[发明专利]一种配电网信息物理系统协同耦合求解方法

说明书

一种配电网信息物理系统协同耦合求解方法，将物理系统和信息系统中的状态量统一抽象为“数据节点”，而将信息处理、信息传输等信息环节抽象为“信息支路”，并将“数据节点”和“信息支路”等价转换为节点‑支路关联矩阵；建立信息‑物理耦合电力系统的信息–能量流混成模型；本方法、提出信息流‑能量流混成建模及连续‑离散状态联立求解的模式，能够解决CPS环境下复杂配电网动态过程分析问题，提升计算效率；此外，本发明针对复杂配电网CPS动态过程的信息流‑能量流混成仿真模型及连续‑离散联合求解方法，实现了CPS环境下复杂配电网动态过程通用分析，提升计算效率。

技术领域

本发明涉及配电网信息物理系统领域，具体涉及一种配电网信息物理系统协同耦合求解方法。

背景技术

在配电网领域，经过国家电网公司“信息化、自动化、互动化”智能配电网建设和改造工作的推进，配电自动化、PMS2.0、用电信息采集系统、智能电表、终端等信息通信系统在配电网中逐步普及，光伏、风电、储能、充电桩等基于柔性控制的分布式能源或用电设备进一步加强了配电网的可控性以及对信息控制系统的依赖性，大量的高度集成先进量测体系、数据采集设备、计算设备和嵌入式柔性控制设备，将配电网和信息通信网两个实体网络深度互连，使得配电网中一次系统与二次系统相互耦合、紧密联系，现代配电网系统已经具备了信息物理系统(CPS)的基本特征，成为配电网CPS融合系统。

传统电力系统研究与信息通信系统研究在理论和方法上基本是割裂的，从 CPS整体视角进行建模和求解的方法很少，且不具备通用性。物理电力系统是时变连续系统，其电气量以潮流的形式流经电力节点和支路；信息通信系统则是离散系统，其信息变化由离散事件触发。在现有理论方法框架下难以深入分析信息系统对电力系统分析与控制的影响。因此根据配电网CPS连续性与离散性并存的特点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种配电网信息物理系统协同耦合求解方法。

本发明提供的技术方案是：一种配电网信息物理系统协同耦合求解方法，所述方法包括如下步骤：

将物理系统和信息系统中的状态量统一抽象为“数据节点”，而将信息处理、信息传输等信息环节抽象为“信息支路”，并将“数据节点”和“信息支路”等价转换为节点-支路关联矩阵；建立信息-物理耦合电力系统的信息–能量流混成模型；提出信息–能量流连续-离散状态联立求解方法。

优选的，将物理系统和信息系统中的状态量统一抽象为“数据节点”，而将信息处理、信息传输等信息环节抽象为“信息支路”，并将“数据节点”和“信息支路”等价转换为节点-支路关联矩阵。具体包括：

将CPS系统抽象为“数据节点”和“信息支路”，其首末端节点分别为输入输出数据，其支路特性方程为输入与输出之间的映射算子。节点-支路的交互通过关联矩阵A进行描述：

其中，

其中，D_i(i＝1,2,L,N)—信息通信系统中的N个信息节点；

b_j(j＝1,2,…,K)—K条信息传输支路；

b_j(j＝K+1,K+2,…,K+L)—L条信息处理支路；

b_j(j＝K+L+1,K+L+2,…,K+L+M)—M条信息池支路。

优选的，建立信息–物理耦合电力系统的信息–能量流混成模型，具体包括：

所述能量流模型如下式表示：