配电网CPS理论架构和典型场景应用

随着计算机、通信、控制（3C）技术的发展与在配电网中的深入应用，配电网信息空间与物理空间实现了深度融合和实时交互，其感知、集成、共享、协同、自治等能力得到了极大提升，形成了配电网信息物理系统（cyber physical system，CPS）。基于信息物理融合的角度，从本质、特征与体系分析配电网CPS的内涵，分析多样化的控制方式与CPS资源部署形式对配电网运行控制特性的影响。依据CPS概念剖析其发展的不同阶段、不同的业务需求与场景类型分析3类典型配电网CPS示范工程应用，从而对配电网CPS的理论模型架构进行测试与验证。     

基于攻击预测的电力CPS安全风险评估

为准确评估当前电力信息物理系统（cyber physical system，CPS）的风险状态，针对信息、电力紧密耦合的特点，提出一种基于攻击预测的电力CPS风险评估方法。利用已检测到的攻击告警信息，基于隐马尔科夫模型（hidden Markov model，HMM）识别出可能的攻击场景，推测攻击者的攻击意图，分析其未来的攻击目标和概率。攻击预测结果表征着系统当前的攻击威胁状况，将其作为输入，结合传统的单域（信息域或物理域）风险评估方法计算单域风险，再基于电力CPS复杂网络模型评估跨域风险，融合二者的结果得到最终的风险值。基于智能配电网IEEE 33节点的仿真平台，对攻击预测方法以及安全风险评估方法进行了验证，证明了基于攻击预测的风险评估方法的可行性和合理性。     

基于改进级联失效模型的配电网CPS脆弱性评估

随着信息技术的发展,网络攻击的手段也日渐增多和变强,无法在真正意义上实现对网络攻击的完全防御。因此,对网络攻击下的系统脆弱性进行评估尤为重要。对网络攻击场景下配电网信息物理系统的网络拓扑和级联失效过程进行研究,建立了考虑信息节点过载状态和应急恢复过程的配电网信息物理系统级联失效模型和脆弱性评价指标,在基于改进的IEEE 118节点和巴拉巴西-阿尔伯特无标度网络上进行仿真,验证了该模型可以更好的描述实际情况;同时计算并分析了网络性能参数对配电网CPS脆弱性的影响,为优化系统防御策略提供参考。     

配电网信息物理系统协同控制架构探讨

信息物理系统(CPS)通过对计算、通信和控制技术的有机整合与协调,促进了电力系统运行方式的转变,并为其"智能化"的建设提供了途径。作为电力CPS的重要组成部分,配电网CPS须在未来大规模异构分布式新能源接入的条件下仍具有良好的实时控制及优化调度能力。在此背景下,对配电网CPS的控制架构进行了研究。结合CPS的组成要素和关键功能,提出了一种包含主动配电网及微电网技术在内的配电网CPS框架结构;在此基础上,针对配电网CPS的协同控制策略及其多层面、分布式耦合的特征,提出了包含感知通信、计算以及物理对象的分布式实体控制架构,以及兼具内部统一特性与外部互联特性的层次化抽象控制架构,从而构成完整的配电网CPS协同控制架构。     

基于智能开关技术的配电网CPS供电可靠性评估

本文提出了一种基于非序贯蒙特卡罗方法 (NSMCS)的配电网 CPS可靠性分析模型,并对该模型进行算例分析.算例仿真结果显示该模型可以对智能开关配电网 CPS的供电可靠性进行有效评估。     

配电网CPS的通信需求和网络资源分配方案探讨

分析配电网CPS与现行电信互联网系统的差异，指出通信网运行过程参与到自动化控制过程是其重要特征。将配电网CPS通信需求分为IT（information technologies）数据流和OT（operation technologies）操作2个层次，分别分析了其传输性能指标和可靠性机制。进而提出在一体化的承载网模型下，有效管理网络资源，构建出满足IT/OT不同需求的虚拟网络的多目标资源分配方案。最后通过配电网CPS的典型组网示例及其应用分析，验证了方案的合理性。     

能源互联网目标下电力信息物理系统深度融合发展研究

能源互联网是解决当前能源系统问题、推动能源系统变革的智慧综合能源系统，对提高可再生能源比重，促进化石能源清洁高效利用，提升能源综合效率具有重要意义。电力信息物理系统融合是建设能源互联网的核心基础和关键所在，融合水平是决定能源互联网发展阶段的重要因素。通过研究电力与信息技术融合的价值、架构以及与能源互联网的关系，以历史长周期（1900—2018年）为跨度，量化分析揭示电力信息物理融合发展规律，预测未来趋势，提出能源互联网建设重点战略方向，为中国能源互联网的建设与发展提供理论依据和决策参考。     

基于分布式电源并网的智能配电网信息交互系统框架研究

分析了传统电力客户服务系统的缺点,介绍了面向智能配电系统的信息交互系统框架。指出了智能配电系统通过先进的应用程序和分析软件,实现了不同业务单元的无缝对接,提高了系统分析和运营的自动化水平,能够为系统的运营、维护和规划提供决策支持,从而实现了配电系统监控和管理的一体化运营。     

