随着通信技术、计算机技术和控制技术的广泛应用,传统的电力系统已经发展成为与信息网结合的电力信息-物理系统。电力信息-物理系统是一次电网与信息系统深度耦合而成的二元耦合系统。先进信息通信技术的大量应用提高了电力系统的可控性和可观性。然而物理电网信息化在提升电力自动化水平、提高社会生产效率和改善用户体验的同时,也给智能电网的安全性带来了诸多隐患:电力系统或信息系统的故障有可能波及到对方网络,产生相互之间的连锁故障传播,从而严重影响到电力信息-物理系统的安全运行,其中造成的损失不容小觑。因此,研究电力信息-物理系统的建模方法以及提升其鲁棒性的方法具有重要的理论价值和现实意义。本文主要以相互依存网络理论的研究成果为基础,以“提升电力信息-物理系统鲁棒性”为目标,对电力信息-物理系统的建模方法及其鲁棒性优化策略进行了深入的研究,本文主要的研究工作如下:(1)首先对目前国内外关于相依网络理论在电力信息-物理系统的应用研究进行较为全面的总结。对相依网络理论的发展、研究现状进行介绍,并针对其在电力信息-物理系统的建模方法、鲁棒性优化研究等方面的应用分别做了细致的说明、总结及归纳。(2)主要基于复杂网络视角,考虑到电力网络存在扩建等现实问题,研究受成本约束下如何增设站点从而优化负荷分布、改善系统的鲁棒性。采用华中地区某省电力网220kV网架的拓扑结构数据,构建了电力网与信息网部分一一对应的相依网络模型,并采用非线性负载-容量模型作为系统的级联失效模型。根据实际电网中超前规划新增厂站的现实情况,在已有电力信息-物理相依系统鲁棒性研究成果基础上,首次以增加节点的角度提出四种可能的增设电力节点及其信息设备对应的节点配置优化策略,并验证了四种节点配置策略分别对华中某省电力网和IEEE118节点系统对应的电力信息-物理系统在优化负荷分布、改善系统鲁棒性方面的有效性。仿真结果表明,在四种策略中,以配置的物理节点连接大电力负荷及小电力负荷节点为基准时,仅需配置较少的节点就能达到既定的优化度,且该策略的实施在实际电网建设中具有一定的现实依据及优势。本结论对于电力系统在建设与规划过程中将有限资源进行较优分配具有一定的指导意义。(3)根据实际电力信息-物理系统中各元件的部署规律,对电力信息-物理系统的建模方式进行改进,并考虑实际电力系统“孤岛运行”现象,依据实际电力系统中元件之间的相互影响与作用构建了电力信息-物理系统的级联故障模型。将改进的电力信息-物理系统级联故障模型与现有基于最大连通片的故障模型进行仿真对比,研究表明:从攻击开始前至攻击结束的整个过程中,基于最大连通片的故障模型下系统的脆弱性远高于本文基于实际改进的级联故障模型,且在攻击的前阶段内,节点存活率的衰减速度差异较大。本文的级联故障模型更切合实际电力系统分层分区运行的运行方式:即使系统在拓扑不完整的情况下,只要保证连通子集的有功平衡即可维持该段连通子集的正常工作,面对攻击具有一定程度的鲁棒性。(4)在改进的电力信息-物理系统建模方式与级联失效模型下,通过分析实际电力信息-物理系统中关键元件的特性,提出一种基于节点度、介数及邻居信息的DB(Degree and Betweenness)攻击策略。研究表明:DB攻击策略比其他三种攻击策略对电力信息-物理系统的损坏度最高,显然DB策略比其他策略更能有效的识别出电力信息-物理系统中的重要节点,实际中若重视与加强对高DB值节点的保护措施,将有助于避免系统的大规模失效,对提升系统的鲁棒性具有非常重要的指导意义;电力信息-物理系统中,信息网的失效比电力网失效对系统造成的破坏性更为严重。在实际电力系统运行中,应加强对信息系统中重要节点的保护措施,避免由于重要节点的故障所引发的大规模级联故障,进而提升系统整体的鲁棒性。