南瑞集团有限公司 李红 等：配电网CPS综合建模方法及其交互影响机理研究

电力18讯：李红，朱红，杨志宏，唐成虹，张明，周冬旭.配电网CPS 综合建模方法及其交互影响机理研究[J].中国电力，2019，52（1）：17-24.

LI Hong, ZHU Hong, YANG Zhihong, TANG Chenghong, ZHANG Ming, ZHOU Dongxu. Research on integrated modeling method and interactive influence mechanism of distribution network CPS[J]. Electric Power, 2019，52（1）：17-24.

1研究背景

当今的电网已经进入智能化时代。智能电网广泛使用广域传感和测量、高速信息通信网络、先进计算和柔性控制等技术，实现发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的信息化、自动化、互动化。在智能电网中，越来越多的电力设备采用嵌入式系统结构，大量的电气设备、数据采集设备和计算设备通过电网、通信网两个实体网络互连，在一定程度上已经具备信息物理系统CPS(Cyber Physical System，CPS）的基本特征。随着电网自动化系统、大容量传输网、泛在传感网的建设，与互联网+、能源网等深度融合，智能电网将持续演进形成广域协同、具有自主行为的复杂网络，从而构成电网信息物理系统。而随着信息与通信技术的快速发展，现代配电网已经变成由物理网络、信息和计算耦合而成的超大规模复杂网络。

2论文所解决的问题及意义

当前的配电网起来越复杂。首先，负荷的分散性和分布式电源的发电间歇性，不仅改变了传统功率单向流动的特点，而且由于分布式电源的种类多、性能不一致（多源异构），导致整个配电网的动态特性非常复杂，网络动态新特性不断出现，给配电网的安全运行带来新的挑战；其次，配电网信息化程度的提高，给配电网的信息采集、传输、优化控制以及配电网与用户的互动等环节均产生了不同程度的安全风险，增大了信息网面临有意或无意攻击的可能性，严重时会波及物理网络和计算网络，甚至威胁配电网乃至大电网的安全运行。

本文针对基于CPS的智能配电网体系架构开展研究，提出配电网物理系统与信息系统的综合建模方法，对能量流、信息流和业务流的高度融合的配电网进行建模与研究，从而保证配电网安全、高效、可靠性运行。

3论文重点内容

主要研究基于CPS的配电网系统综合建模与交互机理。首先提出配电系统与配电信息系统的统一建模方法；其次研究了配电网CPS动态交互影响机理，以分布式电源为智能控制和处理终端，构建配电网CPS动态交互综合模型；最后，分析了配电网CPS中通信故障对物理环节的动态影响并进行测例仿真，进而验证了模型的有效性。

4研究结论


通过研究CPS与配电网架构体系，以分布式电源为对象，模拟CPS智能控制与处理终端，实现电力系统与电力信息系统的建模能够反映配电CPS的真实情况。

分布式电源的大量接入不但对电网的物理系统有影响，而且对配电网的信息系统也有影响。通信是信息系统的重要载体，是信息系统正常运作的重要保证，因此本文研究配电网CPS动态交互影响机理时重点考虑通信故障对模型的影响，并通过仿真结果证实配电网的影响效果，从而为智能配电网与CPS的整合提供理论基础。




作者简介
李红（1982—），男，硕士，高级工程师，从事电力信息通信、人工智能研究，E-mail:lihong@sgepri.sgcc.com.cn；

朱红（1971—），女，硕士，高级工程师(教授级)，从事电力信息通信研究，E-mail: zhuhong99@vip.sina.com。

 

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