电网信息物理系统(Grid Cyber-physical Systems,GCPS)是一个将计算技术、通信技术和控制技术深度融合的多维复杂电力网络。在实现智能化、信息化系统的同时,存在离散型信息系统与连续型物理系统深度融合中的异构性问题,包括时间异构性和数据异构性。本文将GCPS技术引入牵引变电所的研究领域,构建了电网信息物理牵引变电所(Grid Cyber-physical Traction Substation,GCPTS),并优化其异构性问题。具体研究内容如下:1)分析了GCPTS信息系统模型的架构和特性,在OPNET平台上对信息交互型GCPTS信息系统进行建模,与传统牵引变电所比较,结果表明该模型是正确、有效的;2)针对离散型信息系统与连续型物理系统深度融合中存在的时间异构性问题,采用IEEE 1588时钟同步技术,对其进行了优化。仿真结果表明两系统时差达到了微秒级,从而验证了优化的正确性和有效性;3)针对离散型信息系统与连续型物理系统深度融合中存在的数据异构性问题,采用模糊C均值聚类算法和主成分分析法,对其进行了优化,通过仿真得到的划分系数等标量的度量验证了方法的正确性和有效性;4)研究了GCPTS的异构性优化在供电系统模型中的应用。通过仿真比较了四种经异构性优化后的供电系统模型,结果表明,在城际轨道高速列车供电系统中可优先选择配置电力质量补偿器的Yd变压器或装设无源滤波器的V/v变压器,性能更佳。研究了GCPTS的异构性优化在制动再生馈电系统模型中的应用。通过仿真比较了三种经异构性优化后的制动再生馈电系统模型,结果表明,在公共耦合点前端添加LLCL型滤波器,与LCL型滤波器组合成一套混合谐波抑制方案,为最优的谐波抑制策略。论文构建了GCPTS模型,有效地结合了信息空间虚拟网络和物理空间实体网络,并对由此而产生的异构性问题进行了优化处理,促进了牵引变电所的智能化和信息化,对于牵引变电所的发展有一定的借鉴作用。