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智能电网背景下,电力系统运行的安全性已成为人们重点关注的问题。作为直接与用户端相关联的部分,配电系统的持续供电能力及稳定性直接决定了电力系统的供电可靠性。近年来,配电网已逐渐发展成为信息流和能量流深度耦合的典型信息物理系统。因此,在传统配电系统的可靠性评估基础上,研究考虑多因素且计及信息系统影响的配电网信息物理系统可靠性对未来配电系统的规划和建设都具有重要意义。基于以上所述,本文主要的研究内容及成果如下:
首先,本文基于典型的配电网信息物理系统结构分析了信息及物理系统的耦合机理,以信息系统元件及通信层故障的产生机理为依据,从连通性、延时和信息可靠性三个方面构建了通信层网络链路可靠性模型,并以智能电子设备为耦合元素建立了完整的信息物理系统关联模型。同时分析了冗余组件对系统可靠性的影响,为后续的可靠性评估及算法优化问题提供了理论依据。
其次,本文基于传统的供电可靠性评价指标体系,提出了一项评估信息系统性能的可靠性指标并给出了具体计算公式。运用Petri网理论深入分析了信息系统失效对物理系统故障处理过程的影响并建立了相关可靠性指标的求解公式。在实验中采用混合模拟法分析了考虑单一故障时,在切负荷、信息元件故障率、通信路由策略以及冗余组件等因素的影响下可靠性指标的变化规律,并证明了在配电网供电可靠性评估过程中考虑信息系统影响的必要性,为配电网信息物理系统的规划提供了一些指导意见。
最后,本文分析了多重故障对可靠性指标的影响并对传统的网络等值法进行优化,即对信息系统采取动态等效策略并借鉴模糊Petri网分析理论中故障置信度的概念提出了物理系统故障概率区域等效,结合重要性抽样策略形成了完整的改进网络等值法。在实验中,不仅分析了不同规模信息物理系统中多重故障影响下各项可靠性指标的变化规律,同时测试了重要性抽样策略的适用性及效率,并将本文所提出的改进算法与其他两种常见算法的运算结果和速度进行对比,验证了改进算法的准确性和高效性。
首先,本文基于典型的配电网信息物理系统结构分析了信息及物理系统的耦合机理,以信息系统元件及通信层故障的产生机理为依据,从连通性、延时和信息可靠性三个方面构建了通信层网络链路可靠性模型,并以智能电子设备为耦合元素建立了完整的信息物理系统关联模型。同时分析了冗余组件对系统可靠性的影响,为后续的可靠性评估及算法优化问题提供了理论依据。
其次,本文基于传统的供电可靠性评价指标体系,提出了一项评估信息系统性能的可靠性指标并给出了具体计算公式。运用Petri网理论深入分析了信息系统失效对物理系统故障处理过程的影响并建立了相关可靠性指标的求解公式。在实验中采用混合模拟法分析了考虑单一故障时,在切负荷、信息元件故障率、通信路由策略以及冗余组件等因素的影响下可靠性指标的变化规律,并证明了在配电网供电可靠性评估过程中考虑信息系统影响的必要性,为配电网信息物理系统的规划提供了一些指导意见。
最后,本文分析了多重故障对可靠性指标的影响并对传统的网络等值法进行优化,即对信息系统采取动态等效策略并借鉴模糊Petri网分析理论中故障置信度的概念提出了物理系统故障概率区域等效,结合重要性抽样策略形成了完整的改进网络等值法。在实验中,不仅分析了不同规模信息物理系统中多重故障影响下各项可靠性指标的变化规律,同时测试了重要性抽样策略的适用性及效率,并将本文所提出的改进算法与其他两种常见算法的运算结果和速度进行对比,验证了改进算法的准确性和高效性。