Robust Coordinated Restoration Scheduling for Cyber-Physical Distribution Network Based on Wireless Field Area Networks

WANG Chongyu; PANG Kaiyuan; TENG Fei; WEN Fushuan; XU Yunjian

doi:10.7500/AEPS20231005001

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Robust Coordinated Restoration Scheduling for Cyber-Physical Distribution Network Based on Wireless Field Area Networks

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Robust Coordinated Restoration Scheduling for Cyber-Physical Distribution Network Based on Wireless Field Area Networks
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 6, Pages: 106-118(2025)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.香港中文大学机械与自动化工程系，香港 999077
  3.伦敦帝国理工学院电气与电子工程系，伦敦 SW72AZ，英国
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2022YFB2403100)
- DOI：10.7500/AEPS20231005001
  CLC：
- Received：05 October 2023，
  
  Revised：2024-03-12，
  
  Published Online：03 June 2024，
  
  Published：25 March 2025
- 稿件说明：
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王崇宇,庞凯元,滕飞等.基于无线场域网的配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度[J].电力系统自动化,2025,49(6):106-118.

WANG Chongyu,PANG Kaiyuan,TENG Fei,et al.Robust Coordinated Restoration Scheduling for Cyber-Physical Distribution Network Based on Wireless Field Area Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):106-118.
王崇宇,庞凯元,滕飞等.基于无线场域网的配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度[J].电力系统自动化,2025,49(6):106-118. DOI： 10.7500/AEPS20231005001.

WANG Chongyu,PANG Kaiyuan,TENG Fei,et al.Robust Coordinated Restoration Scheduling for Cyber-Physical Distribution Network Based on Wireless Field Area Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):106-118. DOI： 10.7500/AEPS20231005001.

摘要

极端灾害下配电物理系统和通信系统都可能遭受损坏。因此，灾后高效的信息物理协同恢复调度是一个值得研究的问题。在此背景下，提出一种基于无线场域网通信技术的配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度框架与数学模型。首先，对利用无线场域网通信技术构建灾后应急通信网络的途径进行分析，并揭示恢复调度过程中的信息-物理相依耦合机理。然后，分别建立无线通信路由分析模型、主动配电系统运行模型、考虑维修时长不确定性的维修班组调度模型和考虑无线路由器应急供电时长不确定性的信息-物理相依耦合模型，并提出计及信息-物理双侧不确定性的主动配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度框架。接着，建立基于两阶段鲁棒规划的维修-恢复调度模型，并采用列与约束生成算法进行求解。最后，采用修改的IEEE 123节点系统对所提方法的可行性和有效性进行验证。算例结果表明，所提方法可以容纳物理侧维修时长和信息侧无线路由器不间断供电时长的双重不确定性，实现配电信息物理系统的高效协同恢复。

Abstract

In extreme disasters

distribution physical systems and communication systems may be damaged. Therefore

it is a problem worth studying to realize efficient post-disaster cyber-physical coordinated restoration scheduling. In this context

the robust coordinated restoration scheduling framework and mathematical model for cyber-physical distribution system based on wireless field area network (WFAN) communication technology are proposed. First

the way of constructing post-disaster emergency communication network by using WFAN communication technology is analyzed

and cyber-physical dependency coupling mechanism during the restoration scheduling process is revealed. Secondly

the wireless communication routing analysis model

the operation model of active distribution system

the repair crew scheduling model considering the uncertainty of maintenance duration and the cyber-physical dependency coupling model considering the uncertainty of emergency power supply duration of wireless routers are established respectively

and the robust coordinated restoration scheduling framework of the cyber-physical active distribution network considering the uncertainty of cyber-physical sides is proposed. Then

the maintenance-restoration scheduling model based on two-stage robust programming is established

and the column-and-constraint generation algorithm is used to solve it. Finally

a modified IEEE 123-bus system is used to verify the feasibility and validity of the proposed method. The case results show that the proposed method can accommodate the double uncertainty of the physical-side maintenance duration and cyber-side uninterrupted power supply duration of the wireless routers

and realize the efficient coordinated restoration of the cyber-physical distribution system.

关键词

Keywords

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