电力量子保密通信研究与应用进展

随着信息技术的不断进步,电网生产、运营业务的信息安全压力逐步增大,一旦发生信息安全事件,将造成大面积停电事故,给国家安全造成巨大的影响。量子保密通信由于其原理上的不可破译特性,为电网生产、运营安全传输提供了技术基础。重点介绍了量子保密通信在电力系统的主要应用进展,分析目前量子保密通信技术在电力系统应用中存在的问题并给出了相应的建议,为下一步业务应用提供技术支撑。     

连续变量量子通信的研究与展望

基于量子力学原理的量子通信具有绝对安全特性,能够满足信息时代的要求,因此,受到了学术界、信息产业界以及各国政府的广泛关注。连续变量量子通信是针对离散变量量子通信中所面临的探测困难、密钥率低、缺乏简单可靠的单光子源等瓶颈而提出的一种新的量子保密通信方案。在介绍连续变量量子通信的基本原理基础上,分别介绍近年来基于压缩态、相干态以及纠缠态的连续变量量子密钥分配(CVQKD)的研究现状,讨论了目前的几类QKD协议中存在的问题以及面临的挑战。     

考虑极端场景的输电通信网络协同鲁棒扩展规划方法

为了在满足经济性前提下,尽可能降低极端场景下电力和通信网络故障耦合引起的大面积停电风险,考虑双网结构融合和功能耦合特征,提出了信息物理协同双层(主层、子层)鲁棒扩展规划模型。首先,以投资经济性和极端场景下失负荷损失成本最小为目标,建立双网线路和通信业务路由协同优化的主层模型;其次,在子层模型中,计及线路结构耦合引起的共因失效模式,构建了电力/通信线路多重故障集,并考虑通信失效对电力系统应急调度的影响,基于max-min准则建立最恶劣极端场景最小失负荷损失成本计算模型;随后,采用列和约束生成算法实现两层模型解耦求解;最后,基于IEEE 14 节点信息物理系统进行仿真分析,结果表明,提出的协同规划模型能以经济合理的投资优化双网结构,降低通信系统故障级联影响,提高耦合系统面对极端场景的抵抗力。     

考虑极端场景的输电-通信网络协同鲁棒扩展规划方法

为了在满足经济性前提下,尽可能降低极端场景下电力和通信网络故障耦合引起的大面积停电风险,考虑双网结构融合和功能耦合特征,提出了信息物理协同双层(主层、子层)鲁棒扩展规划模型。首先,以投资经济性和极端场景下失负荷损失成本最小为目标,建立双网线路和通信业务路由协同优化的主层模型;其次,在子层模型中,计及线路结构耦合引起的共因失效模式,构建了电力/通信线路多重故障集,并考虑通信失效对电力系统应急调度的影响,基于max-min准则建立最恶劣极端场景最小失负荷损失成本计算模型;随后,采用列和约束生成算法实现两层模型解耦求解;最后,基于IEEE 14 节点信息物理系统进行仿真分析,结果表明,提出的协同规划模型能以经济合理的投资优化双网结构,降低通信系统故障级联影响,提高耦合系统面对极端场景的抵抗力。     

电力通信网络中的量子保密通信示范应用与测评

基于量子密钥分发的量子保密通信技术是未来提升信息安全防护能力的有效解决方案之一,近年来相关技术研究、设备研制和示范应用发展迅速,但量子保密通信系统测评的标准规范尚未完全建立.在回顾量子保密通信技术及其应用进展的基础上,介绍电力量子保密通信示范网络建设和设备应用情况,从量子密钥分发、管理和应用等不同方面提出综合测评方案,...     

电力信息物理系统韧性的概念与提升策略研究进展

信息系统和物理系统耦合形成的信息物理系统,使电力系统具有更强的可控可观性,与此同时,信息系统与物理系统的故障将造成更严重的电力安全事故。如何结合通信因素分析信息系统与物理系统的互相作用,是提升电力信息物理系统韧性的关键问题。首先,设计了电力信息物理系统的框架,定义了电力信息物理系统韧性概念的特点并分析韧性的意义。其次,基于信息流动路径的传输原理介绍通信技术的特点和发展趋势,并根据信息网络特点分析不同极端事件对韧性的影响。再次,归纳了电力信息物理系统联合仿真方法。然后,总结了各层次网络韧性提升策略的研究进展,探讨了卫星通信、无人机通信等应急通信技术的可行性。最后,阐述电力信息物理系统韧性研究未来面临的挑战。     

面向电力信息物理系统的端边云雾协同模型

随着电力物联网的推进,海量终端设备的接入对传统集中式控制方式下电力信息物理系统CPPS(cyber power physical system)提出了极大的挑战.在边缘计算与雾计算的发展背景下,基于"云、网、边、端"电力物联网体系架构,提出了端边云雾协同控制下的CPPS模型,并考虑了分布式信息能源系统海量时空异构特征数据处理,结合矩阵分析单雾层级区域计算单元CPPS建模,建立了多层级分布式全网CPPS关联模型.通过算例分析量化计算了区域自治与端边云雾协同控制下的电网运行状态和通信网络时延特性,算例分析结果表明了所提架构的有效性与建立模型的合理性.     

