[发明专利]基于信息物理融合的电力网和信息网融合模型

说明书

本发明公开了基于信息物理融合的电力网和信息网融合模型，该模型分为2个结构：单元级融合模型、系统级融合模型。该模型分架构为4个层次：物理设备层、信息物理系统层、信息平台层、互动业务层，其中，物理设备层是基础，信息物理系统层是支撑，信息平台层是核心。本发明实现了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同，解决了新型电力市场环境下，电力系统发电、输电、售电、用电等服务过程中物理系统和信息系统不同实时交互的问题，提高了电力系统资源配置效率，实现了电力资源的优化。

技术领域

本发明针对电力供需互动领域，具体为电力网和信息网的融合模型。

背景技术

电力供需互动是电力市场化改革、智能电网建设、可再生能源大规模并网等电力系统新形势下的发展趋势，也是构建完善、健全、高效电力市场的必要条件，对系统安全、可靠、绿色的运行产生积极的影响。电力供需互动是一个“状态感知、实时分析、科学决策、精准执行”的过程，需要电力网与信息网相互作用、相互影响，其实质是一个信息物理融合过程。利用信息物理融合理论(CPS理论)，本发明提出支撑电力供需的信息物理融合模型，称为电力网与信息网融合模型或者电力CPS模型。

根据目前的电力供需互动发展情况，当前主要存在以下几种问题：

①缺乏协同分析与协同设计。目前电力系统硬件与软件、信息系统与物理系统的评估、建模与仿真都采用分离的方式完成，缺乏必要的协同设计与协同分析。硬件与软件分离导致难以评估设计决策的影响。

②缺乏对数据融合的支持。未来的智能电网是能够容纳大量的物理数据源、执行器和分布的计算元素，所以需要以物理数据与信息数据的融合为中心，以满足智能电网的发展需求。

③缺乏反馈设计。电力价格在出现调动时，往往都会给电力系统供需互动的协调发展带来不同程度的影响，各项生产计划也难以得到高效实施。就目前来看，很多地方都未重视供需互动由物理层到信息层的反馈机构的构建与优化，进而导致相关工作在具体落实中无法取得理想效果。

发明内容

针对当前电力供需互动发展情况，本发明提出了电力网和信息网的融合模型。

本发明的理论方案是，一种电力网和信息网的融合模型，它由2个结构组成：单元级融合模型、系统级融合模型。它由4个层次组成，分别为物理设备层、信息物理系统层、信息平台层、互动业务层，其中，物理设备层是基础，信息物理系统层是支撑，信息平台层是核心。

所述单元级融合模型是具有不可分割性的电力网与信息网系统最小单元结构，可以是一个用电设备，通过“一硬”(如具备传感、控制功能的传感器等)和“一软”(如嵌入式软件)构成“感知-分析-决策-执行”的数据闭环。

所述系统级融合模型是“一硬、一软、一网”的有机组合。电力网与信息网系统的多个单元级融合系统通过通信网络，实现更大范围、更宽领域的数据自动流动，就可实现多个单元级融合系统的互联、互通和互操作，进一步提高制造电能优化配置的广度、深度和精度。

所述物理设备层包含传感器、执行器、RFID标签、RFID读写器、移动智能终端等各种物理设备，主要负责感知获取物理环境数据以及执行系统控制命令。

所述信息物理系统层由信息网络提供实时通信和信息交互的支撑，主要通过互联网、局域网、专网、通信网等现有网络对数据进行传输，实现电力网与信息网的数据交互。

所述信息平台层具有对海量信息进行智能处理和管理的能力，是电力网与信息网融合系统交互的核心部分。该层主要包括两个功能单元，分别是数据处理存储单元与控制决策单元。

所述互动业务层为电力网与信息网融合系统提供相关电力业务支持，主要包括售电业务、检修业务和调度业务、居民用户业务、大用户业务、电动汽车充换电业务、分布式储能/发电业务等。

附图说明