电力CPS的架构及其实现技术与挑战

电力信息物理系统的主动异常检测能够弥补传统以隔离为主的防御手段的不足,实现对突破安全边界的攻击行为的检测。针对仅依靠信息侧通信特征的传统检测方法存在的高误报率及漏报率,文章计及电力系统状态对通信网络流量的影响,从信息−物理联合角度提出一种异常流量检测方法。该方法先通过数据驱动的通信行为特征异常检测方法实现异常流量初筛,同时提取异常流量对应物理侧特征,通过一种基于双侧特征的异常溯源方法区分故障流和攻击流,从而实现对攻击行为的准确检测。基于电力信息物理联合仿真平台实验构造了实验数据集,验证了所提方法能够在保证较高的攻击检测准确率的同时大幅降低误报率。

     

电力信息物理融合系统的建模分析与控制研究框架

传统的电力系统研究与信息系统研究在理论和方法上基本都是割裂的,故在现有的理论和方法框架下难以系统而深入地分析信息系统对电力系统分析与控制的影响。实现智能电网的关键之一就在于怎样将前沿的计算、通信、传感技术与电力系统紧密而有机地结合起来,而信息物理融合系统（CPS）的目标正是将物理系统和信息系统融合为新型工业系统。在此背...     

微电网CPS体系架构及其物理端研究

针对未来微电网智能化发展的趋势,提出将信息物理融合系统(CPS)技术引入微电网建设中,建立微电网CPS。论述了建立微电网CPS的理由和必要性,给出其架构示意图,并提出了微电网CPS的6层控制体系框架,分别为应用层、网络层、连接层、协调层、调节层和物理层,对每个控制层的功能和作用进行了描述;通过对微电网CPS环境的云计算平台进行分析,指出其中可能会存在的大量端点资源浪费的问题,并提出采用云端计算方式代替当下的云计算方式的想法。在微电网CPS云端计算环境下,采用Agent技术,建立微电网CPS物理端节点的Agent模型,并对其行为进行了描述。     

江阴电力呼叫中心系统

电力客户服务呼叫中心提供给客户的是“一拨就通”的联系方式，“一查就准”的信息资源，“一问就答”的服务质量，“一评就改”的行风监督，“一口对外”的工作流程，以良好的社会形象，让“95598”深入人心，根据电力客户服务系统在特大型县级供电企业的具体应用，探讨客户服务系统建设的有关经验。     

基于EPON技术的电力信息网架构分析与研究

电力信息网不同于传统的通信网络,需要有更好的实时性、可靠性,需要更加高效稳定的网络环境。针对电力信息网现状,提出一套基于以太无源光网络(EPON)的电力信息网构架。该系统可以有效地提升电力信息网质量,具有一定的推广价值。     

智能电网规划在电力技术及电力系统规划中的应用

经济的快速发展导致社会对电力的需求猛增,能源消耗巨大,不利于可持续发展,所以现代社会对电网技术有着新的、更高的要求,发展新的电网技术是必然趋势。通过阐述智能电网技术的概念、特征、关键技术和智能化,分析电网规划在电力技术及电力系统规划中的作用。     

智能电网在电力技术及电力系统规划中的运用研究

电力系统促进了我国各行各业的发展和人们生活的进步。现阶段,众多支柱性行业无法离开电力系统的支持。为了促进我国电力技术更上一台阶,有效提高我国智能电网的建设水平,开展电力技术和电力系统的规划研究成为智能电网中的一个关键的核心问题。对此,本文论述了智能电网的基本概念,分析了其应用特点和存在的不足,并提出智能电网在电力技术和电力系统规划建设中五方面的应用,旨在为相关人员提供理论参考。     

未来电力能源系统数据分析面临的需求与挑战

智能电网的发展将促进传统能源系统向未来能源系统的重要转型,并催生了一系列新型数据源,一方面促进了整个能源系统控制和创新技术发展;另一方面由于数据收集的量更大且时间间隔更小,对海量数据处理和数据分析技术提出了新的需求和挑战。文章通过分析智能电表、需求侧响应、动态电价、智能家庭、储能、能源数据管理决策等6种典型未来能源场景,详细阐述了这些典型场景在数据处理与分析方面的需求与挑战,重点针对未来电力能源系统中数据预测与分类、模式检测、分解、最优化、隐私保护等方面的问题展开探讨,并给出相应解决方案。     

基于信息物理社会系统的数字电网技术架构

随着电网数字化转型进程加速,以云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术快速崛起并与传统电网技术融合,共同促进数字电网成为建设新型电力系统的最佳载体。电力系统是当前已知最庞大的人造物理系统,数字技术与物理系统的有机融合形成了信息物理系统,并逐步融合社会传感器向信息物理社会系统过渡。本文基于信息物理社会系统的理论提出了数字电网技术体系,并对数字电网技术未来的发展方向做出了展望。     

基于CPS的电力供需互动技术及平台发展

为了应对能源互联网在用户末端的发展,解决智能电网在用电环节的落地问题,提出了一种满足电力供需互动的新型业务框架。利用标准的信息物理系统（CPS）建模理论,设计了基于信息物理融合的供需互动平台架构及核心节点功能。互动平台解耦了供需互动业务的传感单元、执行单元、计算单元,扩展了openADR逆向转换的信息模型。在智能电网架构模型（SGAM）框架下设计的基于CPS互动平台能够充分发挥分布式智能单元的优势,能够适应多级控制与优化需求,可有效支撑未来电力供需互动业务的灵活开展。     

