信息物理融合電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化控制研究

單 政

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

信息物理融合電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化控制研究

單 政

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)研究與信息系統(tǒng)演技在理論與方式上面都存在較大差異，因此在電力系統(tǒng)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上面難以對(duì)于信息系統(tǒng)深入性分析，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)分析與控制水平。信息物理融合電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化控制主要優(yōu)勢(shì)就是促進(jìn)電網(wǎng)智能化建設(shè)，提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性能。

智能電網(wǎng)；信息物理融合系統(tǒng)；電力信息物理融合系統(tǒng)

前言：近幾年，節(jié)能減排及信息技術(shù)快速發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)真正經(jīng)歷一次本質(zhì)性改革。智能電網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)在電力企業(yè)與研究人員主要關(guān)注的課題。智能電網(wǎng)建設(shè)主要優(yōu)勢(shì)就是充分利用可再生能源，優(yōu)化電力系統(tǒng)調(diào)度，讓用戶都參與到電力系統(tǒng)中。同時(shí)，智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比較，安全性及可靠性等等功能有顯著提升。

1　電力信息物理融合系統(tǒng)的建模理論

1.1智能電網(wǎng)環(huán)境下的信息系統(tǒng)影響

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在系統(tǒng)分析及控制方面對(duì)于電力信息系統(tǒng)的影響并沒有一個(gè)十分準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，正常情況下都會(huì)直接默認(rèn)電力信息系統(tǒng)內(nèi)信息的準(zhǔn)確及可靠?，F(xiàn)在，電力系統(tǒng)控制對(duì)象主要由三種，分別是水火電機(jī)組、保護(hù)裝置與無功補(bǔ)償補(bǔ)償，所需要控制設(shè)備數(shù)量并不多，同時(shí)控制一般通過本地信息就可以細(xì)線，電力通信網(wǎng)絡(luò)所需要承受的信息傳輸任務(wù)較低。同時(shí)現(xiàn)在電力通信網(wǎng)絡(luò)是排除在電力系統(tǒng)之外的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)，與外部接口數(shù)量較少，擁有良好的可靠性與安全性。

智能電網(wǎng)內(nèi)包含大量的傳感裝置，并且數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)較大，都已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超高電力系統(tǒng)在信息傳輸與處理上面的功能。這也就是表示智能電網(wǎng)對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算系統(tǒng)依賴較大。要是從成本角度分度，智能電網(wǎng)終端可能性的方式就是借助共同網(wǎng)絡(luò)，但是通信延遲或者是信息系統(tǒng)安全性問題就難以保證，對(duì)于智能電網(wǎng)運(yùn)行造成較大影響。想要提高智能電網(wǎng)安全性與可靠性，首先就需要提高設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化控制，讓電力系統(tǒng)更加依賴信息系統(tǒng)。

1.2電力系統(tǒng)與電力信息系統(tǒng)的統(tǒng)一建模方法

正常情況下，電力信息系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分，分別是計(jì)算、通信與傳感，，分別承擔(dān)著信息處理、傳輸及采集的功能。這三個(gè)部分決定了電力系統(tǒng)整體運(yùn)行性能。

電力信息系統(tǒng)模型與電力系統(tǒng)大致相同，也分為穩(wěn)態(tài)模型與動(dòng)態(tài)模型兩種，主要對(duì)于代數(shù)方程組與微分方程組進(jìn)行描述。信息系統(tǒng)建模與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)建模之間的差異主要表現(xiàn)在，信息系統(tǒng)經(jīng)常屬于零散狀態(tài)，因此需要在信息系統(tǒng)中融入有窮自動(dòng)機(jī)。

2　電力信息系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所具有的信息流量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其在交換機(jī)傳輸上面的最大限額，并且系統(tǒng)要是沒有出現(xiàn)任何故障，信息系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定。對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)線路特點(diǎn)分析之后發(fā)現(xiàn)，任何一個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)都包含較多的傳輸途徑，因此正常情況下，信息系統(tǒng)內(nèi)部存在多個(gè)穩(wěn)態(tài)節(jié)點(diǎn)。對(duì)于電力信息系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析主要就是希望能夠找到最佳穩(wěn)態(tài)節(jié)點(diǎn)。

通信領(lǐng)域已經(jīng)對(duì)于最優(yōu)路由問題沖鋒衣你就，并且將研究重點(diǎn)放在求解算法及不確定方面，，最常使用的優(yōu)化方法有兩種，分別是傳統(tǒng)圖論算法方法與數(shù)學(xué)規(guī)劃方法。其中傳統(tǒng)圖論算法包含兩種算法，分別是Dijkstra算法與Bellman-Ford算法；數(shù)學(xué)規(guī)劃方法也包含兩種規(guī)劃方式，分別是線性規(guī)劃與整數(shù)規(guī)劃。這些方式都可以直接應(yīng)用在電力信息物理融合系統(tǒng)分析上面。

