申请/专利权人：广西电网有限责任公司电力科学研究院;湖南大学

申请日：2021-12-17

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114243919B

主分类号：H02J13/00

分类号：H02J13/00;H02J3/00;G06F9/50;G06F9/30;G16Y10/35;G16Y40/50;G16Y40/35

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.04.12#实质审查的生效;2022.03.25#公开

摘要：本发明公开了一种配电网居民侧异构电力物联设备安全响应分析方法及系统，其执行方法包括：针对配电网居民侧电力物理设备的通信异构性，建立一种基于SDIoT和边缘计算的电力系统物联网网络安全防御架构；基于非交互式非零知识证明认证策略，建立配电网居民侧异构电力物联设备控制指令信任管理模型，计算配电网居民侧异构电力物联设备控制指令实时信用；建立三阶段配电网居民侧异构电力物联设备控制指令响应模型，确定可立即响应控制指令的配电网居民侧异构电力物联设备。本发明克服了目前电力系统无法有效应对配电网分布式负荷攻击的不足，降低了电力系统运行风险，提升了电力系统抵御配电网分布式负荷攻击的能力。

主权项：1.配电网居民侧异构电力物联设备安全响应分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：针对配电网居民侧异构电力物联设备的通信异构性以及电力系统运行特征，建立基于SDIoT和边缘计算的电力系统物联网网络安全防御架构，在变电站布置边缘计算服务器、SDN控制器以及IoT控制器，在调度中心布置中心计算服务器；步骤S2：基于Fiat–Shamir启发式非交互式非零知识证明的用户登录操控认证策略，建立配电网居民侧异构电力物联设备控制指令信任管理模型，计算变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令动态信用wi,h,j,t；所述步骤S2具体包括以下步骤：步骤S21：配电网居民侧异构电力物联设备云端根据非交互式非零知识证明的用户登录操控认证策略，判断变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t是否异常，当不满足用户登录操控认证策略时，则变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t异常，则si,h,j,t＝-1；反之变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t正常，则si,h,j,t＝1，其中si,h,j,t为变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的异常行为判据；步骤S22：变电站i的边缘计算服务器根据S21中的变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的异常行为判据si,h,j,t以及变电站i所连10kV馈线h中设备j在上次登录操控时刻t1的控制指令动态信用wi,h,j,t1，建立配电网居民侧异构电力物联设备控制指令信任管理模型，计算变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令动态信用wi,h,j,t，所述配电网居民侧异构电力物联设备控制指令信任管理模型如下： 其中：Ω1为{wi,h,j,t1,si,h,j,t|wi,h,j,t1＝1,si,h,j,t＝-1}∪{wi,h,j,t1,si,h,j,t|wi,h,j,t1＝10,si,h,j,t＝1}；Ω2为步骤S3：变电站i的边缘计算服务器根据S2中变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令动态信用wi,h,j,t，建立控制指令安全预计响应模型，确定变电站i中预计响应的控制指令；进而计算变电站i在时刻t的关联控制指令预计响应功率Pi,o,t，并上传至中心计算服务器；所述步骤S3具体包括以下步骤：步骤S31：变电站i的边缘服务器根据所连10kV馈线h的过流保护装置系数kh以及其额定传输功率Pi,h，计算变电站i所连10kV馈线h的最大运行功率Pi,h,max，具体计算公式如下：Pi,h,max＝kh×Pi,h；步骤S32：根据变电站i所连10kV馈线h在时刻t的实时运行功率Pbi,h,t以及变电站i所连10kV馈线h的最大运行功率Pi,h,max，计算变电站i所连10kV馈线h在时刻t的安全传输功率阈值Pi,h,y,t，具体计算公式如下：Pi,h,y,t＝Pi,h,max-Pbi,h,t；步骤S33：变电站i的边缘服务器根据变电站i所连10kV馈线h在时刻t的安全传输功率阈值Pi,h,y,t、变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令动态信用wi,h,j,t以及变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令关联功率Pi,h,j,t，建立控制指令安全预计响应模型，确定变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令预计响应状态Ki,h,j,t，所述建立控制指令安全预计响应模型具体如下： 