信息物理融合视角下的电流纵差保护可靠性分析

现代电网已经具备信息-物理紧密融合的特征,电流差动保护是信息物理紧密耦合的典型应用,因此,有必要从信息物理融合的视角研究其可靠性。从物理-量测-通信-决策的完整闭环控制过程出发,分析线路电流、互感器测量误差、通信延时及保护判据(分析决策)等信息物理因素对电流差动保护的综合影响,提出电力信息物理系统视角下电流差动保护业务的误动概率模型。然后,通过仿真算例验证了模型的合理性,并分析了影响电流差动保护误动的关键因素。     

基于关联特性矩阵的电网信息物理系统耦合建模方法

电网信息物理系统(电网CPS)中信息层和物理层的紧密耦合,使得信息或物理的失效都会对电网CPS的正常运行造成影响。文中提出了一种基于关联特性矩阵的电网CPS建模方法,对电力系统控制应用中信息流与能量流的复杂耦合关系和交互机理进行梳理与建模。该方法首先对实际电网CPS逻辑进行梳理与抽象,得到电网CPS基本分析单元;然后,采用多元组定量描述信息节点、二次设备节点和通信节点的外特性,采用关联特性矩阵的方法定量描述电网CPS中物理层、二次设备层、通信层、信息层内部及其相互之间的逻辑关联关系及特性,形成完整的电网CPS耦合模型。最后,基于电网CPS模型对实际电网CPS应用系统进行分析,说明模型的使用方法,验证模型的合理性和有效性。     

电力信息物理融合系统环境中的网络攻击研究综述

电力信息物理融合系统(CPS)借助大量传感设备与复杂通信网络使现代电力系统形成一个实时感知、动态控制与信息服务的多维异构复杂系统。信息流交互使得电网面临更多潜在威胁。近年来频发的网络攻击影响电网稳定运行事件敲响了电力系统安全的警钟。目前,国内对电力CPS网络攻击方面的研究尚处于起步阶段。文中首先提出了电力CPS领域中网络攻击的定义,从通信网络覆盖范围和网络攻击目的对攻击行为进行分类;其次,从发、输、配、用电侧4个环节归纳和分析了电力CPS网络攻击典型场景;最后,对国内电力CPS网络攻击研究现状进行了总结与展望。     

配电网CPS的通信需求和网络资源分配方案探讨

分析配电网CPS与现行电信互联网系统的差异,指出通信网运行过程参与到自动化控制过程是其重要特征。将配电网CPS通信需求分为IT(information technologies)数据流和OT(operation technologies)操作2个层次,分别分析了其传输性能指标和可靠性机制。进而提出在一体化的承载网模型下,有效管理网络资源,构建出满足IT/OT不同需求的虚拟网络的多目标资源分配方案。最后通过配电网CPS的典型组网示例及其应用分析,验证了方案的合理性。     

配电网信息物理系统的典型特征与联合测试验证

随着多通信方式网络、分布式电源等信息物理资源的加入,传统配电网的信息流和能量流特性发生了重要转变,因此迫切需要从信息物理融合的视角去研究相关运行及控制问题。首先阐述了配电网信息物理系统(cyber physical system,CPS)的5种典型特征;其次,为完整保留能量流和信息流交互过程,从数字与动模测试验证互补的角度,提出配电网CPS数模混合测试验证平台,以支撑该领域理论分析和控制方法研究;最后,基于分布式光伏无功优化控制算例验证了平台的有效性。     

美国电力行业信息安全工作现状与特点分析

美国是从事电力行业信息安全研究工作最早的国家之一,也是发布电力行业信息安全标准与指南最多的国家。介绍了美国电力行业信息安全研究与管理框架,描述了国土安全部、能源部、国家标准技术研究院和北美电力可靠性组织等相关政府部门和标准化组织的工作机制,分析了《关键设施保护标准》、《联邦信息系统推荐安全措施》和《工业自动化与控制系统...     

融合时间同步策略的主从式信息物理系统协同仿真平台实现

随着电力系统与信息通信系统耦合程度的不断加深,通信带来的信息延时、数据丢包和网络链接中断等问题使得传统的电力系统仿真方式(解耦通信或理想通信仿真方式)难以满足现实的需求。文中在分析现有信息物理系统(CPS)建模技术的基础之上,设计了基于MATLAB和OPNET的主从式CPS协同仿真平台。详细阐述了协同仿真平台的系统架构,以及协同仿真平台中的物理系统模型、信息系统模型、仿真交互模型和基于软件的虚拟量测设备的建模实现方式,重点分析了所设计的融合式时间同步策略。最后通过微电网仿真算例,验证了所建立的协同仿真平台及其时间同步策略的准确性和有效性。     

基于集合论的电网信息物理系统模型构建方法

在分析电网信息物理系统(GCPS)逻辑结构的基础上,提出一种基于集合论的GCPS交互建模方法。通过剖析电力能量流与信息流的耦合方式,将GCPS定义为物理对象集合与信息对象集合之间的关系。分解GCPS为电源子系统和负荷子系统,从输入、输出和状态三方面描述其行为水平与状态结构水平,并建立子系统的网络结构图。在当前电网拓扑结构的约束下,采用\"纵向金字塔汇集、横向逻辑互联\"的组网规则,实现GCPS子系统的逐级耦合与互联,构建完整的GCPS架构。对典型测试系统的案例分析说明了GCPS模型的有效性和应用价值。