1、电力信息物理系统

随着电力基础网络和电力信息通信网络联系的日益紧密，传统仅基于电力系统物理联系的分析与控制研究的局限性凸显。大量的数据采集设备、计算设备和电气设备通过电网、通信网两个实体网络互连，电力系统已具备信息物理系统(Cyber-physical system, CPS)的基本特征，成为电力信息物理融合系统。从系统构成角度，电力CPS主要由电力物理层、通信层和信息层构成，三层之间的信息采集与交互可实现电力系统优化调度与控制。电力CPS环境下，电力物理层中源-网-荷之间的构成与互动形式较以往趋于复杂，而电力通信网络层的扰动和故障也会不同程度的影响到电力物理层。因此，针对电力CPS存在两个核心问题开展研究：如何利用电力CPS的信息层为更精确有效的全网优化控制提供支撑；如何降低或规避通信网络层传输信息时引入的安全风险。

2、电力系统网络安全

电力CPS信息侧故障可能会降低电网运行控制可靠性的问题不容忽视，甚至存在通过恶意网络攻击引起电力信息物理系统大规模连锁故障的可能，破坏电网的安全稳定运行。近年来陆续发生了多起由网络攻击导致的电力系统安全事故。2015年底的乌克兰电网停电事件是第一起由网络攻击成功导致电力系统大规模停电的实例。2019年3月委内瑞拉电网发生数次大停电事故，有报道认为是由网络软杀伤和军事硬摧毁协同配合的“电力战”造成。电力系统作为关乎国计民生的基础设施，已成为恶意组织或敌对国家攻击的首要目标之一，其不仅在地理和网络空间上广泛分布从而存在防范难度，而且在知识架构上相互交叉需要信息与物理的深度融合。现实中网络攻击乃至“电力战”带来的严重后果应引起我们的重视和警惕，必须加强防范意识，并对其防御理论与方法进行深入研究。

与传统针对信息领域（如互联网）的网络攻击不同，针对电力CPS的网络攻击目的不仅限于通过窃取和操纵信息从而获取经济利益，更注重破坏电力物理系统的稳定运行，造成大规模电力供应中断等严重后果。因此，针对电力CPS网络攻击和防御的研究与传统的网络空间攻击与安全防护存在不同，更应以电力物理侧的功能削弱和恢复效果为最终目标。电力CPS安全研究需考虑信息侧业务对物理侧功能的支撑和影响，基于信息物理融合的思路，探究攻击在信息侧和物理侧传播和作用机理，从建模、评估、检测和防御等方面构建全面的电力CPS网络安全防护理论。

3、人工智能在电力系统中应用

现代电网出现的区域交直流互联、电力电子化和信息物理融合等新特征，对电网分析方法提出新的要求。传统分析方法重视暂态稳定问题的机理分析与模型构建，在处理多因素耦合及复杂非线性问题时存在难度。近年来数据科学技术的进步使得以人工智能为代表的数据模型方法在现代电网问题的分析中崭露头角，在解决动态问题影响因素重要性分析、非线性环节建模等方面体现出优势，但其性能受数据质量、充裕度及算法的影响，存在一定不确定性。因此，考虑到物理模型方法与数据模型方法天然的互补性，如何有效融合二者优势，突破传统分析方法瓶颈，具有重要意义。

4、电力系统频率稳定与负荷控制

随着大规模特高压交直流输电通道建设的推进，复杂大受端电网发生大功率缺额导致频率异常波动的风险增加。以华东电网为例，自2015年下半年以来已发生多起因特高压直流闭锁造成的频率跌落事故，其中“9·19”锦苏直流双极闭锁事故造成功率缺额4.9GW，频率最高跌幅达0.41Hz；“10·20”宾金直流单极闭锁事故造成功率缺额3.7GW，频率最高跌幅达0.24Hz。受电比例增高也间接降低了受端电网传统电源调节能力。将负荷控制技术与传统电源控制技术有效协调，可极大地提升对电网频率的支撑能力。随着电力CPS建设的推进，高速通信网络和广域量测系统为基于全局信息的分析与控制手段奠定了基础，然而也对信息的可靠性提出更高要求。因此，需要在兼顾广域信息的充分利用及广域通信的失效风险的基础上，探寻在线时间尺度的电网频率态势高精度分析手段，并研究能够提高电网暂态频率稳定性的负荷协调控制技术。

主持项目:

