随着全球范围内智能电网建设的快速发展,电力系统的自动化程度迅速提高,电网传感器数量、决策单元数量及信息网网络规模都大大增加,电力系统逐渐发展成为了一个庞大而复杂的电力CPS(cyberphysical system)系统,其主要由电力网和信息网深度耦合而成。深度耦合的电力网和信息网提高了电力系统灵活性和高效性的同时,也增加了网架结构的复杂性。日益复杂的网络架构,又给电力系统的安全、稳定运行带来了新的隐患。当电力系统发生连锁故障时,电力CPS中任一网络的任何节点失效都可能对故障传播起到推波助澜的作用。传统电力系统连锁故障分析方法往往从孤立网络(电力网或信息网)角度进行研究,较少考虑电力CPS的耦合特性,已无法真实表征电力CPS的连锁故障行为。因此,探寻电力系统电力网和信息网的交互机理,建立电力CPS耦合网络模型、研究电力CPS连锁故障传播及演化过程,给出提高网络鲁棒性的针对性建议,对保障电力系统安全、稳定运行具有重要的理论和现实意义。为此,本文基于复杂网络理论,研究了电力CPS连锁故障建模及分析方法。本文的主要研究工作如下:(1)社团结构作为复杂网络中尺度下的重要统计特征,广泛存在于实际复杂网络中,电力CPS作为典型的复杂网络,也存在着明显的社团结构。为研究社团结构对电力CPS连锁故障的影响,首先,构建了三种网络间耦合方式,即社团间随机耦合方式、社团内同质耦合方式和社团间同质耦合方式。然后,提出了一种基于负荷-容量模型的电力CPS连锁故障模型。最后,研究了不同攻击方式(内部节点攻击、耦合节点攻击)下,社团内重连概率、社团间连接概率及耦合方式对电力CPS连锁故障的影响。仿真结果表明,增加社团内重连概率和社团间连接概率可以减小网络的连锁故障规模,提高网络鲁棒性。内部节点攻击比耦合节点攻击造成的负荷损失小。全局及局部负荷损失曲线表明,社团内同质耦合方式可有效减小网络连锁故障规模。(2)电网中存在的一些关键节点,对电力CPS连锁故障传播起着推波助澜的作用。因此,如何有效识别并保护这些关键节点,对保障电力CPS安全、稳定运行具有重要意义。为此,提出了一种考虑网络全局特性(节点效能值)及局部特性(节点及相邻节点度值、线路电抗值)的电网节点重要度评估算法,克服了单一角度评价节点重要性的不足。为验证所提评估算法的有效性,建立了一种基于直流潮流优化模型的电网连锁故障模型。仿真结果表明,电网的高度数节点不一定是引起连锁故障的关键节点,节点在整个网络中的效能值、度值及其相邻节点度值是决定其关键程度的共同影响因素。(3)电力网潮流的大规模非正常转移是导致电力系统连锁故障的主要原因之一,因此,考虑电力网潮流特性的电力CPS连锁故障建模具有重要意义。为此,分析了电力网和信息网之间的交互机理,提出了一种基于直流潮流优化模型的电力CPS连锁故障模型。研究了攻击方式对电力CPS连锁故障的影响,发现相比高度数、高介数及随机攻击,攻击本文算法辨识的重要度节点,能够引起更大规模的连锁故障;研究了重要度节点连接边蓄意攻击下,电力网与信息网间的耦合方式、失效概率和信息网拓扑结构对电力CPS连锁故障的影响,发现失效概率对电力CPS连锁故障的影响不大,构建内在自相似耦合网络及均质信息网拓扑,可有效减小电力CPS连锁故障发生概率。(4)电力CPS的快速发展,对信息网提出了更高的要求,传统电力系统分析方法更多关注孤立的电力网或信息网,缺乏对电力CPS耦合特性的完整认识。为研究信息网动态拓扑对电力CPS连锁故障的影响,首先,分析了影响信息网动态拓扑的因素,即信息网路由策略和光缆随机故障。然后,提出了一种改进的拥塞感知路由算法,以研究不同路由策略对信息网传输效率的影响。最后,分别提出了考虑信息网路由策略及信息网光缆随机故障的电力CPS连锁故障模型,研究了路由策略及路由策略相关参数对电力CPS连锁故障的影响,发现通过优化路由策略及路由策略相关参数可有效减小电力CPS连锁故障发生概率,提高电力系统鲁棒性。研究了不同耦合方式、不同失效概率、不同信息网拓扑及不同调度中心位置下,信息网光缆随机故障失效比例对电力CPS连锁故障的影响。发现随着光缆随机故障失效比例的增加,信息网对电力CPS连锁故障的影响,呈现由强到弱直至稳定的变化趋势,优化调度中心位置,可一定程度减小电力CPS连锁故障规模,提高电力系统的鲁棒性。