配电网信息物理系统的典型特征与联合测试验证

doi:10.3969/j.issn.1000－7229.2017.05.006

电力建设 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (5): 46-.doi: 10.3969/j.issn.1000－7229.2017.05.006

配电网信息物理系统的典型特征与联合测试验证

陈彬1，黄建业1，张功林1，范元亮1，王琦2，汤奕2

1.国网福建省电力有限公司电力科学研究院，福州市 350007；
2.东南大学电气工程学院，南京市 210096

出版日期:2017-05-01
作者简介:陈彬(1982)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向为电网信息物理系统、配电自动化；黄建业（1986），男，硕士，工程师，主要研究方向为配电自动化；张功林（1984），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为配电自动化；范元亮（1979），男，博士，工程师，主要研究方向为配电技术；王琦（1989），男，博士，讲师，主要研究方向为电网信息物理系统、电力系统稳定分析与控制；汤奕（1977），男，博士，副教授，主要研究方向为电力系统稳定分析与控制。
基金资助:
国家高技术研究发展计划项目（863计划）（2015AA050202）；国家自然科学基金项目(51577030)

Typical Characteristics and Joint Test Verification of Cyber Physical System in Distribution Network

CHEN Bin1，HUANG Jianye1，ZHANG Gonglin1，FAN Yuanliang1，WANG Qi2，TANG Yi2

1. Electric Power Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Company, Fuzhou 350007, China;
2. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China

Online:2017-05-01
Supported by:
Project supported by the National High Technology Research and Development of China（863 Program）（2015AA050202）；National Natural Science Foundation of China（51577030）

摘要/Abstract

摘要： 随着多通信方式网络、分布式电源等信息物理资源的加入，传统配电网的信息流和能量流特性发生了重要转变，因此迫切需要从信息物理融合的视角去研究相关运行及控制问题。首先阐述了配电网信息物理系统(cyber physical system, CPS)的5种典型特征；其次，为完整保留能量流和信息流交互过程，从数字与动模测试验证互补的角度，提出配电网CPS数模混合测试验证平台，以支撑该领域理论分析和控制方法研究；最后，基于分布式光伏无功优化控制算例验证了平台的有效性。

关键词: , 信息物理系统（CPS）, 测试验证平台, 数模混合仿真

Abstract: With the access of cyber physical resources such as multi-mode communication network and distributed generations, the characteristics of information flow and power flow in the distribution network have gone through an important shift. Therefore, theres an urgent requirement to research on the system operation and control issues from the perspective of cyber physical integration. Firstly, this paper specifically analyzes five typical characteristics of cyber physical system(CPS) in the distribution network. Furthermore, from the perspective of complementation between digital and analog verification, this paper proposes a CPS digital-analog test verification platform of distribution network to support the theory analysis and method research of CPS field, which can hold the complete interaction process between power flow and information flow. Finally, this paper presents a case of reactive power optimization strategy in the photovoltaic (PV) station to verify the effectiveness of the proposed platform.

Key words: cyber physical system (CPS), test verification platform, digital-analog simulation

中图分类号:

TM 727

陈彬，黄建业，张功林，范元亮，王琦，汤奕. 配电网信息物理系统的典型特征与联合测试验证[J]. 电力建设, 2017, 38(5): 46-.

CHEN Bin，HUANG Jianye，ZHANG Gonglin，FAN Yuanliang，WANG Qi，TANG Yi. Typical Characteristics and Joint Test Verification of Cyber Physical System in Distribution Network[J]. Electric Power Construction, 2017, 38(5): 46-.

参考文献

［1］赵俊华, 文福拴, 薛禹胜, 等. 电力CPS的架构及其实现技术与挑战［J］. 电力系统自动化, 2010, 34(16): 1-7.

ZHAO Junhua, WEN Fushuan, XUE Yusheng, et al. Cyberphysical power systems: architecture, implementation techniques and challenges［J］. Automation of Electric Power Systems, 2010, 34(16): 1-7.

