-2：路由系统中的某一链路失效后，需找到新链路对路由进行重分配以保证信息顺利传播，检查经过负载重分配过程后路由系统中的节点负载和链路负载，若有：Lkt≤RLklt≤Cklk,l∈V,kl∈E则负载成功进行重分配，否则丢弃原故障节点的信息；S2-3-3：连锁故障传播结束，系统到达稳定状态；S3：物理侧电力网故障传播规则和分析方法；S3-1:对于物理侧的配电网来说，假设0号节点为电源节点，实线代表节点间的物理连接关系，同一支线上的相邻节点间存在分段开关，虚线代表联络开关，当联络开关闭合时，表示两端节点间存在连接关系，由于配电网的辐射状结构，当分段开关断开时，分段开关后端连接的所有物理节点将失去供电，下属台区退出运行；特别地，若节点可通过联络开关获取供电，则不会退出运行；S3-2:所述节点电压偏差可描述为： 式中，Uin表示正常运行状态下的节点电压，Uif表示故障发生后的节点电压,对配电网所有节点进行电压偏差计算，若节点电压偏差ΔU＞10％，视为超出国家标准规定的允许值，则因触发过压保护而退出运行；S3-3：根据节点复功率的计算公式： 推算有电流相量公式为： 式中，表示复功率，表示电压相量，表示电压相量，表示电压相量的共轭值，表示电压相量的共轭值，P、Q分别表示有功功率和无功功率，若I＞In即电流高于设备额定电流时，因触发过负荷保护而退出运行；S4：信息物理交互故障分析方法；当物理节点异常动作或退出运行时，直接连接节点的采集设备采集到异常用电信息或无法采集到用电信息，导致上层融合终端、配自主站和数据中台接受错误数据，无法进行正常的数据处理和指令产生，引起信息侧信息网的故障产生与传播，通信中继功能失效，SCADA系统无法采集到物理设备的状态，并无法对物理设备进行控制，当物理节点长期处于不可观、不可控状态时，SCADA系统发出预警，运维人员重点排查该区域故障。

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