3　電力信息物理融合系統(tǒng)的混合控制方法

智能電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)有著較高的依賴性，不同設(shè)備之間需要相傳傳輸信號(hào)。因此，智能電網(wǎng)具有十分典型的網(wǎng)絡(luò)化控制結(jié)構(gòu)。從另一個(gè)方面，還需要充分考慮帶通信網(wǎng)絡(luò)自實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障或者是問題，網(wǎng)絡(luò)化控制在實(shí)際應(yīng)用中能夠降低電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定想。智能電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下，最佳的控制方式就是混合控制，也就是網(wǎng)絡(luò)化控制與本地控制同時(shí)應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)主要指的是控制器、傳感器等設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上面的分布情況，并且相互之間溝通必須通過通信網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是近幾年對(duì)于控制研究上面十分熱點(diǎn)的課題。筆者在對(duì)于大量控制領(lǐng)域研究文獻(xiàn)研究之后發(fā)現(xiàn)，通信網(wǎng)絡(luò)要是出現(xiàn)阻塞，就會(huì)造成信息傳輸延遲或者是丟失問題，對(duì)于控制系統(tǒng)運(yùn)行具有嚴(yán)重影響，甚至還有可能直接造成控制系統(tǒng)癱瘓。

在解決通信網(wǎng)絡(luò)存在的信息傳輸延遲及丟失問題，最長使用的方法有兩種。第一種使用解析方法評(píng)估系統(tǒng)，判斷出數(shù)據(jù)在傳輸過程中可能出現(xiàn)丟失或者是延遲的可能性，判斷通信系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行。第二種為延遲及丟失補(bǔ)償，延遲及丟失補(bǔ)償核心觀念就是在隨意一個(gè)時(shí)間段上，控制系統(tǒng)不僅僅能夠?qū)τ诳刂菩盘?hào)進(jìn)行計(jì)算，還能夠?qū)τ陔娏ο到y(tǒng)為了幾個(gè)時(shí)間所出現(xiàn)的控制信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，并且將計(jì)算結(jié)果全部傳輸?shù)綀?zhí)行器終端上?？刂菩盘?hào)信息要是沒有傳輸?shù)綀?zhí)行器總段上，執(zhí)行器就會(huì)立即發(fā)展執(zhí)行指令。正常情況下，執(zhí)行器總段運(yùn)行狀態(tài)都是同步，但是執(zhí)行器終端要是沒有接受到控制信號(hào)，就會(huì)立即轉(zhuǎn)變?yōu)橹袛噙\(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出針對(duì)性的執(zhí)行命令，一直到接受到控制信號(hào)為止。

4　結(jié)論

到現(xiàn)在為止，電力系統(tǒng)與電力信息系統(tǒng)研究還是相對(duì)獨(dú)立開展，現(xiàn)在電力系統(tǒng)研究所得出的分析控制方式并不適合應(yīng)用在電力信息系統(tǒng)上面，這也是限制智能電網(wǎng)建設(shè)的重要因素。在這種背景之下，本文提出了電力信息物理融合系統(tǒng)，并且對(duì)于該系統(tǒng)基礎(chǔ)理論及方法簡(jiǎn)單分析，探索電力信息物理融合系統(tǒng)在分析及控制等等方面的問題。電力信息物理融合系統(tǒng)主要目的就是提高信息系統(tǒng)與電力系統(tǒng)之間的結(jié)合，促進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。

[1]郭慶來,辛蜀駿,孫宏斌,王劍輝.電力系統(tǒng)信息物理融合建模與綜合安全評(píng)估:驅(qū)動(dòng)力與研究構(gòu)想[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2016,06:1481-1489.

[2]韓宇奇,郭嘉,郭創(chuàng)新,黃瀚.考慮軟件失效的信息物理融合電力系統(tǒng)智能變電站安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2016,06:1500-1508.

[3]湯奕,王琦,倪明,梁云.電力信息物理融合系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)攻擊分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2016,06:148-151.

[4]彭思成,劉滌塵,廖清芬,曾正,徐業(yè)琰,楊錚,田園園,唐飛.分布式新能源接入能源互聯(lián)網(wǎng)的信息物理廣域關(guān)聯(lián)接口[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2016,08:2131-2141.

Research on Networked Control of power system based on information fusion

Shan Zheng
（Jiangsu electric power company maintenance branch，211102）

The traditional power system research and information system performance there is a big difference in the above theory and method,so the current structure of power system for in-depth analysis to above information system,and improve the level of power system analysis and control.Information physical integration of power system network control is the main advantage of the promotion of intelligent power grid construction, improve the security and stability of power systems.

smart grid;information fusion system;power information fusion system