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.     

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。

     

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。     

量子信息学的理论基础与研究进展

量子信息学是物理学与信息学交叉而形成的一门新兴学科。论述了其建立的理论基础——量子态的纠缠现象,介绍了量子计算机、量子密钥、量子隐形传态等相关高新技术,分析了今后的研究方向,以期对该学科有全面的了解。     

量子秘密分享新方法

提出用纠缠W态来完成单个量子位的量子秘密分享方案.还提出2个不同的双量子位的量子秘密分享方案:它们分别是用四粒子纠缠GHZ态和五粒子纠缠GHZ态来完成双量子位的量子秘密分享的.     

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。     

GPRS在电力系统中的应用现状与展望

无线分组业务GPRS 作为一种通讯手段, 与传统通信方式相比具有明显的技术优势。详细分析了GPRS 在电力通信应用中的安全性、可靠性、实时性及组网方式, 并介绍了GPRS 技术在电力系统配网自动化、电力负荷管理及集抄系统和远程监控等方面的应用实例情况, 说明GPRS 技术已趋于成熟, 完全可以满足现代电力系统对通信的各种要求。对GPRS 在电力系统中的应用前景进行了展望, 指出了安全和通讯规约是工程实现的关键问题。     

基于扩张状态观测器的电力系统强迫扰动监测

提出将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)应用于电力系统强迫扰动估计问题。将电力系统的强迫扰动量扩张成新的一阶状态量,与原系统方程一起组合成新的增广系统,以此来建立扩张状态观测器,在PSCAD里搭建观测器仿真模型,通过选择合适的观测器参数,对单机无穷大系统原动机功率扰动进行仿真分析,结果表明该观测器对系统的状态和扰动量可进行准确的估计,从而验证了该方法的有效性。并在此基础上,研究了正弦波和脉冲波2种扰动形式对系统稳定性的影响,结果表明在相同幅值和频率的情况下,正弦波更易引起系统的不稳定。     

信息通信状态检修系统中状态评价体系的探索与实践

在开发信息通信状态检修系统的过程中,对状态评价体系的设计方案提出了评价模型的设计思路,描述了评价细则制定的类型、方法和意义,实现了对信息通信设备进行监测预警、状态诊断、状态评价、预测评估、风险评价等功能,并且能够进一步制定相应的检修策略。信息通信状态检修系统目前已经上线运行,对忻州供电公司的信息通信设备进行了多次评价,运行情况良好。     

云南电力通信资源管理系统的组建及其应用

为了提高信息通信系统的自动化管理水平,使之步入流程化、标准化、定量化、科学化的运行轨道,云电信通公司针对云南电网信息通信资源管理相对滞后的现状,积极组建云电信息通信资源管理系统,完成了对云南电力通信网络中的运行设备、电路资源和通信站的基础管理,取得可嘉成果。文章对该系统的结构、功能、硬件配置进行了介绍,对实施过程中遇到的诸项问题及解决方法作了总结,并强调提出:对于种类数据收集和录入的全面、准确与否,直接关系到系统的成败。     

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.     

中国电力通信必须适应电力市场发展的需要--兼谈信息通信产业与电力工业的相互依存性及相关技术

论述信息通信产业与现代电力工业的相互依存性和相关性。指出信息通信技术是电力工业现代化的重要技术基础；现代信息产业又要求电力工业提供可靠性更高、动态质量更优的电能。强调在电力工业管理体制和实现电力市场化的改革中，信息通信技术对电网安全更具重要现实意义。对涉及电力系统安全的通信网也应实行“统一调度、分级管理”的原则，防止“厂网分开，通信网分裂”局面的出现。提出在21世纪，委做好电力调度和电力系统自动化工作，确保现代电网的安全可靠运行，必须建设一个统一的、宽带的、综合的电力通信业务平台；从事于电力系统调度运行、电力系统自动化和电力系统信息通信的专业人员也必须掌握电力市场和信息通信的相关理论和技术。