支持信息-物理-社会系统研究的跨领域交互仿真平台

薛禹胜; 谢东亮; 薛峰; 黄杰; 蔡斌; 蔡林君

doi:10.7500/AEPS20220427003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

支持信息-物理-社会系统研究的跨领域交互仿真平台

电力领域仿真计算技术与国内软件发展前景 | 更新时间：2025-06-16

- 支持信息-物理-社会系统研究的跨领域交互仿真平台
- A Cross-field Interactive Simulation Platform for Supporting Research on Cyber-Physical-Social Systems
- 电力系统自动化 2022年46卷第10期页码：138-148
- 作者机构：
  
  南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），江苏省南京市 211106
- 作者简介：
  
  薛禹胜(1941—)，男，中国工程院院士，博士生导师，主要研究方向：电力系统自动化。E-mail：xueyusheng@sgepri.sgcc.com.cn
  谢东亮(1980—)，男，通信作者，博士，高级工程师，主要研究方向：交互仿真平台、电力系统充裕性与安全性。E-mail：xiedongliang@sgepri.sgcc.com.cn
  薛峰(1971—)，男，博士，研究员级高级工程师，主要研究方向：电力系统安全稳定分析与控制。E-mail：xue-feng@sgepri.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目“双碳变革中电网主动支撑研究的应用准备”
- DOI：10.7500/AEPS20220427003
  中图分类号：
- 收稿日期：2022-04-27，
  
  网络出版日期：2022-04-29，
  
  纸质出版日期：2022-05-25
- 稿件说明：
移动端阅览
薛禹胜,谢东亮,薛峰等.支持信息-物理-社会系统研究的跨领域交互仿真平台[J].电力系统自动化,2022,46(10):138-148.

XUE Yusheng,XIE Dongliang,XUE Feng,et al.A Cross-field Interactive Simulation Platform for Supporting Research on Cyber-Physical-Social Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(10):138-148.
薛禹胜,谢东亮,薛峰等.支持信息-物理-社会系统研究的跨领域交互仿真平台[J].电力系统自动化,2022,46(10):138-148. DOI： 10.7500/AEPS20220427003.

XUE Yusheng,XIE Dongliang,XUE Feng,et al.A Cross-field Interactive Simulation Platform for Supporting Research on Cyber-Physical-Social Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(10):138-148. DOI： 10.7500/AEPS20220427003.

摘要

信息-物理-社会系统（CPSS）是在信息物理系统（CPS）的基础上，加入政策、行为等社会元素，将广义物理系统视作一个整体，并消除不同领域之间的壁垒。相关的研究和应用都离不开仿真工具的支持。为此，在近20年探索能源的信息-物理-社会系统（CPSSE）过程中研发了统一的仿真平台（Sim-CPSS）。Sim-CPSS支撑了异构仿真应用的互通、互动、互用，并显著降低了复杂系统仿真研究的难度，提高了分析效率。文中介绍了Sim-CPSS的研发思路、架构、功能和原创技术。通过能源领域的众多工程应用验证了其对多领域、多尺度，以及行为多种表达方式的适应能力。Sim-CPSS为CPSS提供了基础工具的强大支撑。

Abstract

Cyber-physical-social system (CPSS) is based on cyber-physical system (CPS)

adding social elements such as policies and behaviors

while breaking down barriers between fields and treating generalized physical systems as a whole. All related research and application are inseparable from the support of simulation tools. To this end

a unified simulation platform (Sim-CPSS) has been developed in the course of nearly 20 years of exploration of CPSS in energy (CPSSE). It supports the interconnection

interaction and interoperability of heterogeneous simulation applications

and significantly reduces the difficulty in the simulation research of complex systems and improves the analysis efficiency. This paper introduces the design concept

architecture

functions and original technologies of Sim-CPSS. Through various engineering applications in the energy field

its adaptability to multiple fields

multiple scales

and multiple expressions of behavior has been verified. Sim-CPSS provides a basic tool support for CPSS.

关键词

Keywords

references

WANG F Y . The emergence of intelligent enterprises： from CPS to CPSS ［J］. IEEE Intelligent Systems ， 2010 ， 25 （ 4 ）： 85 - 88 .

ZHANG J J ， WANG F Y ， WANG X ， et al . Cyber-physical-social systems： the state of the art and perspectives ［J］. IEEE Transactions on Computational Social Systems ， 2018 ， 5 （ 3 ）： 829 - 840 .