约束条件为： Pi,h,t≤Pi,h,y,t；其中，Ki,h,j,t为0、1变量，当Ki,h,j,t为1时表示执行，当Ki,h,j,t为0时表示拒绝执行；Pi,h,t为变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的关联控制指令预计响应功率，n为变电站i所连10kV馈线h所关联控制指令数目；步骤S34：变电站i的边缘服务器根据变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的关联控制指令预计响应功率Pi,h,t，计算变电站i在时刻t的关联控制指令预计响应功率Pi,o,t，并上传至中心计算服务器；其中，Pi,o,t的具体计算公式如下： 其中，m为变电站i所连接的10kV馈线数目；步骤S4：中心计算服务器根据S3中变电站i在时刻t的关联控制指令预计响应功率Pi,o,t，建立电力系统安全运行模型，计算变电站i在时刻t的关联控制指令拒绝响应功率Si,t，并发送给变电站i的边缘计算服务器；所述步骤S4具体包括以下步骤：步骤S41：中心计算服务器根据变电站i在时刻t的运行功率Pi,t和变电站i在时刻t的关联控制指令预计响应功率Pi,o,t，计算变电站i在时刻t的预计运行功率Py,i,t，具体计算公式如下：Py,i,t＝Pi,t+Pi,o,t步骤S42：中心计算服务器建立电力系统安全运行模型，计算变电站i在时刻t的关联控制指令拒绝响应功率Si,t，所述电力系统安全运行模型具体如下： 约束条件为： 其中，ΩB为变电站的集合；FG,i,t为变电站i所连发电机在时刻t的发电功率；ΩG为系统所有发电机集合；Fk,t为主网传输线路k在时刻t的传输功率；Ωl为所有主网传输线路集合；Fkmin为主网传输线路k的最小传输功率；Fkmax为主网传输线路k的最大传输功率；FG,imin为变电站i所连发电机的最小发电功率；FG,imax为变电站i所连发电机的最大发电功率；θimin为变电站i的最小相角；θimax为变电站i的最大相角；θi,t为变电站i在时刻t的相角；θk,tfrom为线路k起始变电站在时刻t的相角，θk,tto为线路k结束变电站在时刻t的相角，xk为主网传输线路k的阻抗；步骤S43：中心计算服务器将变电站i在时刻t的关联控制指令拒绝响应功率Si,t发送给变电站i的边缘计算服务器；步骤S5：边缘计算服务器根据变电站i在时刻t的关联控制指令拒绝响应功率Si,t，建立控制指令安全响应模型，确定变电站i中在时刻t可立即响应控制指令的配电网居民侧异构电力物联设备；所述步骤S5包括以下步骤：步骤S51：变电站i的边缘计算服务器根据变电站i在时刻t的关联控制指令拒绝响应功率Si,t以及变电站i在时刻t的预计运行功率Py,i,t，得到变电站i在时刻t的运行功率P'y,i,t，具体计算公式如下：P'y,i,t＝Py,i,t-Si,t；步骤S52：变电站i的边缘计算服务器根据变电站i在时刻t的运行功率P'y,i,t、变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令预计响应状态Ki,h,j,t、变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令动态信用wi,h,j,t以及变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的控制指令关联功率Pi,h,j,t，建立控制指令安全响应模型，确定变电站i所连10kV馈线h中设备j在时刻t的安全响应状态K2i,h,j,t；所述控制指令安全响应模型如下： 约束条件为： P'i,o,t≤P'y,i,t-Pi,t；其中，K2i,h,j,t为0、1变量，K2i,h,j,t为1时代表执行，K2i,h,j,t为0时代表拒绝执行，Wi,h,t是部分设备响应时变电站i所连10kV馈线h在时刻t的整体可信度，P'i,h,t为变电站i所连10kV馈线h在时刻t的关联控制指令安全响应功率，P'i,o,t为变电站i在时刻t的关联控制指令安全响应功率。

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百度查询： 广西电网有限责任公司电力科学研究院;湖南大学 配电网居民侧异构电力物联设备安全响应分析方法及系统

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