2024年网络物理电力系统数字仿真与安全分析报告

研报总结

1. Sheffield Power System Research

• 研究方向：

  • 数字化电气电力系统
  • 虚拟物理协调控制与安全分析
  • 虚拟物理微电网安全控制
  • 虚拟物理输电安全分析

• 研究经历：

  • 2006年至今，教授于谢菲尔德大学控制与电力系统系。

2. Cyber-Physical Digital Co-Simulation

• 架构：

  • 包括物理系统模拟、网络安全监测与调度平台等。

• 平台：

  • 涵盖电力系统仿真、通信网络仿真等模块。
  • 使用Typhoon HIL、OPAL-RT等工具进行实时数字仿真。
  • 配备10,000节点的仿真能力。

• 接口：

  • 实现了电力系统、通信系统和信息系统的集成。

3. Cyber-Physical Microgrid Security Control

• 仿真平台：

  • 基于OPAL-RT和EXata网络仿真的联合平台。
  • 支持多模型间的变量交换和时间同步。

• 功能：

  • 实现电力系统与通信系统的数据传输和处理。
  • 提供微电网控制架构的仿真支持。

4. Cyber-Physical Transmission Security Analysis

• 技术应用：

  • 利用Kalman滤波器进行动态状态估计。
  • Kalman滤波器嵌入控制系统中，用于状态向量估计。

• 主要公式：

  • [ x(t) = A(t-1)x(t-1) + w(t) ]
  • [ y(t) = H(t)x(t) + v(t) ]
  • [ \hat{x}(t) = \hat{x}(t-1) + K(t)[y(t) - H(t)\hat{x}(t-1)] ]

关键数据

• 资金支持：获得超过500万英镑的研究资金。
• 合作项目：与National Grid ESO、Siemens等多家公司合作。
• 仿真规模：支持10,000节点的仿真。

总结

谢菲尔德大学的研究团队专注于虚拟物理系统的数字化、协调控制与安全分析，特别是在微电网和输电系统方面。通过先进的仿真平台和技术，如OPAL-RT、Typhoon HIL和EXata网络仿真，实现多系统之间的高效协同与安全监控。