［2］郭庆来, 辛蜀骏, 孙宏斌,等. 电力系统信息物理融合建模与综合安全评估:驱动力与研究构想［J］. 中国电机工程学报, 2016, 36(6):1481-1489.

GUO Qinglai，XIN Shujun，SUN Hongbin, et al. Power system cyber-physical modelling and security assessment: motivation and ideas［J］. Proceedings of the CSEE, 2016, 36(6): 1481-1489.

［3］YU X，XUE Y．Smart grids：A cyber–physical systems perspective［J］．Proceedings of the IEEE，2016，104(5)：1058-1070．

［4］陈彬，张功林，黄建业．配电自动化系统实用技术［M］．北京：机械工业出版社，2015：5-6．

［5］刘东, 盛万兴, 王云, 等. 电网信息物理系统的关键技术及其进展［J］. 中国电机工程学报, 2015, 35(14): 3522-3531.

LIU Dong, SHENG Wanxing, WANG Yun, et al. Key technologies and trends of cyber physical system for power grid［J］. Proceedings of the CSEE, 2015, 35(14): 3522-3531.

［6］LEE E A, SESHIA S A. Introduction to embedded systems: a cyber-physical systems approach［M］. Massachusetts: MIT Press, 2011:86-95.

［7］TAN Y, GODDARD S, PEREZ L C. A prototype architecture for cyber-physical systems［J］. ACM Sigbed Review, 2008, 5(1): 26.

［8］TANG H, MCMILLIN B M. Security property violation in CPS through timing［C］//28th International Conference on Distributed Computing Systems Workshops. Beijing：IEEE, 2008: 519-524.

［9］RAJKUMAR R R，LEE I，SHA L，et al．Cyber-physical systems: the next computing revolution［C］//Proceedings of the 47th Design Automation Conference．California，USA：ACM，2010：731-736．

［10］薛禹胜, 赖业宁. 大能源思维与大数据思维的融合（一）：大数据与电力大数据［J］. 电力系统自动化, 2016, 40(1): 1-8.

XUE Yusheng，LAI Yening. Integration of macro energy thinking and big data thinking: Part one big data and power big data［J］. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(1): 1-8.

［11］KUZLU M, PIPATTANASOMPORN M, RAHMAN S. Communication network requirements for major smart grid applications in HAN, NAN and WAN［J］. Computer Networks, 2014, 67(10):74-88.

［12］王冰玉, 孙秋野, 马大中, 等. 能源互联网多时间尺度的信息物理融合模型［J］. 电力系统自动化, 2016, 40(17): 13-21.

WANG Bingyu，SUN Qiuye，MA Dazhong，et al. A cyber physical model of the energy internet based on multiple time scales［J］. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(17): 13-21.

［13］WANG Q, PIPATTANASOMPORN M, KUZLU M, et al. Framework for vulnerability assessment of communication systems for electric power grids［J］. IET Generation, Transmission & Distribution, 2016, 10(2): 477-486.

［14］汤奕，王琦，邰伟，等．基于OPAL-RT和OPNET的电力信息物理系统实时仿真［J］．电力系统自动化，2016，40(23)：15-21, 92．

TANG Yi，WANG Qi，TAI Wei，et al．Real-time simulation of cyber-physical power system based on OPAL-RT and OPNET［J］．Automation of Electric Power Systems，2016，40(23)：15-21，92．

［15］BIAN D, KUZLU M, PIPATTANASOMPORN M, et al. Real-time co-simulation platform using OPAL-RT and OPNET for analyzing smart grid performance［C］//2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting. Denver, CO, USA：IEEE, 2015: 1-5.

