电力战略防御系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电力战略,防,防御系统,theStrategic PowerInfrastructure Defense(SPID)System,电力系统,研,研究所,周双喜,2002.4.15,电力战略,防,防御系统,的,的几个问,题,题,（1）电,力,力系统脆,弱,弱性及其,来,来源,（2）电,力,力系统灾,难,难性事故,的,的一般历,程,程,（3）继,电,电保护的,隐,隐藏故障,（4）系,统,统的脆弱,性,性估计,（5）SPID系,统,统的功能,要,要求,（6）SPID,电,电力战略,防,防御系统,的,的关键技,术,术,（7）SPID,御,御系统技,术,术上的挑,战,战,（8）工,作,作设想,一、电力,系,系统的脆,弱,弱性及其,来,来来源,自然灾害,故意的人为作用,信息,决策,市场 通 信,网,络,内部,外部,电力系统,的,的脆弱性,（vulnerability）,原因,自,然,然灾害和,气,气候条件,大,的,的力系统,元,元件故障,控,制,制和保护,系,系统故障,信,息,息和通信,系,系统故障,电,力,力系统不,稳,稳定问题,人,为,为的错误,不,合,合适/错,误,误的系统,模,模拟和估,计,计,竞,争,争的电力,市,市场环境,中,中的脆弱,性,性,不,能,能获得、,综,综合和利,用,用可靠的,信,信息,二、电力,系,系统灾难,性,性事故的,发,发展历程,和,和控制,措,措施,安全状态,边缘状态,不安全,不稳定,设备退出,故障,过多跳闸,解列,停电,安全措施,长期规划,广范围测量,保护和控制,自适应自愈,多代理构架,恢复策略,三、保护,系,系统隐藏,的,的故障,（,（Hidden Failure）,方向比较,闭,闭锁（DCB）,故障,A,B,DRB2,DRB1,DRA1,DRA2,四、系统,脆,脆弱性估,计,计（1）,电力系统,框,框架,信息和通信系统I，C,电力系统S,电力市场M，G，D,威胁或扰动,控制和保护系统P，K,人的代理H,脆弱性估,计,计,（2）,电力系统,脆,脆弱性定,义,义,：电力系统,因,因人为因,素,素、信息,、,、计算（,软,软、硬件,）,）、通信,、,、电力系,统,统元件、,以,以及保护,或,或控制设,备,备的事故,而,而导致大,范,范围停电,的,的灾难性,事,事故障有,关,关，包括,。,。这里人,为,为的因素,包,包括故意,破,破坏、投,切,切操作和,运,运行中的,差,差错、电,力,力市场中,的,的博弈等,侵,侵入到计,算,算机、保,护,护/控制,网,网络。,采用包括,风,风险概念,的,的概率方,法,法。要建,立,立各个子,系,系统的数,学,学和逻辑,模,模型以及,子,子系统间,相,相互作用,的,的经验模,型,型。,系统脆弱,性,性估计（3）,风险计算,的,的基本关,系,系,I,m,:随机,事,事件产生,的,的效用，,X,t,:时段t预想事,故,故运行条,件,件。,E,:表示求,数,数学期望,，,，,Fi,：随机事,件,件。,系统在时,段,段,t,可靠性风,险,险指标其,数,数值上等,于,于在当前,时,时段运行,条,条件已知,的,的情况下,，,，下一个,时,时段系统,在,在所有可,能,能出现的,预,预想事故,条,条件下的,可,可靠性用,货,货币来衡,量,量时的期,望,望平均值,。,。,系统脆弱,性,性估计（4）,风险评估,体,体系4个,主,主要部分,：,：,事件识别,风险计算,快速网络,分,分析,决策分析,五、电力,战,战略防御,系,系统功能,要,要求,SPID,期,期望功能,：,：,能获取,和,和说明广,泛,泛的来自,不,不同源的,实,实时信息,；,；,能快速,评,评估与灾,难,难性事件,有,有关的系,统,统的脆弱,性,性；,能使保,护,护设备性,能,能建立在,系,系统全局,估,估计的基,础,础上；,能自动,重,重构电力,网,网络使系,统,统的脆弱,性,性最小；,能自动,建,建立系统,恢,恢复计划,使,使停电影,响,响最小,SPID,体,体系结构,满,满足下列,控,控制系统,要,要求,多目标：,各个代理,可,可同时按,各,各自目标,、,、约束机,制,制和来自,更,更高层的,仲,仲裁计划,采,采取措施,。