一种面向中低压配电能量流的关键耦合信息流节点识别方法与流程

本发明涉及电力系统自动化及配电信息，具体涉及一种面向中低压配电能量流的关键耦合信息流节点识别方法。

背景技术：

1、随着分布式发电、储能装置、可调负荷及电动汽车充换电设施在配电网中的广泛接入，中低压配电系统正从传统的“源-网-荷”单向能量流动模式，向“源-网-荷-储”多向互动、灵活调节的新型配电系统演变。在此背景下，配电系统的能量流运行状态日益复杂，对感知、通信、计算等支撑能力提出了更高要求。

2、目前，中低压配电网中广泛部署了大量信息流节点（如采集单元、边缘网关、云服务器）和控制流节点（如终端控制单元、子站协调单元、主站调度单元）。这些信息流节点与控制流节点共同支撑能量流设备（如变压器、线路、分布式电源、储能）的安全、可靠与优化运行。然而，在实际系统运行中，不同信息流节点对能量流运行的影响程度存在显著差异：某些信息流节点失效或异常可能仅影响局部感知功能，而另一些信息流节点则可能因串联控制流节点对关键能量流设备产生广泛影响。

3、现有技术主要存在以下问题：

4、(1)缺乏统一的多层异构映射模型：现有的配电网建模方法通常将能量流设备、控制装置、信息采集设备分别建模，未能建立从“能量流→控制流→信息流”的层次化异构节点统一描述框架，导致跨层耦合关系难以系统表征。

5、(2)信息流与控制流、能量流之间的关联关系未量化：现有方法多停留在定性描述或经验判断阶段，缺乏能够量化表征信息流节点对控制流节点、以及控制流节点对能量流节点之间关联强度的数学表达。

6、(3)关键节点识别片面化：传统关键节点识别方法主要针对能量流设备（如重要负荷或关键线路）或单一信息节点，缺少一种能够从信息流节点出发，通过控制流节点递进传递后，最终评估其对配电能量流综合影响的系统化识别方法。

7、因此，急需提出一种能够面向中低压配电能量流、系统化识别关键耦合信息流节点的技术方案，以支撑配电网感知、通信与计算资源的差异化配置与故障防御。

技术实现思路

1、为实现本发明目的，本技术提供了一种面向中低压配电能量流的关键耦合信息流节点识别方法，包括：

2、步骤s1：建立面向能量流的层次化异构节点映射模型，将中低压配电网中参与电能产生、传输、分配、消耗、调节或存储的设备映射为能量流节点；

3、步骤s2：建立面向控制流的层次化异构节点映射模型，将中低压配电网中根据信息做出决策并直接作用于能量流设备的装置映射为控制流节点；

4、步骤s3：建立面向信息流的层次化异构节点映射模型，将中低压配电网中支撑控制流节点感知、通信或计算的设备映射为信息流节点；

5、步骤s4：建立所述控制流节点面向所述能量流节点的关联量化表征模型，以量化各控制流节点与各能量流节点之间的关联性；

6、步骤s5：建立所述信息流节点面向所述控制流节点的关联量化表征模型，以量化各信息流节点与各控制流节点之间的关联性；

7、步骤s6：基于步骤s4和步骤s5的关联结果，建立面向能量流节点的递进式关键耦合信息流节点识别方法，递进式量化表征信息流节点对能量流节点的关联性，并根据关键度排序识别出关键耦合信息流节点。

8、在其中一些具体实施例中，步骤s1中，所述能量流节点按照功能类别划分为产生类设备、传输类设备、使用类设备和存储类设备，其中，产生类设备用于产生电能，传输类设备用于传输与分配电能，使用类设备用于消耗电能并响应调节，存储类设备用于存储与释放电能。

9、在其中一些具体实施例中，步骤s2中，所述控制流节点按照功能类别划分为终端控制类设备、子站控制类设备和主站控制类设备，其中，终端控制类设备用于现场执行与就地快速控制，子站控制类设备用于区域协调与局部自治控制，主站控制类设备用于全局决策与集中优化控制。

