(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210634858.8 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司南京供电 分公司 地址 210019 江苏省南京市 建邺区奥体大 街1号 (72)发明人 涂腾　邓星　李雪　王立伟　郭璇　 张芳　徐中中　赵军　王俊康　 (74)专利代理 机构 南京天翼专利代理有限责任 公司 321 12 专利代理师 朱戈胜 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种电力 信息物理系统韧性计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种电力信息物理系统韧性计 算方法， 其特征在于： 构建电力信息物理系统的 初始网络架构； 构建信息系统与电力系统的节点 多状态模型和支路状态模型， 生成初始状态下电 力信息物理系统的故障元件集合及有效网络； 构 建信息系统中的故障传播动力学模 型； 构建故障 在电力系统中传播的节点功率平衡模 型； 构建故 障在信息系统和电力系统间传播的病毒感染动 力学模型； 迭代求解获得 故障在电力信息物理系 统传播的稳定状态， 计算电力信息物理系统的韧 性指标。 本发 明通过综合分析电力系统与信息系 统的运行结构差异， 模拟故障在两个系统 内部以 及两个系统之间的传播机理， 克服传统电力信息 物理系统韧性研究的单一 性和适应性问题。 权利要求书5页 说明书9页 附图2页 CN 115115188 A 2022.09.27 CN 115115188 A 1.一种电力 信息物理系统韧性计算方法， 其特 征在于： 包括 步骤1： 构建电力 信息物理系统的初始网络架构； 其中， 所述电力信息物理系统包括信息系统和电力系统， 电力信息物理系统的初始网 络架构包括信息系统的初始网络架构和电力系统的初始网络架构， 信息系统初始网络架构 包括信息节点集合和信息支路集合， 电力系统的初始网络架构包括电力节点集合和电力支 路集合； 步骤2： 构建信 息系统与电力系统 的节点多状态模型和支路状态模型， 设置初始状态下 的故障元件比例， 生成初始状态下电力 信息物理系统的故障元件集 合及有效 网络； 其中， 初始状态下电力信息物理系统的故障元件集合及有效网络包括： 初始状态下信 息系统的故障元件集 合及有效 网络和初始状态下电力系统的故障元件集 合及有效 网络； 步骤3： 基于初始状态下信息系统 的故障元件集合及有效网络， 结合信息系统 的节点多 状态模型， 模拟故障在信息系统中的传播机理， 构建信息系统中的故障传播动力学模型； 步骤4： 构建电力系统的正常运行状态下的节点功率平衡模型， 基于初始状态下电力系 统的故障元件集 合及有效 网络， 构建故障在电力系统中传播的节点功率平衡模型； 步骤5： 构建故障在信息系统和电力系统间传播的病毒感染动力学模型； 步骤6： 基于电力信息物理系统的初始网络架构和故障元件集合， 确定迭代时间步长， 对步骤3至步骤5进行迭代计算， 构建故障在电力信息物理系统传播的稳定状态； 计算电力 信息物理系统的韧性指标， 得到韧性计算结果； 其中， 韧性指标包括信息系统韧性指标和电力系统韧性指标， 信息系统韧性指标定义 为： 在故障传播稳定状态下， 信息系统中最大且相互连接的有效网络规模相较于初始状态 下有效网络规模的比例； 电力系统韧性指标定义为： 在故障传播稳定状态下， 电力系统总负 荷相较于初始状态下电力系统总负荷的比例。 2.根据权利要求1所述的 电力信息物理系统韧性计算方法， 其特征在于： 所述步骤2具 体为： 步骤201： 构建信息系统的节点多状态模型； 构建信息系统的节点多状态模型， 描述 不同运行状态的信息节点定义如下： 易感节点Sc： 信息节点 正常工作但是 可能会被病毒感染； 感染节点 Ic： 信息节点已经被病毒感染， 且具 备向其他易感节点传播病毒的能力； 复原节点Rc： 被病毒感染的信息节点经 过安全措施后被治愈， 恢复正常工作； 失效节点Dc： 被病毒感染的信息节点无法被安全措施治愈， 无法正常工作； 其中， Sc、 Ic、 Rc、 Dc分别表示信息系统中易感节点、 感染节点、 复原节点、 失效节点的集 合； 步骤202： 构建电力系统的节点多状态模型： 构建电力系统的节点多状态模型， 描述 不同运行状态的电力节点定义如下： 正常节点 Np： 能够正常工作的电力节点， 可以被监测 和控制； 失控节点Bp： 能够正常工作的电力节点， 但是不可以被监测 和控制； 失效节点Dp： 无法正常工作的电力节点； 其中， Np、 Bp、 Dp分别表示电力系统中正常节点、 失控节点、 失效节点的集 合； 步骤203： 构建信息系统与电力系统的支路状态模型；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115115188 A 2根据运行状态差异， 信息系统与物理系统的支路类型包括以下两种： 有效支路N Lc、 NLp： 能够正常工作的支路， 可实现数据/电能传输功能； 失效支路DLc、 DLp： 无法正常工作的支路， 不能实现数据/电能传输功能； 其中， NLc、 DLc分别表示信息系统 中有效支路、 失 效支路的集合， NLp、 DLp分别表示电力系 统中有效支路、 失效支路的集 合； 步骤204： 生成初始状态下电力 信息物理系统的故障元件集 合及有效 网络； 基于上述节点多状态模型及支路状态模型， 设置初始状态下的故障元件比例， 并按故 障元件比例确定电力信息物理系统故障元件集合 基于电力信息物理 系统故障元件集 合， 生成初始状态下的有效 网络 其中， 分别为初始状态下信息系统的感染节点、 失效节点、 失效支路的集 合； 分别为初始状态下电力系统的失控节点、 失效节点、 失效支路的集合； 分别为初始状态下信息系统的易感节点、 复原节点、 有效支路的集合； 分 别为初始状态下电力系统的正常节点、 有效支路的集 合； 其中， 元件指信息系统和物理系统的节点、 支路； 其中， 故障元件集合包括信息系统的感染节点、 失效节点、 失效支路， 以及电力系统的 失控节点、 失效节点、 失效支路的集 合； 其中， 有效网络是指电力信息物理系统中能够正常工作的节点与支路的集合， 包括信 息系统的易感节点、 复原节点、 有效支路的集合， 以及电力系统的正常节点、 有效支路的集 合。 3.根据权利要求1所述的 电力信息物理系统韧性计算方法， 其特征在于： 所述步骤3具 体为： 基于初始状态下信 息系统的故障元件集合及有 效网络， 结合信 息系统的节点多状态模 型， 模拟故障在信息系统中的传播机理， 构建信息系统中的故障传播动力学模型： 式中， 分别表示在初始状态下信息系统的易感节点、 感染节点、 复原 节点、 失效节点占信息节点总数的比例； 分别表示t时刻易感节点、 感染节 点、 复原节点、 失效节点占信息节点总数的比例； 分别表示易感节点、 感染节点、 复原节点、 失效节点占信息节点总数的比例的变化量； β 表示传播系数； k表示治 愈概率； γ表示治愈 速率； t表示迭代时间； △t表示迭代的时间步长； 基于初始状态下信 息系统的故障元件集合及有 效网络， 通过对信 息系统的故障传播动 力学模型进行求解， 可计算得到t时刻信息系统的失效节点及支路 并更新生成t权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115115188 A 3