考虑结构和功能耦合特征的电力信息物理系统 随机加固规划

摘要

为提升电力信息物理系统(electric cyber-physical system, ECPS)面对台风等极端灾害的抵抗力，基于两阶段随机优化方法，提出一种考虑双网结构和功能耦合特征的电力/通信网架随机加固规划模型。模型第一阶段计及电力/通信线路的结构耦合特征，以总加固投资和台风灾害损失期望最小为目标，确定加固的电力/通信线路，其中，台风灾害的损失期望由第二阶段计算；第二阶段考虑通信网络故障对电力系统应急调度的级联影响，最小化随机台风场景下ECPS的故障损失期望。为生成具有代表性的台风场景集，确保随机加固方案的适应性，根据台风场景毁伤特征与ECPS故障损失的映射关系，提出一种基于高斯混合模型(Gaussian mixture model, GMM)聚类的约简场景集生成方法。最后，基于逐步对冲算法求解随机加固模型，通过对IEEE RTS 79节点信息物理系统的仿真分析，证明了文章提出的电力/通信网架随机加固规划方法对ECPS具有较好的韧性提升效果。

关键词

电力信息物理系统 / 韧性 / 网架加固 / 两阶段随机优化 / 结构和功能耦合