智能电网的信息架构.doc

分类号____________ 密 级_____________ U D C ____________ 编 号_____________ 清 华 大 学 博 士 后 研 究 报 告 物联网技术在电力系统广域稳定监控中的应用研究 涂 国 煜 清 华 大 学 (北京) 2013年9月 1、智能电网的信息体系结构研究； INFORMATION SYSTEM ARCHITECTURE FOR SMART GRID2、电力物联网运行支撑平台和实证研究； THE EXPERIMENTAL PLATFORM AND EMPIRICAL RESEARCH OF CYBER-PHYSICAL SYSTEM FOR POWER SYSTEM3、通讯网络对广域控制的影响 （超高压直流输电系统广域控制器数值仿真实验）； IMPACT OF COMMUNICATION NETWORK ON WIDE-AREA CONTROL (EXPERIMENTAL STUDY OF WIDE-AREA CONTROLLER OF HVDC SYSTEM) : 涂 国 煜 流动站（一级学科）名称: 计算机科学与技术 专 业（二级学科）名称: 计算机软件与理论 合 作 导 师 : 曹军威 （教授） 邢春晓 （教授） 研究工作起止日期 2010年9月──2013年9月 中文摘要 本研究工作的目的是通过搭建电力物联网的实证平台，测试和验证电力系统结合通讯网络开展的新应用的可行度、关键性能及潜在问题。电力物联网中通讯网络与电力系统的相互耦合，这使得传统的电力系统控制策略需要做出相应调整。然而通讯网络中的不确定性，与电力系统相互影响的复杂性，使得电力系统的最终性能难以得到保障。在关于分布式多通道信号时延的造成影响和处理方式的研究中，直接考察多通道、随机性的相关结果仍十分匮乏。 本实证平台现提供如下基本功能：（1）经实际电网系统对比矫正过的仿真平台；（2）采用实际故障历史数据的测试案例；（3）接口多种通讯网络的仿真环境；（4）采用超实时通讯仿真实现闭环控制；（5）支持不同控制、辨识算法的接泊，提供其仿真验证和比对结果。 目前在此平台上展开的研究主要基于广域监控系统（WAMCs）的案例，具体采用的研究方法如下：（1）选取分布的采样节点，（2）调取瞬态故障的历史数据，（3）设置多信号通道的相异网络环境，（4）仿真广域控制器的镇定效果，（5）增加控制模块对通讯网络异步信号的补偿环节，改变不同的补偿方式，仿真比较同等条件下的镇定效果。 取得的主要研究结果表明：广域控制器的镇定效果受到各通道信号异步延时的明显影响，通过对通讯网的简单补偿，即可大幅增加控制器的鲁棒性，提高同一组控制参数对不同网络环境的控制裕度。传统方式存在时延增加效果出现大幅波动，改善后的补偿方式效果存在差异，且与异步时延的组合有关系，其明确的理论界限仍有待进一步的研究。 关键词：电力物联网、智能电网、通讯补偿、异步信号时延、广域控制Abstract The purpose of this work is to establish a simulation platform of CPS for power systems and carry out experiments to verify the feasibility, evaluate the performance and identify potential problems of new applications that utilize communication network in power system controlling. One critical issue in CPS is the interaction between the communication network and the power system. With more applications are implemented with wide-area communication, the power system control strategies have to account for this interaction accordingly. However, the uncertainties in the communicati