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1、一种电力信息物理融合系统的量化风险评估方法摘要本文在研究了信息物理融合系统相关理论及电力系统安全特性的基础上，通过引入综合模糊风险评估方法，设计了电力信息物理融合系统量化风险评估方法。利用模糊集理论，使用三角模糊数进行风险的数据转换；采用层次分析法分析了各参量的权重；最后整合各个参量，计算出了系统的整体风险水平。【关键词】电力信息物理融合系统风险评估综合模糊风险评估将信息物理融合技术(cyberphysicalsystem,CPS)应用于电力系统，将有效实现系统的智能化发展。然而，电力CPS具有很高的复榮性：(1)信息采集范围远大于智能电网
2、；(2)分布式计算设备众多；(3)控制中心与各种分布式电源和负荷设备联网，并对其直接控制。因此，其风险来源也相当广泛。目前关于电力CPS的安全风险评估缺少系统地量化方法，不利于整体决策。因此，本文引入模糊风险评估方法，研究电力CPS的风险评估问题。1电力CPS的风险分析电力CPS是一类二元异构的复合网络，其安全问题包括信息空间安全和物理空间安全，以及两者相互作用导致的耦合风险。鉴于电力CPS的特殊性，综合考虑物理层面和信息层面，以火力发电厂为例，表1列举出了电力CPS风险评估的主要参量。2综合模糊风险评估模型三角模糊数(TFN)是一种将模糊
3、的不确定的语言变量转化为确定数值的一种方法，在实际情况中，由于不确定性和信息匮乏，评估这些因素有一定的困难。所以，很多评估结果采用语言变量，例如高、中、低。在本文的研究中，使用TFN表示语言客体的模糊性。风险的参量评级包括VI，V2，V3，V4，V5，V6,V7,其中乂1=非常低，V2=很低，V3=低，V4=一般，V5=高，V6=很高，乂7=非常高，这些语言变量通过隶属函数由TFN定义。由重心法得上述七个定性指标VI，V2,V3，V4，V5，V6,V7的重心分别为VG(1)=0.0556,VG(2)=0.1667,VG(3)=0.3333,
4、VG(4)=0.5000,VG(5)=0.6667,VG(6)=0.8334,VG(7)=0.9444,且将V={V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7｝作为每个子参量的等级集合。用同样的方式，我们可以分别为风险类别C2,C3,C4和C5组成模糊评价矩阵M(C2),M(C3)，M(C4)和M(C5)。层次分析法(AHP)是解决多参数决策问题的一个优良方法。父功能f被分为fl-f5五个子动能，对应风险权重依次为w1-(^5。设Wi和Wij分别是主要风险类别和其相关参量的相对权重，g(s，1)是每个参量的风险率。下面是求取系统整体风险概率的三
5、步模糊评估法。第1步，C1的整体风险评估：上述风险概率计算方法给出了一个整体风险级别的定量表示，基于纟宗合模糊风险评估方法的电力CPS风险评估的主要步骤包括：(1)确定待评估的电力系统研究对象，进行功能分解，收集相关参量。(2)计算各子风险的等级。首先用TFN表示出严重性s和可能性1，二者相乘得到风险等级g。(3)利用AHP分析参数权重。首先基于九标度法构建判断矩阵Z，然后采用和积法求取特征向量，归一化处理得到风险权重W。(4)构建风险评估层次结构表，综合考虑各个风险水平及权重，通过模糊评价矩阵得到整体风险评估向量，逆模糊化后求取具体数值。
6、3算例分析以某火电厂CPS系统为例，进行量化风险评估，首先使用九分法对风险进行权重评估，通过构建z矩阵，得到各自权重。采用和积法归一化处理，得到w1=3/4，02=1/4。同理，得到其他参量的权重分配。从而构建M(C11)矩阵，接下来风险矩阵与M(C11)相乘，得到类别CU1的带权重风险水平：R(11)=[0.0550.5640.1180.263]XM(C11)=[0.4110.5730.0170000](3)同理构建M(C12),M(C13),M(C14),M(C15),M(C16)，计算得R(12)，R(13)，R(14),R(15)，
7、R(16)。接下来，权重矩阵Wli与上述风险水平组成的矩阵相乘，得到类别C1的风险水平:R(1)=[0.3660.6240.0080000],同样的方法，得R(2)=[0.3960.59700000]。最后，综合类别C1和C2，得到整体风险水平，使用重心法对结果逆模糊化，得到综合模糊风险评估等级。ARI=0.374X0.0556+0.617X0.1667+0.006X0.3333+0X0.5+0X0.6667+0X0.8333+0X0.9444=0.126因此，该电力CPS系统的风险等级为0.126，参考关于定性指标的定义，介于VI(非常低
8、)和V2(很低)之间，风险程度较低。参考文献[1]赵俊华，文福拴，薛禹胜，李雪，董朝阳.电力CPS的架构及其实现技术与挑战[J].电力系统自动化，2010(16)：1-7.[2]
