信息物理电力系统耦合网络动态的分解协调仿真方法研究

In the future, the power system will evolute to the cyber physical power system, CPPS, which is composed by the power network, communication network and advanced information systems. To prevent the cascading failures of the CPPS, the stability, security and reliability of the whole system should be analysised thoroughly, which highly depends on the detailed simulation of the coupled network dynamics caused by disturbances in power system and random events in the information system. Therefore, it is nessasary to study and develop the dynamic simulation methods and tools for the large scale CPPS. To achieve this objective, systematic research works will be carried out in this project, such as building up the hybrid simulation models of the CPPS and simplifing them reasonably, designing the high performance simulation algorithm of the determined and stochastic dynmics of the CPPS based on the decomposition and coordination strategy, constructing the prototype of the fast dynamic simulation platform for the large scale CPPS，verifying the proposed modeling method and simulation algorithm with concrete test results from simulations of the real CPPS.

信息物理电力系统（Cyber Physical Power System，CPPS）是由电力系统和通信信息系统构成的耦合网络，它是电力系统在未来的演化形态。为了消除连锁故障风险，从整体上对CPPS的稳定性、安全性和可靠性进行评估，亟需发展可模拟CPPS中耦合网络动态过程仿真分析方法和工具。本项目将以实现大规模CPPS耦合网络动态的准确数字仿真为目标，从系统建模、算法设计和平台实现等三个方面展开研究工作，研究结构和动态特性保留的CPPS仿真建模及其简化方法，设计高性能的CPPS确定和随机动态过程分解协调仿真算法，构建CPPS快速动态仿真平台原型系统，进而以较大规模CPPS算例测试和验证所提理论和方法的有效性和正确性。

信息物理电力系统（Cyber Physical Power System，CPPS）是由电力系统和通信信息系统构成的耦合网络。为了消除连锁故障风险，从整体上对CPPS的稳定性、安全性和可靠性进行评估，亟需发展可模拟CPPS中耦合网络动态过程仿真分析方法和工具。本项目以实现大规模CPPS耦合网络动态的准确数字仿真为目标，完成了以下研究工作：1）研究了结构和动态特性保留的CPPS仿真建模及其简化方法，建立了基于离散事件系统的CPPS混合仿真模型，提出了含电力电子变流器的电力网络分段平均化建模方法，实现了信息网络端口等效建模；2）设计了高性能的CPPS确定和随机动态过程分解协调仿真算法，建立了基于MDP的信息空间随机动态分析模型，提出基于协调和补偿策略的分解协调算法，实现了基于离散时间和离散事件的CPPS仿真同步机制，改进了分解协调算法的准确性和收敛性；3）构建了CPPS快速动态仿真平台原型系统，提出了CPPS仿真平台的一般架构，构建了四种不同的耦合仿真平台，应用于不同的仿真需求和场景，验证了所提理论和方法的有效性和正确性。.上述研究工作拓宽了电力系统仿真分析研究领域，所提仿真方法和平台为研究CPPS耦合网络动态和交互机制提供了支撑理论和实用工具，推动了CPPS规划设计、安全防御和运行控制方面的研究。项目成果不仅体现于论文、专著和专利中，还以免费软件形式（www.cloudpss.net）向广大科研工作者开放，达到了理论探索和知识分享的目标。