XUE Y S ， YU X H . Beyond smart grid-cyber-physical-social system in energy future ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2017 ， 105 （ 12 ）： 2290 - 2292 .

SIMON H . The architecture of complexity ［J］. Proceedings of the American Philosophical Society ， 1962 ， 106 （ 6 ）： 467 - 482 .

杨林瑶，陈思远，王晓，等 . 数字孪生与平行系统：发展现状、对比及展望［J］. 自动化学报， 2019 ， 45 （ 11 ）： 2001 - 2031 .

YANG Linyao ， CHEN Siyuan ， WANG Xiao ， et al . Digital twins and parallel systems： state of the art， comparisons and prospect ［J］. Acta Automatica Sinica ， 2019 ， 45 （ 11 ）： 2001 - 2031 .

周彦，戴剑伟 . HLA仿真程序设计［M］. 北京：电子工业出版社， 2002 .

ZHOU Yan ， DAI Jianwei . Simulation programming of high level architecture ［M］. Beijing ： Publishing House of Electronics Industry ， 2002 .

MathWorks . MatLab & Simulink： Simulink reference R2021b ［EB/OL］. ［ 2022-04-19 ］. https：//www.mathworks.com/help/releases/R2021b/index.html https://www.mathworks.com/help/releases/R2021b/index.html .

IEEE Computer Society . IEEE standard for modeling and simulation （M&S）： high level architecture （HLA）—framework and rules： IEEE Std 1516—2000 ［S］. 2010 .

薛禹胜 . EEAC与直接法的机理比较：（三）定性判稳与定量分析［J］. 电力系统自动化， 2001 ， 25 （ 13 ）： 1 - 5 .

XUE Yusheng . A critical comparison of various methods for transient stability assessment： Part three qualitative criterion and quantitative analysis ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2001 ， 25 （ 13 ）： 1 - 5 .

薛禹胜 . 时空协调的大停电防御框架：（一）从孤立防线到综合防御［J］. 电力系统自动化， 2006 ， 30 （ 1 ）： 8 - 16 .

XUE Yusheng . Space-time cooperative framework for defending blackouts： Part Ⅰ from isolated defense lines to coordinated defending ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2006 ， 30 （ 1 ）： 8 - 16 .

薛禹胜 . 时空协调的大停电防御框架：（二）广域信息、在线量化分析和自适应优化控制［J］. 电力系统自动化， 2006 ， 30 （ 2 ）： 1 - 10 .

XUE Yusheng . Space-time cooperative framework for defending blackouts： Part Ⅱ reliable information， quantitative analyses and adaptive controls ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2006 ， 30 （ 2 ）： 1 - 10 .

薛禹胜 . 时空协调的大停电防御框架：（三）各道防线内部的优化和不同防线之间的协调［J］. 电力系统自动化， 2006 ， 30 （ 3 ）： 1 - 10 .

XUE Yusheng . Space-time cooperative framework for defending blackouts： Part Ⅲ optimization and coordination of defense-lines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2006 ， 30 （ 3 ）： 1 - 10 .

薛禹胜 . 电力市场稳定性与电力系统稳定性的相互影响［J］. 电力系统自动化， 2002 ， 26 （ 21 ）： 1 - 6 .

XUE Yusheng . Interactions between power market stability and power system stability （1）［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2002 ， 26 （ 21 ）： 1 - 6 .

薛禹胜 . 电力市场稳定性与电力系统稳定性的相互影响（续完）［J］. 电力系统自动化， 2002 ， 26 （ 22 ）： 1 - 4 .

XUE Yusheng . Interactions between power market stability and power system stability （2）［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2002 ， 26 （ 22 ）： 1 - 4 .

薛禹胜，谢东亮，薛峰，等 . 智能电网运行充裕性的研究框架：（一）要素与模型［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 10 ）： 1 - 9 .

XUE Yusheng ， XIE Dongliang ， XUE Feng ， et al . A research framework for operation adequacy in smart grid： Part Ⅰ elements and models ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 10 ）： 1 - 9 .

薛禹胜，许剑冰 . 电力市场对电力系统运行可靠性的影响［M］. 北京：清华大学出版社， 2010 .

XUE Yusheng ， XU Jianbing . Influence of power market on power system operation reliability ［M］. Beijing ： Tsinghua University Press ， 2010 .

