全球能源互联网研究院有限公司 梁云 等：配电网CPS的通信需求和网络资源分配方案探讨

电力18讯：梁云，黄莉，侯兴哲，徐鑫，胡致远，汪大洋.配电网CPS 的通信需求和网络资源分配方案探讨[J].中国电力，2019，52（1）：32-39.

LIANG Yun, HUANG Li, HOU Xingzhe, XU Xin, HU Zhiyuan, WANG Dayang. Discussion on communication requirement and network resource allocation scheme of cyber physical system for distribution network[J]. Electric Power, 2019，52（1）：32-39.

1研究背景


与传统电网相比，新一代电力系统将成为大规模新能源的输送和分配网络。配电网作为经济和社会发展的重要基础设施，对实现智能电网和能源互联网+战略目标起着关键作用。智能配电网与分布式能源、储能装置、柔性负荷等有机融合，促进多能互补优化利用；以集成芯片、信息网络、人工智能等为代表的信息通信技术快速演进，与电网深度融合形成能源、电力、信息综合服务体系。智能配电系统的实施离不开信息与通信技术 (information and communication technologies，ICT)，随着多通信方式网络、分布式电源等信息物理资源的加入，配电网的信息流和能量流特性发生了重要转变，需要从信息物理融合（cyber physical system，CPS）的角度研究相关运行及控制问题；在实现机理上，通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互，逐步形成配电网CPS，具有重要的研究和应用前景。目前配电网通信需求的分析常沿用电信互联网思想，将IT数据流作为分析模型，以IT参数作为通信网的性能目标，几乎没有触及电气、自动化过程，因此其结果往往体现不出工控特征。配电网CPS的特征是信息通信过程深度融合到物理系统的测量、运行、控制过程中。因此，需进一步分析CPS通信新需求，给出更为合理的网络资源分配方案，对配电网CPS规划、运行等提供指导。


2论文所解决的问题及意义

本文分析了配电网CPS与现行电信互联网系统的差异，指出通信网运行过程参与到自动化控制过程是其重要特征。将配电网CPS通信需求分为IT数据流和OT操作两个层次，分别分析了其传输性能指标和可靠性机制。进而提出在一体化的承载网模型下，有效管理网络资源，构建出满足IT/OT不同需求的虚拟网络的多目标资源分配方案。最后通过配电网CPS的典型组网示例及其应用分析，分析了方案的合理性, 对配电网CPS规划、运行等提供建设性的参考。

3论文重点内容

分析配电网CPS的通信业务特征，从IT流、OT流两个层次分析配电网CPS系统的通信需求；按照配电网的物理层级，设计了分布式分层管理的一体化承载网模型，提出一种针对不同的配电网业务所需不同虚拟网络的多目标网络资源分配方案；基于配电网CPS的通信业务特征域需求，结合一体化承载网模型与多目标资源分配方案，给出一个满足新业务（如微网、新能源）、OT业务（如配电自动化、用户需求响应）、IT业务（如用电信息采集、设备监测）等复杂应用环境下多业务承载需求的配电网CPS网络资源分配示例，并采用Mininet仿真软件，针对上述组网方案进行仿真分析。


4研究结论



配电网CPS的通信特征在于：在广域网背景下，通信网运行过程将直接参与到自动化操作中，影响配电网调控操作效果。本文针对配电网CPS的通信业务特征，进行实例分析，从IT和OT方面分析配电网CPS的通信需求，进而提出在一体化的承载网模型下，有效管理网络资源，构建出满足IT/OT不同需求的虚拟网络的多目标资源分配方案，并通过配电网CPS的典型组网示例和数字仿真，验证了方案的合理性。



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梁云（1976—），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为电力信息通信, E-mail : liangyun@geiri.sgcc.commatch.cn；

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黄莉（1986—），女，硕士，高级工程师，主要研究方向为电力信息通信，E-mail : huangli@geiri.sgcc.com.cn。