10、在其中一些具体实施例中，步骤s3中，所述信息流节点按照功能类别划分为端侧信息类设备、边侧信息类设备和云侧信息类设备，分别用于支撑控制流节点在感知、通信及计算过程中的各环节需求。

11、在其中一些具体实施例中，步骤s4中，所述控制流节点面向能量流节点的关联关系通过构建控制-能量耦合关联矩阵来表示，所述矩阵中的元素用于标识任一控制流节点是否能直接对任一能量流节点实施控制操作。

12、在其中一些具体实施例中，所述控制操作包括开断、投切、保护、调压、调功、充放电控制或运行方式调整中的至少一种；当能够实施所述控制操作时，对应的矩阵元素取值为1，否则取值为0。

13、在其中一些具体实施例中，步骤s5中，所述信息流节点面向控制流节点的关联关系通过构建信息-控制耦合关联矩阵来表示，所述矩阵中的元素用于标识任一信息流节点是否能向任一控制流节点提供支撑功能。

14、在其中一些具体实施例中，所述支撑功能包括感知功能、通信功能或计算功能中的至少一种；当能够提供所述支撑功能时，对应的矩阵元素取值为1，否则取值为0。

15、在其中一些具体实施例中，步骤s6包括：构建递进式跨层耦合关联矩阵，将所述信息流节点经由所述控制流节点传递后与所述能量流节点形成的跨层耦合关联强度作为矩阵元素。

16、在其中一些具体实施例中，步骤s6中，所述关键度排序通过计算每个信息流节点的综合关键度指标实现，所述综合关键度指标根据该信息流节点在所述递进式跨层耦合关联矩阵中所关联的能量流节点覆盖范围来确定，覆盖范围越大，则该信息流节点的关键度越高。

17、上述技术方案的有益效果：

18、与现有技术相比，本发明提供的一种面向中低压配电能量流的关键耦合信息流节点识别方法，具有以下有益效果：

19、(1)实现了能量流、控制流与信息流的层次化异构统一建模

20、通过分别建立面向能量流的“源-网-荷-储”层次化异构节点映射模型、面向控制流的“终端-子站-主站”层次化异构节点映射模型以及面向信息流的“端-边-云”层次化异构节点映射模型，本发明首次在中低压配电领域中实现了对能量产生、传输、使用、存储设备、控制决策装置及信息感知通信计算设备的统一抽象与分类映射，为后续耦合量化分析奠定了结构化的模型基础。

21、(2)量化表征了信息流-控制流-能量流之间的跨层耦合关系

22、通过构建控制-能量耦合关联矩阵和信息-控制耦合关联矩阵，本发明能够以结构化、可计算的方式明确表征“哪些控制流节点对哪些能量流节点具有直接控制能力”以及“哪些信息流节点支撑哪些控制流节点”，从而将以往模糊的、经验性的关联关系转化为明确的、可量化的数学表达。

23、(3)实现了关键耦合信息流节点的递进式量化识别

24、本发明创造性地提出了递进式跨层耦合关联矩阵，将信息流节点对能量流节点的关联强度通过“信息流→控制流→能量流”的路径递进传递计算，并基于综合关键度指标（如覆盖范围）进行排序筛选。该方法能够从海量信息流节点中准确识别出那些虽然不直接接触能量流设备，但通过控制流节点间接对配电能量流运行产生广泛、显著影响的关键信息流节点。

25、(4)支撑差异化资源部署与运行可靠性提升

26、所识别的关键耦合信息流节点，是配电网感知、通信与计算能力中的薄弱环节或核心支撑节点。本发明可为运维人员提供明确的节点优先级排序，从而指导信息通信资源的差异化冗余配置、安全防护策略的精准制定以及故障情况下的快速恢复方案制定，显著提升中低压配电网在信息物理耦合环境下的运行可靠性与韧性。

27、(5)方法可计算、易工程实施，适应性强

28、本发明的各个步骤均基于明确的集合、矩阵及指标表达式，具有良好的可计算性与可重复性，便于在配电自动化主站、边缘计算装置或云平台中编程实现。同时，所述能量流节点、控制流节点及信息流节点的分类方法具有较强的工程适应性，可根据不同地区、不同规模配电网的实际设备构成进行调整和扩展。