为满足国家电网公司“大运行”的建设要求,智能电网调度控制系统(简称D5000系统)将原来一个调度中心内部的10余套独立的应用系统,横向集成为一个基础平台和四大类应用系统(实时监控与预警、调度计划、安全校核和调度管理)。该系统立足于面向服务的体系结构(Service Oriented Architecture,SOA),采用多核计算机集群技术将较为分散、独立的电网调度系统与互联网服务模式有机结合起来,构成了一套耦合关系复杂的信息物理系统。一旦系统中的某个组件发生故障,极有可能影响其关联组件,从而引发一系列报警,给运维人员的故障定位工作带来极大的麻烦。而在逻辑拓扑关系难以理清的条件下,现有基于逻辑拓扑图进行故障溯源的方法已不适用。利用系统运行数据建模模拟系统行为,以“功能拓扑”代替“逻辑拓扑”,从而进行故障定位的方法可以为解决此类问题提供新的思路。本文研究了基于数据驱动图模型的信息物理系统故障定位方法,主要工作如下:(1)研究了信息物理系统中组件无向图建模方法,提出了基于不变网络模型与故障注入的故障定位方法。首先,利用系统日志中收集到的系统组件运行数据,构建系统的不变网络模型,并在此基础上进行节点或组件故障注入及扩散建模,建立故障网络集;其次,根据原始时间序列取值情况,制定数据质量评价规则以甄别数据是否发生突变;最后,利用实际故障网络与故障网络集中故障网络局部拟合的方式进行故障溯源,并利用数据质量评价规则对该结果进行修正,实现对系统故障源的精确定位。(2)研究了基于新因果关系理论的信息物理系统中组件有向图建模方法以及基于该模型的故障溯源方法,提出了基于动态分层新因果关系网络模型的故障定位方法。首先,考虑信息系统中时间序列之间潜在的单向影响关系,利用新因果关系表示所采集时间序列之间的动态关系,为模拟故障在系统中的单向传播奠定了基础;其次,综合考虑了不同故障溯源精度的需求,利用时间序列采集位置及系统架构的特点,将因果关系网络模型整合为多层结构化的网络模型。最后,提出一种基于节点重要度算法加速策略,对可达矩阵中非零元素较多的节点优先进行检测,具有更多可达性关系的正常节点在后续步骤中不进行处理,从而提高了故障源定位算法的效率。(3)研究了信息物理系统数据驱动混合图模型建模方法,提出了基于混合图模型的故障定位方法。首先,分别建立系统的不变网络模型和新因果关系网络模型;然后,制定相应的规则,搭建系统的混合网络模型,并利用系统的层级信息将该模型整合为层级分明的结构化混合图模型;最后,对故障链接相关图模型的特征进行分析,从而隔离出与故障源关联度较高的节点。