计及天气的分布式电源对配电网可靠性的影响

分析了分布式电源(DG)的接入和恶劣天气对配电网供电可靠性的影响。建立了考虑天气作用和DG接入后配电网的可靠性计算模型,以经济效益最大化为目标函数进行DG孤岛划分,并对传统的最小回路法进行改进使之适用于计及天气和DG的配电网供电可靠性分析计算。分别对既无DG接入也不考虑天气影响、只考虑DG影响、只考虑天气影响、同时考虑DG和天气影响四种不同方案的负荷点、馈线和系统可靠性指标进行计算并对比。计算结果表明,恶劣天气对配电网可靠性影响极大,考虑天气后配电网可靠性降低,DG的合理接入能提高配电网的可靠性,综合考率气候和DG的影响的配电网可靠性能更准确地反应实际,证明了该方法和模型的有效性。     

计及网络信息安全的配电网CPS故障仿真

配电网信息物理系统的发展使得信息系统与物理系统相互融合,两者之间相互影响,网络信息安全给配电网安全稳定运行带来很大隐患.为研究信息系统对配电网物理系统的影响,首先搭建配电网信息物理系统(cyber physical system, CPS)仿真平台,在此基础上,建立配电网CPS终端仿真模型,具有恒功率控制和下垂控制2种...     

考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性评估

随着ICT技术和自动化控制技术的快速发展,配电网逐渐发展为信息系统和物理系统高度耦合的配电网信息物理系统（配电网CPS）,信息系统支撑物理系统稳定运行的同时也给配电网CPS带来了一定的安全隐患,因此在原有的单一物理预想故障评估中需考虑信息影响。提出一种考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性分析与评估方法。首先基于配电网CPS结构,建立了可以反映电力-信息耦合特性的配电网CPS关联矩阵模型;接着分析信息故障和物理故障的相关性,依据拓扑相关和业务相关构建初始的信息-物理组合预想故障集;然后以故障恢复率排序作为依据筛选出关键的信息-物理组合预想故障;最后针对筛选出的组合预想故障利用配电网CPS安全性评估指标进行安全评估,并在算例中验证,算例结果表明了所提方法的合理性和有效性。     

光伏建筑一体化并入配电网后的影响分析

介绍了光伏发电系统的工作原理和数学模型;分析了光伏建筑一体化发电系统并入配电网后可能带来的电能质量、系统运行管理、电能计量等方面的问题,并提出了解决问题的办法和建议,以期为光伏建筑一体化接入配电网、促进智能配电网快速发展提供参考。     

城市配电网综合管理系统研究

因配电网的设备种类较多,运行管理水平较差,而目前配电网信息系统众多,且数据共享性差,故配电网的综合管理已受到日益广泛的重视。为此通过理论研究制定配电网综合管理模式的技术路线后研发形成配电网综合管理系统。该系统先统一各信息系统的数据接口标准,建立具有标准数据模型的数据平台,并基于此开发辅助电力公司决策者进行决策的高级分析功能。通过系统的建立,既可充分整合现有数据系统,形成完备一致的电网数据,为各类电网分析提供统一的数据基础,又能对电网的网架结构进行宏观性分析,提出具有指导意义的建设和改造建议。     

主动配电网背景下无功电压控制方法研究综述

介绍了主动配电网(ADN)背景下分布式电源(DG)接入对配电网电压分布和电压稳定性影响,从电网结构优化调压措施、电网设备的调压措施、电力系统无功优化调度调压措施等方面阐述了ADN无功电压控制方法。基于当前研究现状,总结了现有关于ADN无功电压控制研究存在的不足,并指出了在未来亟待解决的几个问题。     

含分布式电源的配电网保护方案研究

分布式电源的接入使配电网中各支路的电流流向及大小发生变化,对传统电流保护造成很大影响,使得原有保护误动或灵敏性降低,分析了分布式电源对配电网的影响,归纳了目前含分布式电源配电网的几种保护方案,认为未来含分布式电源的配电网保护应该是传统的基础保护和基于通信机制的多点信息保护的融合.     

分布式电源对配电网相间短路保护的影响

分布式发电系统的接入改变了配电系统的故障电流分布以及原有配电网保护配置的基础条件,对配电网系统相间短路保护设备可能造成影响。文中详细分析了不同重合闸方式下,分布式电源的接入对配电系统保护协调性所产生的各种可能的影响,给出了各种情况下消除分布式电源的接入对配电网保护设备影响的判断条件。     

分布式电源对低压配电网线损影响的研究

针对配电网负荷分布特点,深入分析了分布式电源的接入位置及接入容量对均匀负荷、递增负荷、递减负荷以及等腰负荷四种分布状态下配电网线损的影响。并对四种负荷分布系统进行了仿真计算,得出分布式电源对配电网线损的影响规律,从而为相关部门配电网规划提供依据。     

基于信息物理系统的智能家居网络架构及协议研究

信息物理系统将是未来通信控制网络发展的趋势。将信息物理系统概念引入到智能家居中,首先探讨了智能家居中的信息物理系统网络架构,然后基于信息物理系统概念和智能家居特点,提出了智能家居系统的通信协议。将Modbus和TCP／IP结合起来,实现系统通信,使家庭环境中的各种设备能够自动感知环境,达到实时控制的目的。     

含分布式电源的主配一体化电网日前-实时协调风险调度方法研究

分布式电源的大量接入对电网调度及安全运行带来严重威胁,为提高配电网安全稳定运行水平,提出了含分布式电源的主配一体化电网日前-实时两阶段协调风险调度方法,构建了主配一体化电网日前、实时风险调度模型,将风险指标与调度成本目标进行耦合,在实现经济调度的同时,保障配电网安全运行。日前风险调度制定小时级发电计划和负荷曲线,为实时阶段提供安全运行点;实时风险调度在日前计划基础上考虑实时风险因素或故障,优化电网安全运行点。