,。,多传感器,：,：,不是所有,的,的传感器,都,都要送到,中,中央代理,。,。然而，,同,同一传感,器,器的值可,以,以由不同,层,层使用。,不,不同层可,以,以处理某,些,些形式的,信,信息并利,用,用其结果,达,达到其自,身,身的目标,。,。,鲁棒性：,多代理增,加,加系统的,鲁,鲁棒性。,在,在增加较,高,高层的时,候,候，体系,结,结构的较,低,低层继续,运,运行。,可扩展性,：,：,当系统需,要,要增加新,的,的层次时,，,，每一个,新,新增的层,次,次可以独,立,立运行而,不,不受原有,系,系统的约,束,束。,六、SPID关键,技,技术,建立在GPS/PMU基础,上,上的电力,系,系统广域,相,相量测量,技,技术,防范隐藏,故,故障-自,适,适应保护,控,控制,自适应自,愈,愈策略,控制和分,析,析的混合,多,多代理框,架,架,分层多代,理,理软件结,构,构,快速、可,靠,靠的通信,系,系统,六（1）,电力系统,广,广域测量,系,系统,故障分析,脆弱性评估,信息与传感,自愈策略,调度,决策与,调度,GPS卫星,LEO卫星,因网,特,企业内部网,电力系统,广,广域测量,系,系统（2,）,）,同步相量,测,测量装置,测,测量网络,节,节点（母,线,线）正序,电,电压（电,流,流）幅值,和,和相角差,的,的测量，,每,每个工频,周,周期测量,一,一次（工,频,频50Hz,即0.02秒,一,一次）,量测量送,到,到控制中,心,心集中后,就,就可获得,网,网络状态,的,的连续图,谱,谱,应用：扰,动,动记录、,故,故障录波,、,、电力系,统,统的状态,估,估计、静,态,态稳定的,监,监视、暂,态,态稳定的,预,预测及控,制,制、自适,应,应失步保,护,护等,电力系统,广,广域测量,系,系统（3,）,）,基于广域,测,测量的自,治,治电力系,统,统稳定器,三,三层结构,基于模糊逻辑的参数,SPSS阻尼环 系统模式识别,执行机构/分配器 信号预处理器,动态电力系统,与其他系统通信,管理层,运行层,执行层,振荡模式,和回路,健康诊断,选择和采样信号,阻尼信号,要选择的控制点,噪声,负荷,允许和,参数整定,六（2）,自适应保,护,护控制,保护系统,的,的可靠性,定,定义包括,两,两个方面,：,：可靠度,和,和安全度,可靠度是,保,保护系统,能,能在设计,的,的所有条,件,件下都能,动,动作。一,个,个可靠的,保,保护系统,保,保证它所,规,规定的故,障,障都能被,清,清除（该,动,动的都能,动,动）,保护系统,的,的安全度,意,意味着对,于,于没有规,定,定保护动,作,作的系统,事,事件它决,不,不会动作,。,。（不该,动,动的都不,会,会动）。,一,一个安全,的,的保护系,统,统排除了,误,误跳闸的,可,可能性,自适应保,护,护控制（,续,续1）,SPID,自,自适应保,护,护策略的,主,主要思想,：,：当系统,的,的运行状,态,态发生变,化,化时，对,所,所收集的,数,数据进行,筛,筛选和合,理,理的组织,，,，实时在,线,线地快速,重,重新计算,保,保护设备,的,的整定值,以,以维持保,护,护系统正,常,常运行，,或,或者根据,当,当时系统,对,对可靠性,和,和安全性,要,要求的不,同,同改变系,统,统当前的,运,运行方式,。,。,和常规保,护,护的区别,就,就在于其,整,整定值是,通,通过量测,系,系统状态,来,来确定的,，,，而常规,保,保护的整,定,定是假定,电,电力系统,存,存在于某,种,种状态下,确,确定的。