随着通信技术与先进量测技术的快速发展,智能电网的可观性和可控性得到了极大增强,逐渐演化为电网信息物理系统(Cyber physical system,CPS)。电力网络中接入大量含通讯功能的智能终端,可用于实时监控电网和用户负荷的运行状态。智能终端产生的海量数据依赖于安全可靠的通信网络和标准化的通信协议进行传输,因此通信系统故障或遭受网络攻击可能影响智能终端功能,进而影响电力系统的正常运行。基于以上背景,本文主要对电网CPS业务及其仿真需求、非实时联合仿真方法、硬件在环实时联合仿真方法以及网络攻击建模方法进行了研究。具体研究内容包括以下几个方面:(1)研究提出电网CPS联合仿真需求:首先分析了电网CPS业务的特点,提出了电力业务控制系统结构,进而从使用场景、功能、特点等方面对电网CPS应用中使用的IEC 60870-5-104、IEC 61850和IEC 61970等通信协议进行了分析,最后结合电网CPS业务的功能和特点,提出了电网CPS的联合仿真需求。(2)研究电网CPS非实时联合仿真方法:首先提出了一种基于状态缓存的同步方案,通过在PSAT中设计了相应的功能模块,从而实现与OPNET的仿真同步和数据交互;并在OPNET中设计了数据包映射的数据接口,实现了多电力节点与通信节点之间的一一对应。(3)研究电网CPS实时联合仿真方法:提出了一种结合RT-Lab、OPNET和实际控制器的联合仿真平台,并分析了在该仿真平台中建模与仿真的流程;基于数据包传输中的延时组成分析,提出了测量仿真平台固有延时的方法。(4)采用网络攻击场景对仿真平台功能进行验证:提出了分布式拒绝服务(DDOS)攻击和中间人(MITM)攻击的建模方法,通过模拟恶意攻击的动态过程,分析了恶意攻击对电网CPS产生的影响,并在实时联合仿真平台中进行了仿真验证。