XUE Y S ， LI T R ， YIN X ， et al . Managements of generalized congestions ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2013 ， 4 （ 3 ）： 1675 - 1683 .

JI X Q ， WEN F S ， XUE Y S ， et al . Generation investment evaluation in emission trading environment ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2011 ， 5 （ 7 ）： 781 - 787 .

刘伟佳，文福拴，薛禹胜，等 . 电动汽车参与电力系统优化调度的谈判策略［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 17 ）： 192 - 200 .

LIU Weijia ， WEN Fushuan ， XUE Yusheng ， et al . Negotiation strategies for participation of electric vehicles in power system optimal dispatching ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 17 ）： 192 - 200 .

薛禹胜，倪明，余文杰，等 . 计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 17 ）： 3 - 12 .

XUE Yusheng ， NI Ming ， YU Wenjie ， et al . Power grid blackout defense system including communication/information security early warning and decision support ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 17 ）： 3 - 12 .

薛禹胜，王昊昊，董朝阳，等 . 电力市场环境下互联电网恢复控制的评述［J］. 电力系统自动化， 2007 ， 31 （ 21 ）： 110 - 115 .

XUE Yusheng ， WANG Haohao ， DONG Zhaoyang ， et al . A review on restorative control in interconnected grids under electricity market environment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2007 ， 31 （ 21 ）： 110 - 115 .

薛禹胜，费圣英，卜凡强 . 极端外部灾害中的停电防御系统构思：（一）新的挑战与反思［J］. 电力系统自动化， 2008 ， 32 （ 9 ）： 1 - 6 .

XUE Yusheng ， FEI Shengying ， BU Fanqiang . Upgrading the blackout defense scheme against extreme disasters： Part Ⅰ new challenges and reflection ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2008 ， 32 （ 9 ）： 1 - 6 .

薛禹胜，黄杰，文福拴，等 . 排放阻塞与输电阻塞的交互影响［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 15 ）： 6 - 12 .

XUE Yusheng ， HUANG Jie ， WEN Fushuan ， et al . Mutual influences between emission congestion and transmission congestion ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 15 ）： 6 - 12 .

薛禹胜，黄杰，王放，等 . 基于分类监管与当量协同的碳市场框架设计方案［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 13 ）： 1 - 8 .

XUE Yusheng ， HUANG Jie ， WANG Fang ， et al . Carbon market framework design based on classified regulation and equivalent coordination ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 13 ）： 1 - 8 .

YU X H ， XUE Y S . Smart grids： a cyber-physical systems perspective ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2016 ， 104 （ 5 ）： 1058 - 1070 .

薛禹胜，徐群，辛耀中，等 . 加州电力危机的动态仿真和防御对策分析：（一）模型的建立和定性分析［J］. 电力系统自动化， 2004 ， 28 （ 7 ）： 24 - 29 .

XUE Yusheng ， XU Qun ， XIN Yaozhong ， et al . Dynamic simulation and countermeasure analyses of California power crisis： Part one models and qualitative analyses ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2004 ， 28 （ 7 ）： 24 - 29 .

薛禹胜，彭慧敏 . 电力市场与电力系统交互动态仿真设计［J］. 电力系统自动化， 2006 ， 30 （ 23 ）： 14 - 20 .

XUE Yusheng ， PENG Huimin . Analysis and simulation of interaction between electricity market and power system dynamics ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2006 ， 30 （ 23 ）： 14 - 20 .

黄杰，薛禹胜，许剑冰，等 . 电力市场与电力系统的动态交互仿真平台：（一）功能设计［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 10 ）： 16 - 22 .

HUANG Jie ， XUE Yusheng ， XU Jianbing ， et al . Dynamic simulation platform for power market and power system： Part one function design ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 10 ）： 16 - 22 .

谢东亮，薛禹胜，薛峰，等 . 电力市场与电力系统的动态交互仿真平台：（二）支撑层设计［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 11 ）： 1 - 7 .

XIE Dongliang ， XUE Yusheng ， XUE Feng ， et al . Dynamic simulation platform for power market and power system： Part two support layer design ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 11 ）： 1 - 7 .

谢东亮，薛禹胜，薛峰，等 . 电力市场与电力系统的动态交互仿真平台：（三）应用层设计［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 12 ）： 7 - 14 .

XIE Dongliang ， XUE Yusheng ， XUE Feng ， et al . Dynamic simulation platform for power market and power system： Part three application layer design ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 12 ）： 7 - 14 .

