基于關聯特性矩陣的電網信息物理系統耦合建模方法

薛禹勝, 李滿禮, 羅劍波, 倪 明, 陳 倩, 湯 奕

(1. 南瑞集團(國網電力科學研究院)有限公司, 江蘇省南京市 211106; 2. 國電南瑞科技股份有限公司, 江蘇省南京市 211106; 3. 智能電網保護和運行控制國家重點實驗室, 江蘇省南京市 211106; 4. 東南大學電氣工程學院,江蘇省南京市 210096)

0 引言

信息物理系統(cyber physical system,CPS)通過3C(computation,communication,control)技術將計算系統、通信網絡和物理環境融為一體,形成一個實時感知、動態控制與信息服務融合的多維異構復雜系統[1-2]。近年來,隨著智能電網建設的不斷發展,電力系統的自動化程度迅速提高,電網傳感器數量、信息網絡規模和決策單元數量都大大增加[3]。此外,能源互聯網的推廣使得越來越多的外部信息通過各種業務途徑直接或間接影響著電力系統控制決策,電力網絡與信息網絡的交互機理日益復雜[4]。現代電力系統已發展成為具備各種CPS典型特征的電網信息物理系統(電網CPS)。因此,采用CPS的技術手段對電網CPS進行建模與分析具有重要的意義。

現有的通信信息系統和電力系統研究在理論和方法上已相對成熟但彼此割裂[1]。信息系統一般是信息/事件驅動的,其理論基礎是離散數學,關注事件的執行次序,一般采用離散事件動態系統(discrete event dynamic system,DEDS)描述,基于排隊論方法,采用一定的概率分布描述數據的到達特性,再由離散事件間的相互作用決定其動態過程,難以用傳統的基于微分和差分方程的方法刻畫其性質[5];電力系統的理論基礎以連續數學為主,關注能量流的時域特點。……