,六（3）,自,自适应自,愈,愈控制策,略,略,自适应自,愈,愈研究的,内,内容：利,用,用脆弱性,估,估计技术,，,，对给定,事,事故（事,故,故不局限,于,于电力系,统,统，也可,能,能是信息,网,网或通信,网,网络的故,障,障引起的,）,）进行严,重,重性估计,，,，确定电,力,力系统扰,动,动的严重,程,程度,电力系统,自,自愈的想,法,法就是当,系,系统发生,故,故障时，,自,自动快速,地,地定位故,障,障并且采,取,取相应的,策,策略隔离,故,故障，把,受,受扰系统,解,解列成几,个,个小的孤,岛,岛使其暂,时,时运行在,稍,稍微退化,的,的水平，,而,而整个系,统,统的运行,状,状况在事,件,件的影响,得,得以消除,后,后可以得,到,到恢复。,解析工具,：,：常规的,时,时域分析,，,，基于人,工,工智能（AI）的,方,方法，如,动,动态决策,树,树（DDET）等,。,。,自适应自,愈,愈控制策,略,略（续1,）,）,自愈控制,策,策略主要,有,有以下两,种,种模式：,（1）预,防,防自愈模,式,式：分析,各,各种控制,方,方案之间,的,的相互作,用,用和优先,级,级别为已,告,告警的电,力,力系统提,供,供一种控,制,制解决方,案,案，它在,扰,扰动未发,生,生时就通,过,过改变运,行,行条件将,系,系统运行,点,点引入安,全,全状态，,如,如果故障,真,真发生，,则,则力图消,除,除故障或,使,使其局部,化,化，或使,发,发生级联,停,停电的可,能,能性减到,最,最小。,（2）校,正,正/恢复,自,自愈模式,：,：由于保,护,护动作或,者,者预防自,愈,愈模式已,采,采取措施,，,，系统的,一,一些部分,将,将运行在,次,次最优水,平,平下，这,种,种模式的,主,主要任务,是,是提供一,种,种策略使,电,电力系统,恢,恢复到最,优,优的工况,，,，提高系,统,统运行的,效,效率。,六（4）,混,混杂多代,理,理（hybridMultiagent,）,）模式,SPID,采,采用分级,、,、分层的,混,混杂多代,理,理系统，,分,分散和耦,合,合的智能,硬,硬件和软,件,件代理网,络,络，每一,个,个代理是,智,智能的，,但,但各个代,理,理的能力,不,不可能达,到,到复杂大,系,系统的全,局,局目标，,分,分布式、,自,自治的和,自,自适应的,智,智能代理,组,组（多代,理,理系统）,可,可以通过,自,自治的和,代,代理的交,互,互作用实,现,现广范围,控,控制方案,，,，协同实,现,现全局目,标,标。,混杂多代,理,理（hybridMultiagent,）,）模式,/,协商层,隐藏故障监视代理,脆弱性估计代理,事件/报警,重构代理,通信代理,事件/报警,过滤 代理,计划/控制,动作/禁止信号,协调层,反应层,禁止信号,发电机代,理,理,保护代理,输入/事,件,件,混杂多代,理,理模式（,续,续）,反应层在,每,每一个局,部,部子系统,中,中都有，,其,其任务是,执,执行预先,计,计划好的,动,动作方案,，,，具备快,速,速响应的,功,功能；,协调层，,它,它利用智,能,能推理技,术,术辨识从,反,反应层传,上,上来的跳,闸,闸事件中,哪,哪些是紧,急,急的、重,要,要的、或,者,者是要付,出,出更大控,制,制代价的,，,，如果某,个,个跳闸事,件,件超过了,其,其门槛值,，,，协调层,将,将把这个,跳,跳闸事件,交,交由更上,面,面的协商,层,层来处理,，,，,协商层根,据,据协调层,提,提供的信,息,息，利用,本,本身建立,的,的模型不,断,断地进行,计,计划。,脆弱性分,析,析和自愈,策,策略的制,定,定这样一,些,些比较高,级,级的功能,都,都由协商,层,层来解决,。,。,混杂多代,理,理模式（,续,续）,协商层并,不,不是随时,跟,跟踪当前,的,的运行情,况,况，它已,有,有的模型,可,可能会过,期,期，因此,，,，从协商,层,层传来的,指,指令必须,和,和当前的,实,实际模型,进,进行合法,性,性校验。,协,协调层在,反,反应层和,协,协商层之,间,间不断