面向联合检修的电力信息物理系统输电线路脆弱相关性辨识

为减少用户停电时间,电力企业常采取“一停多用,联合检修”模式。然而,检修计划往往侧重于关注线路本身的运行状态,而缺乏对电网整体运行性能的考虑。在跨区联合检修中,由于多条线路陆续停电检修,系统的脆弱性可能被放大。电力信息物理系统之间的融合关系也可能加剧故障跨域传播的深度和广度。在协同破坏效应下,系统存在连锁故障及大停电的可能。为此,提出一种该场景下输电线路脆弱相关性的辨识方法。首先,对联合检修中的能量流动和信息传输过程建模,构建联合检修事故记录数据库。其次,挖掘数据库中存在脆弱相关性的线路组合,通过计算线路组合在诱发停电事故时的贡献度,实现脆弱相关性的量化。仿真结果表明：联合检修时,脆弱相关的线路组在物理层和信息层都表现出了协同破坏效应。所提方法能有效地辨识和量化线路组的脆弱相关性,为制定更加合理的联合检修计划、避免大停电事故的发生提供理论指导。     

考虑双侧特征的电力信息物理系统异常检测方法

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CPS环境下电力4G无线专网向5G演进策略

构建高效连接、大容量带宽、低通信时延的电力无线专网,是电力信息物理系统(cyberphysical system,CPS)业务可靠运行的重要保障,有必要对电力CPS环境下电力无线专网进行研究.首先分析了电力CPS环境下电力业务对通信网络的需求,结合电力业务特征研究了5G通信技术的通信组网架构.然后结合电力业务需求和5G...     

基于多Agent和IEC 61850的电力远动通信系统模型

建立了一种兼顾现有系统又遵循IEC61850的新型电力远动通信系统网络结构,分析了基于IEC61850的远动通信的特点和要求,构建了新型远动通信的多Agent系统模型,给出了系统中的2类主要通信实体的模板。该模板将IEC 61850标准、远动传输任务以及软件Agent的特点有机地结合在一起,为IEC61850的实现及其在调度自动化系统中的应用提供了借鉴。最后通过开发实验室原型系统验证了上述方法的可行性。     

电力通信监控系统在汕头电力通信网中的应用与发展

回顾汕头电力通信网的发展历程,指出建设电力通信监控系统是提高通信设备运行率、实现集中维护及通信站无人值守、提高电力通信网管理水平的有效方法,并介绍该系统的组成、主要功能、特点以及在汕头电力通信网的应用情况.     

电力无线通信专网关键技术及主要问题研究

电力通信系统是保障电网安全运行和电力可靠供应的基础支撑载体。文章结合近年来电力无线通信专网研究及试点示范应用情况,分析了电力无线通信专网的技术路线、关键技术及其应用领域,并从技术体制及标准、频谱资源、通信安全、技术产品成熟度、业务需求方面剖析了电力无线通信专网发展中存在的问题和发展瓶颈,最后基于实际应用和发展需求,就频谱资源申请和筹集、标准制定、技术研究、产品研发、网络建设组合策略、产业链成熟度提升等方面提出了相应建议。为电力无线通信专网建设提供参考。     

江西省电力公司通信网容灾系统的建设

为满足江西电网备用调度体系和信息容灾体系建设的需要,在现有通信网基础上,对江西电力通信系统网络结构、设备配置、通道组织进行必要的改造、调整和完善,构建江西电力通信网第二汇聚点,形成逐级双汇聚、双上联的高可靠通信网络容灾体系构架,确保在主调节点失效情况下电网调度生产业务及对通信网管控能力不受影响.     

抗强干扰的远程电力通信系统研发

介绍了设计研发的一种可抗干扰的电力设备远程通信系统.硬件部分详细阐述了基于68HC908GP32单片机与ST7537调制解调器的设计方法,重点对系统中的单片机选择方案、调制解调器设计方法、电力过滤电路设计方法进行阐述,并给出调制解调器对于扰信号的过滤的设计方法.软件部分采用汇编程序编写系统程序,对电力线远程通信系统的信号发送端和信号接收端的软件部分进行编写.仿真实验结果表明,利用设计的系统进行电力远程通信系统的通信测试,能够有效缩短信号延时时间,提高通信质量.     

基于量子粒子群混合算法的电力系统无功优化

针对传统粒子群算法在无功优化中易陷入局部最优和后期收敛慢等问题,提出了基于量子粒子群混合算法的无功优化计算方法.该算法将量子叠加态思想引入到粒子群算法中,使得单个粒子能表示更多的状态和量级,增加了种群的多样性;采用量子旋转门更新粒子的速度和位置,提高了收敛的速度.用该算法对IEEE 30节点系统进行无功优化计算,并与粒...     

电力生产业务的量子广域网加密技术研究

针对电力生产业务的通信特点以及安全需求,提出了基于量子通信卫星的电力天地一体量子保密通信方案,并且针对地面链路中电力架空环境下长距离量子通信的问题,提出采用线路偏振无关的Faraday-Michelson型量子密钥分配系统的方案,并通过试验证明了方案在电力应用环境中的可行性,最后对电力架空环境下的相位补偿技术做出了分析。     

海南电力无线通信专网建设研究分析

在智能电网中,电力通信网是基础支撑平台,可保障电网的安全运行,具有重要的作用。为了提高电力通信网的安全性、可靠性和全覆盖,电力无线通信可作为应急通信和弥补光纤通信不足的有效手段。文章结合海南省电力无线通信网的需求,对比分析了不同组网技术。给出了电力无线专网的组网方案,最后从布点、覆盖范围方面,对海南省全面建设无线专网进行了规划分析。     

量子密钥分发驱动安全电力通信网络体系架构

量子密钥分发具有理论上“无条件安全”的优势,可以有效保障电力通信网络承载的机密与敏感数据的安全,同时电力通信网络可以为量子密钥分发提供丰富的通信管道资源。分析了经典密钥分发与量子密钥分发的特点,提出了量子密钥分发驱动安全电力通信网络的体系架构,探讨了基于量子密钥分发的电力通信网络资源及密钥资源的分配策略,量子密钥分发与电力通信网络的融合对于国家空间信息安全保障具有十分重要的意义。