［16］汤奕，王琦，倪明，等．电力和信息通信系统混合仿真方法综述［J］．电力系统自动化，2015，39(23)：33-42．

TANG Yi，WANG Qi，NI Ming，et al．Review on the hybrid simulation methods for power and communication system［J］．Automation of Electric Power Systems，2015, 39(23)：33-42．

［17］陈彬，陈敏维，庞清乐．基于粗糙集理论的配电网故障风险评估［J］．电气应用，2015(5)：136-140．

［18］陈羽，徐丙垠，范开俊，等．IEC 61850在主动配电网中的应用［J］．供用电，2015，32(9)：29-33．

CHEN Yu，XU Bingyin，FAN Kaijun，et al．The application of IEC 61850 for active distribution network［J］．Distribution and Utilization，2015，32(9)：29-33．

［19］叶夏明. 电力信息物理系统通信网络性能分析及网络安全评估［D］. 杭州：浙江大学, 2015.

YE Xiaming. Performance analysis of communication networks and cyber security assessment of power systems［D］. Hangzhou: Zhejiang University, 2015.

［20］卫志农，陈和升，倪明，等．电力信息物理系统中恶性数据定义、构建与防御挑战［J］．电力系统自动化，2016，40(17)：70-78．

WEI Zhinong，CHEN Hesheng，NI Ming，et al．Definition，construction and defense of false data in cyber physical system［J］．Automation of Electric Power Systems，2016，40(17)：70-78．

[1]	汤吉鸿, 章德, 丛凡超, 田国梁, 吴贵烘, 李宇骏, 禹海峰. 基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 32-39.
[2]	赵洱岽, 王浩, 林弘杨. 现货市场中基于演化博弈的火电企业阶梯报价策略[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 68-71.
[3]	宋建，束洪春，董俊，梁雨婷，李雨龙，杨博. 基于GM(1，1)与BP神经网络的综合负荷预测[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 75-80.
[4]	祁兵，叶欣，李彬，陈宋宋，李源非，石坤. 考虑IEC标准的用户侧电力物联网体系架构研究[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 92-99.
[5]	杜炜，张筱辰，杨冬梅，陈永华，曾鸣. 面向综合能源的信息物理系统体系架构及应用[J]. 电力建设, 2020, 41(4): 90-99.
[6]	钟永洁，谢东亮，孙永辉，翟苏巍，常福刚，张明理. 考虑能源子系统与储能的综合能源系统优化分析[J]. 电力建设, 2019, 40(8): 59-68.
[7]	杨军，林洋佳，陈杰军，李逸欣，詹祥澎. 未来城市共享电动汽车发展模式[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 49-59.
[8]	江帆，杨洪耕. 基于选择性贝叶斯分类的非侵入式负荷识别方法[J]. 电力建设, 2019, 40(2): 94-.
[9]	刘中原，王维庆，王海云，袁成玉，王亮，李永钦，丁文彬. 基于VSG技术的VSC-HVDC输电系统受端换流器控制策略[J]. 电力建设, 2019, 40(2): 100-.
[10]	林伟芳，易俊，贾俊川，王安斯，余芳芳，方诗卉. 故障后半波长输电线路的稳态过电压控制措施[J]. 电力建设, 2019, 40(2): 109-.
[11]	宋佳翰，李婧娇，皮杰，欧阳宗帅，王海鸣，樊友平. 基于马尔可夫决策过程的变电站网络安全攻防策略[J]. 电力建设, 2019, 40(10): 104-110.
[12]	崔树银，陆奕，常啸. 考虑信用评分机制的电力碳排放交易区块链模型[J]. 电力建设, 2019, 40(1): 104-111.
[13]	黄裕春，王宏，王珂，文福拴. 考虑电动汽车充电设施接入的居民配电系统供电容量最优规划[J]. 电力建设, 2018, 39(6): 1-.
[14]	常巩, 邓友均, 杨洪明, 文福拴, 赖明勇. 充换电站模式下电动汽车参与物流配送的电能补给方式规划[J]. 电力建设, 2018, 39(6): 7-.
[15]	刘洵源, 齐峰, 文福拴, 冯昌森, 王蕾，邹波，张西竹. 光伏不平衡接入的配电系统中电动汽车有序充电策略[J]. 电力建设, 2018, 39(6): 21-.

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Typical Characteristics and Joint Test Verification of Cyber Physical System in Distribution Network

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