Fast Restoration Strategy for Cyber-Physical Coupling Failures in Distribution Network Under Extreme Weather Conditions

ZHONG Jian; CHEN Chen; ZHANG Haochen; SHEN Wentao; BIAN Yiheng; LI Gengfeng; BIE Zhaohong

doi:10.7500/AEPS20240428002

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Fast Restoration Strategy for Cyber-Physical Coupling Failures in Distribution Network Under Extreme Weather Conditions

Basic Research | 更新时间：2026-02-28

- Fast Restoration Strategy for Cyber-Physical Coupling Failures in Distribution Network Under Extreme Weather Conditions
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 19, Pages: 99-112(2025)
- 作者机构：
  
  电力设备电气绝缘国家重点实验室（西安交通大学），陕西省西安市 710049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2023YFB2604600);National Natural Science Foundation of China(52377122)
- DOI：10.7500/AEPS20240428002
  CLC：
- Received：28 April 2024，
  
  Revised：2024-07-04，
  
  Online First：09 October 2024，
  
  Published：10 October 2025
- 稿件说明：
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钟剑,陈晨,张昊辰等.极端天气下配电网信息物理耦合故障快速恢复策略[J].电力系统自动化,2025,49(19):99-112.

ZHONG Jian,CHEN Chen,ZHANG Haochen,et al.Fast Restoration Strategy for Cyber-Physical Coupling Failures in Distribution Network Under Extreme Weather Conditions[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(19):99-112.
钟剑,陈晨,张昊辰等.极端天气下配电网信息物理耦合故障快速恢复策略[J].电力系统自动化,2025,49(19):99-112. DOI： 10.7500/AEPS20240428002.

ZHONG Jian,CHEN Chen,ZHANG Haochen,et al.Fast Restoration Strategy for Cyber-Physical Coupling Failures in Distribution Network Under Extreme Weather Conditions[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(19):99-112. DOI： 10.7500/AEPS20240428002.

摘要

针对极端天气下配电网面临的信息物理耦合故障问题，文中提出了一种快速的配电网信息物理故障恢复策略。首先，解决了配电网在通信网络故障情况下的应急电力恢复问题，通过引入通信盲区聚类等效方法，简化了配电网拓扑结构，实现了基于现有信息的快速负荷恢复决策。其次，通过灾前配电网的多业务通信网络融合与网络切片技术，优化了通信资源的利用，增强了网络的自恢复能力，有效缩减了通信盲区，提升了配电主站的感知与控制能力。然后，提出了利用无人机进行配电网电力设施巡检和线路分合控制的方法，考虑无人机的飞行距离与续航问题，优化了无人机的调派路径，从而降低了灾害期间人员前往现场的风险和时间成本。通过上述策略的协同配合，所提恢复方法能够在极端天气引发的信息物理故障发生后，迅速有效地恢复配电网的电力供应。最后，通过改进的PG&E 69节点配电网测试系统算例，验证了所提方法的有效性。

Abstract

Aiming at the problem of cyber-physical coupling failures faced by distribution network in extreme weather

a fast restoration strategy for cyber-physical failures in distribution network is proposed. Firstly

the problem of emergency power restoration in the case of communication network failure is solved

and the topology of distribution network is simplified by introducing the communication blind zone cluster equivalent method. The fast load restoration decision based on the existing information is realized. Secondly

through the multi-service communication network fusion and network slicing technology of the distribution network before disaster

the utilization of communication resources is optimized

the self-restoration ability of the network is enhanced

the communication blind zone is effectively reduced

and the perception and control ability of the main distribution station is improved. Then

the method of using unmanned aerial vehicles (UAVs) to inspect power facilities of distribution network and control line disconnection is proposed. Considering the flight distance and endurance of UAV

the dispatching path of UAV is optimized

thus reducing the risk and time cost of personnel going to the scene during disasters. Through the coordination of the above strategies

the proposed restoration method can quickly and effectively restore the power supply of the distribution network after the occurrence of the cyber-physical failures caused by extreme weather. Finally

the effectiveness of the proposed method is verified by a case of improved PG&E 69-bus distribution network test system.

关键词

Keywords

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