南京南瑞集团公司，国电南瑞科技股份有限公司 . 一种支撑大能源研究的多参与者和智能代理混合仿真环境构建方法： 201410194902.3 ［P］. 2014-09-10 .

Nanjing NARI Group Corporation ， Guodian NARI Technology Co. ， Ltd . A method for constructing a multi-participant and intelligent agent hybrid simulation environment supporting macro-energy research ： 201410194902.3 ［P］. 2014-09-10 .

蒋超，薛禹胜，黄杰，等 . 基于实验经济学仿真构建碳排放交易的多代理模型［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 17 ）： 80 - 86 .

JIANG Chao ， XUE Yusheng ， HUANG Jie ， et al . Modeling multi-agent in carbon emission market based on experimental economics simulations ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 17 ）： 80 - 86 .

蔡斌，薛禹胜，薛峰，等 . 智能电网运行充裕性的研究框架：（二）问题与思路［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 11 ）： 1 - 6 .

CAI Bin ， XUE Yusheng ， XUE Feng ， et al . A research framework for operation adequacy in smart grid： Part Ⅱ problems and ideas ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 11 ）： 1 - 6 .

蔡斌，薛禹胜，薛峰，等 . 智能电网运行充裕性的研究框架：（三）解耦与协调［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 12 ）： 1 - 5 .

CAI Bin ， XUE Yusheng ， XUE Feng ， et al . A research framework for operation adequacy in smart grid： Part Ⅲ decoupling and coordination ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 12 ）： 1 - 5 .

蒋超，薛禹胜，黄杰，等 . 碳市场风险的分析与控制：（二）沙盘推演［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 14 ）： 1 - 7 .

JIANG Chao ， XUE Yusheng ， HUANG Jie ， et al . Carbon market risk analysis and control： Part Ⅱ sand-table simulation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 14 ）： 1 - 7 .

谢东亮，薛峰，宋晓芳 . 直流互联下含储电力系统调峰的优化及仿真分析［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 5 ）： 72 - 79 .

XIE Dongliang ， XUE Feng ， SONG Xiaofang . Optimization and simulation analysis of peak shaving for DC interconnected power system with energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 5 ）： 72 - 79 .

CAI B ， XUE Y S ， YANG X X ， et al . Quantitative analysis of clean transition strategy of traditional coal-dominated GenCos ［J］. Energy Procedia ， 2018 ， 152 ： 1021 - 1026 .

WEN Y ， CAI B ， YANG X X ， et al . Quantitative analysis of China’s low-carbon energy transition ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 119 ： 105854 .

CAI B ， XUE Y S ， FAN Y ， et al . Optimization on trans-regional electricity transmission scale of China’s western renewable energy base： the case study of Qinghai Province ［C］// 2nd International Symposium on Architecture Research Frontiers and Ecological Environment ， December 20-22 ， 2019 ， Guilin， China .

GEORGEFF M P ， LANSKY A L . Decision-making in an embedded reasoning system ［C］// Proceedings of the 11th International Joint Conference on Artificial Intelligence （IJCAI-89 ）， August 20-25 ， 1989 ， Detroit， USA ： 972 - 978 .

孙西芝，陈时锦，程凯，等 . 多尺度仿真方法研究综述［J］. 系统仿真学报， 2006 ， 18 （ 10 ）： 2699 - 2702 .

SUN Xizhi ， CHEN Shijin ， CHENG Kai ， et al . Overview of multiscale simulation method research ［J］. Journal of System Simulation ， 2006 ， 18 （ 10 ）： 2699 - 2702 .

CIOFFI-REVILLA C . Computational social science ［J］. Wiley Interdisciplinary Reviews： Computational Statistics ， 2010 ， 2 （ 3 ）： 259 - 271 .

WALDROP M M . Free agents ［J］. Science ， 2018 ， 360 （ 6385 ）： 144 - 147 .

吴俊，薛禹胜，舒印彪，等 . 大规模可再生能源接入下的电力系统充裕性优化：（三）多场景的备用优化［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 11 ）： 1 - 7 .

WU Jun ， XUE Yusheng ， SHU Yinbiao ， et al . Adequacy optimization for a large-scale renewable energy integrated power system： Part three reserve optimization in multiple scenarios ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 11 ）： 1 - 7 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于周交易框架的源荷互动市场机制

关于在决策推演中计入博弈行为的评述