物理信息融合系统(Cyber Physical Systems,CPSs)通过计算、通信与控制三者的融合与协作,实现大型工程系统的实时感知、信息处理与传输以及物理动态控制。本文研究电力物理信息融合系统,物理部分为智能微电网中分布式能源发电与主电网接入系统多个公共耦合点处的电压物理动力学状态监测与闭环反馈控制,信息部分为连接电压传感器和分布式控制器的分布式多跳无线数据传输网络,设计了电力CPS系统在有限带宽信道条件下MAC层动态感知、以更好稳定电力CPS系统物理动态为目标的分布式数据传输调度算法。针对构建CPS系统中具有系统物理动态稳定特性意识的数据传输通信网络,本文具体研究了信道容量有限、通信延迟、数据包丢失、多跳传输时延等网络缺陷对分布式数据传输调度策略产生的影响,主要研究工作内容如下:(1)构建了智能微电网分布式能源发电电压稳定控制系统的物理动态模型和分布式多跳无线网络模型。部署多个分布式控制器对公共耦合点处的电压进行协调稳定控制,采用组播通信,每个传感器的观测变量数据包沿组播树传送到一组既定的目标控制器集合,每个分布式控制器融合来自多个传感器的数据进行系统状态估计,分布式控制器之间的关联和耦合关系对于系统被控状态的收敛和稳定是有益的。相比于单跳网络的集中式数据传输调度问题,本文研究具有固有网络缺陷的多跳无线网络分布式数据传输调度问题。(2)基于信息滤波器设计延迟容忍卡尔曼滤波(Delay-Tolerant Kalman Filtering,DTKF)算法,结合互信息量函数实现通信延迟容忍的分布式传感器选择及多传感器数据融合;提出虚拟队列(Virtual Queues,VQs)新型接口,定义虚拟队列长度为传感器节点中排队的多个测量值以稳定系统物理动态为导向的等效信息位数总和,将CPS网络数据包调度问题和控制技术理论紧密结合起来;提出基于虚拟队列的背压式调度算法,实现动态感知的分布式数据传输调度;使用分布式能源发电接入系统电压稳定控制实例验证算法的有效性。(3)研究衰落信道环境下数据包丢失对于虚拟队列长度计算产生的影响。原生的DTKF算法可以容忍的最大时延量为L-1,当数据包在传输过程中丢失而无法到达远程控制器时,时延量小于L的观测变量也无法参与数据融合,从通信延迟的角度来看,丢失的数据包其总延迟量大于L-1;在观测变量已有延迟量(0~L-1)基础上增加时延增量L,以保证其计算考虑丢包的等效信息位数时延迟量范围达到L~2L-1。基于修改的DTKF算法研究丢包对于测量值等效信息位数的影响,计算出节点考虑数据包丢失的虚拟队列长度。实验结果表明,在衰落信道环境下,考虑数据包丢失的虚拟队列长度计算方法对于系统电压稳定控制是有效的,使用考虑数据包丢失的虚拟队列可以获得更好的均方误差(Mean Squared Errors,MSE)。(4)研究传输时延对于虚拟队列长度计算以及CPS系统通信数据传输策略产生的影响。考虑传输时延,对原生DTKF算法进行合理修改,研究传输时延量对于测量值等效信息位数的影响,给出传输时延影响下节点的虚拟队列长度计算方法;考虑传输时延,探究分布式数据传输调度策略需要做出的调整与改变。在分布式能源发电接入系统电压稳定控制应用实例验证中设置两种不同情景(节点计算虚拟队列长度时考虑传输时延或忽略传输时延)以进行对比实验,不同情景下系统状态达到均方稳定的收敛速度不同,从而验证了考虑传输时延的虚拟队列长度计算方法的有效性。