[发明专利]一种面向对象的电网信息物理系统层次化建模方法

权利要求书

1.一种面向对象的电网信息物理系统层次化建模方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：考虑电网信息物理系统的结构特性，将电网CPS分为五层，从上到下依次为：物理系统层、信息业务层、信息系统层、网络层和通信子网层，各层由独立的内部结构和输入输出接口模块组成，自底向上提供服务，最终作用于物理系统层；

步骤2：将电网CPS层次化模型的研究对象确定为节点与连接边，建立对象模型Object；节点对象是对电网CPS所涉及的各种部件单元进行抽象，连接边是各节点对象间的关联链路，分为物理链路与逻辑链路，电网CPS对象模型Object的形式化定义如下：

Object＝(Attribute,Name,L,S) 式一

其中，Attribute为对象属性，Attribute＝node表示该对象为节点对象，Attribute＝edge表示该对象为连接边对象；Name为对象名称；L为该对象所属层次，为电网CPS模型层次集合；S为该对象当前的状态；

步骤3：考虑电网CPS各层次节点特性与链路特性的不同，对邻接矩阵进行重定义，实现电网CPS拓扑建模；

步骤4：对马尔科夫模型进行了改进，建立电网CPS对象状态转移模型，以描述电网CPS中对象的状态转移过程；

步骤5：参考DEVS模块化、层次化系统建模的思想，建立电网CPS层次关系模型。

2.根据权利要求1所述一种面向对象的电网信息物理系统层次化建模方法，其特征在于：所述步骤1中，五层电网CPS具体包括：

物理系统层：电力一次系统层，覆盖电网CPS物理环境下发电、输电、配电、用电各个环节，该层内的实体主要包括发电机、输电线路、变压器以及用电负荷电力一次设备，各物理实体之间通过电气侧的电气连接紧密耦合；物理系统层与信息业务层通过测量和控制指令执行过程产生关联，与信息系统层通过业务层的各类信息业务关联实现交互；

信息业务层：电网CPS中信息空间与物理空间的交互媒介，是电网CPS层次模型的关键中枢；电力系统中不同的信息业务实现不同的功能，从而协调电力系统的整体运行；信息业务层包括电力系统的各类信息业务，其中生产控制大区中的测控业务实现电网CPS信息空间与物理空间的交互，信息系统通过不同的测控业务实现对物理电网的感知与控制；信息业务层是一个逻辑层次，节点对象为电力测控业务，层内拓扑为电力业务之间的关联关系，故；一个测控业务的最小对象为一类业务报文从源应用到目标应用的一个通信业务流，包括源站和目标站上协议栈及报文通信过程；

信息系统层：信息系统层是电网CPS中信息设备以及信息设备间通信链路的集合，其中信息设备主要包括监控主机、调度主机、工作站、各种智能电子设备电力系统二次设备，实现了对电力一次设备的数据采集与测量、监视与控制；该层以信息设备为节点对象进行建模，各节点间的通信链路非实际物理链路，而是基于通信子网层与网络层实现的各信息设备间的逻辑通信链路；

网络层：电网CPS中通过IP寻址和路由选择实现两个端点之间数据传输的通信网络；网络层的任务是沿信息系统层两个信息设备间的最佳路由传输数据，即实现信息系统层两个端点之间的逻辑通信；该层的网络设备主要是路由器，广域网情况下通常两个路由器间的通信需要底层通信子网层的支撑，即两个路由器间的连接可能是物理链路、也可能是底层的通信子网层抽象而成的逻辑链路；

通信子网层：该层由计算机网络体系结构的数据链路层和物理层设备与链路构成，实现电网CPS中网络层之下的通信服务，包括通信设备、传输介质、低层通信协议；通信子网层的通信设备是交换机传输介质可以是双绞线、光纤、无线信道多种方式；目前智能电网的广域通信广泛采用SDH技术，局域网通信通常采用以太网技术，这两类技术涉及的通信设备、传输介质和协议均属于本模型的通信子网层。