基于数据场理论的配电网信息物理系统规划方法研究

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1、基于数据场理论的配电网信息物理系统规划方法研究ResearchonPlanningofCommunicationSystemofCyberPhysicalSystemforDistributionNetworksBasedonDataFieldTheory学科专业：电气工程作者姓名：黄志勇指导教师：杨挺教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要配电网信息物理系统(CyberPhysicalSystemforDistributionNetworks，CPSDN)是自动化技术、信息技术和通信技术与电网的深度融合产物。其与传统通信系统规划的一个显著区别在于信息系统内存在大量的异构网

2、元，它们应用场景、承担业务和信息需求均有较大差别。目前的规划方法均建立在同质化节点的基础上，不考虑节点差异为规划带来的影响。针对这一问题，本文对配电网信息物理系统规划展开研究。首先，本文分析配电网信息物理系统应用场景，对系统网元的异构性展开讨论；基于数据场理论，建立了基于改进的层次分析法的配电网信息物理系统广义节点质量模型，数学量化了节点差异，进而定义配电网信息物理系统节点势函数，提出系统关键网元辨识方法，进一步以系统可靠性为测度建立配电网信息物理系统规划问题的势均衡数学模型，消除系统拓扑势突兀节点，均衡网络失效风险。以上模型属于离散数学范畴，采用带有自适应权重的二进制粒子群算法，可以实现

3、模型的求解。最后，本文采用IEEE39BUS、LVNTS低压测试系统及某示范工程实际配电网算例进行仿真计算，实验表明：所提出的拓扑势均衡规划模型和离散粒子群算法可以很好地应用于信息物理系统规划，使用该方法进行信息系统拓扑规划，可准确辨识网络关键节点，建立高可靠性信息物理系统网络拓扑，实现效能的提升。关键词：信息物理系统；数据场理论；广义节点质量；拓扑势优化IABSTRACTCyberPhysicalSystem(CPS)fordistributionnetworksisthehighlyintegrationofautomatics,ICT(InformationandComputingT

4、echnology)andpowergrid.TheheterogeneousnetworkelementsinCPSarethemostsignificantdifferencewiththetraditionalplanning,whichhavedifferentapplyingscene,businessandcommunicationneeds.However,thecurrentplanningmethodsarebasedontheestablishmentofhomogeneousnodes,regardlessofnodedifferencesfortheplanning

5、oftheimpact.Inviewofthisproblem,thispaperresearchesoftheplanningofcyberphysicalsystemfordistributionnetworks.Firstly,thispaperanalyzestheapplicationscenarioofdistributionphysicalinformationsystemanddiscussestheheterogeneityofsystemnetworkelements.Thenbasedonthetheoryoffielddata,thispaperestablishe

6、sthegeneralizednodequalitymodel,quantifiesdifferencebetweenthenodes,definesthepotentialfunctioninCPS,andthenbuildsthetopologicalpotentialequilibriumplanningmodelmathematicallyinCPSfordistributionnetworkwhichevaluatesthenetworkreliability.Animprovedbinaryparticleswarmoptimizationalgorithmwithself-a

7、daptedweightsisproposedtosolvetheproblem.Lastly,usingIEEE39Bus,LVNTSstandardtestnetworkandanactualpowersystemastheexamples,theresultshowsthatthemodelandalgorithmcaneffectivelysolvetheCPSplanningproblem.Thepropose