1)   国家自然科学基金青年科学基金项目，电力信息物理系统的频率态势预测及负荷紧急控制技术

2018.1～2020.12，22万元，项目负责人

2)   国家重点研究计划项目，互联大电网高性能分析和态势感知技术

2018.7～2021.6，167万元，东南大学负责人

3)   国家重点研究计划项目，电网信息物理系统分析与控制的基础理论与方法

2017.7～2021.6，214.2万元，子任务负责人

4)   国家重点研究计划-政府间国际科技创新合作重点专项，综合能源高效协同运行关键技术及应用示范

2021.1～2023.12，60万元，课题负责人

5)   南方电网公司科技项目，基于设备指纹识别的电网信息安全防护关键技术研究

2020.1～2021.12，项目负责人

6)   国家电网公司科技项目，计及信息物理不确定性的配电网一二次融合规划关键技术研究

2021.1～2022.12,项目负责人

7)   国家电网公司科技项目，CPS视角下的电网控制系统可靠性与风险评估方法研究

2020.1～2021.12,项目负责人

8)   国家电网公司总部科技项目，能源综合服务站为枢纽的电网信息物理系统规划评估及运行策略关键技术

2020.1～2021.12,项目负责人

9)   国家电网公司总部科技项目，电网安全稳定控制系统遭受信网恶意攻击风险分析及对策研究

2020.1～2021.12,项目负责人

10)  国家电网公司总部科技项目，针对网络攻击的电网信息物理系统协同运行态势感知与主动防御方法研究

2018.8～2020.12,项目负责人

11)  国家电网公司总部科技项目，基于信息物理系统的复杂配电网建模与数模混合仿真技术研究

2018.8～2020.12,项目负责人

12)  国家电网公司总部科技项目，电网恶意攻击的辨识方法及电网侧主动防御方法研究

2017.4～2019.12,项目负责人

13)  国家电网公司总部科技项目，快速需求响应应对大功率缺失的调度策略研究

2017.4～2019.12,项目负责人

14)  南方电网公司科技项目，电力信息物理系统网络安全评估技术研究

2018.1～2019.12，项目负责人

15)  国网江苏电力公司科技项目，综合能源服务技术与管理模式创新研究

2019.1～2019.12,项目负责人

16)  国网江苏电力公司科技项目，智慧园区综合能源服务信息监测整体解决方案

2019.7～2020.12，项目负责人

17)  国家电网公司技术前瞻项目，源网荷系统恶意攻击模式研究

2018.1～2019.6，项目负责人

18)  中国电力科学研究院项目，多直流馈入受端电网应对多直流连续换相失败风险的系统保护方案研究

2017.05-2018.12，项目负责人

19)  国家电网公司总部科技项目，面向电力系统控制中心应用的信息物理耦合建模与评估

2017.3～2019.12,项目负责人

主要参与项目：

20)  国家自然科学基金面上项目，51877037，基于物理-数据融合的电力系统暂态频率态势预测理论与方法

2019.1～2022.12，57万元，主要参与人

21)  国家自然科学基金面上项目，51577030，电力信息物理融合系统的负荷预防-紧急控制理论与方法

2016.1～2019.12，56万元，主要参与人

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授权或受理国家发明专利

1. [1]      王琦,汤奕,李峰.一种基于变时间窗同步方式的电力通信系统联合仿真平台及其同步方法[P]. 授权.
2. [2]      王琦,汤奕,李峰.一种自适应同步方式的电力通信联合仿真平台及其同步方法[P]. 授权.
3. [3]      王琦,徐筝,汤奕,李峰.一种通信故障对电网实时负荷控制影响的量化分析方法[P]. 授权.
4. [4]      王琦,蔡星浦,邰伟.一种面向电力系统虚假数据注入攻击的双层防御方法[P]. 授权.
5. [5]      王琦,汤奕.新能源电站故障紧急控制方法[P]. 授权.
6. [6]      王琦,袁泉.一种考虑延时矩阵的电力信息物理耦合系统动态建模方法[P]. 授权.
7. [7]      王琦,汤奕,李峰.一种电力信息物理融合系统实时仿真平台及其方法[P]. 授权.
8. [8]      王琦,陶苏朦.一种含多微能源网的配网预防-紧急控制方法[P]. 授权.
9. [9]      王琦,王洪儒.一种源网荷频率响应系统[P]. 授权.
10. [10]   王琦,刘增稷.一种电力信息物理系统联合仿真平台及其同步方法[P]. 受理.
11. [11]   李峰,王琦.一种基于ELM和TF的电网暂态稳定快速评估方法[P]. 受理.
12. [12]   汤奕,王琦,李峰.一种风电系统无功补偿装置动作序列确定方法[P]. 授权.