智能电网信息和通信技术关键问题探讨

信息和通信技术是智能电网的核心技术之一,是实现智能电网的基础.提出智能电网信息流包括电网设备层、通信网架层、数据存储管理层和数据应用层4个层次.介绍了国外智能电网信息和通信技术的标准,指出用电环节的标准体系应加强研究.论述了国内电力通信网络存在的主要问题,提出了智能电网信息及通信体系架构.针对智能电网的信息安全进行了探讨,特别指出应注意无线网络的安全防护.     

智能电网信息系统安全防护措施研究与探讨

针对我国智能电网的发展与建设情况,在总结了其特点的基础上,阐述了智能电网所面临的信息安全风险,并从目标策略、防护体系、关键技术和系统选型4个方面综合分析了现有的智能电网信息安全防护方法,提出了基于基础安全防护系统的"主动、防御、响应、体系"防护体系,能够有效提高智能电网安全防护的可靠性和安全性,具有很好的参考价值。     

智能电网信息安全技术督查常态化研究

为了贯彻落实国家电网公司智能电网安全防护要求,北京市电力公司高度重视智能电网系统信息安全防护工作,多次组织开展智能电网信息安全专项督查,结合专项督查经验,制定智能电网系统信息安全常态督查方案,实现专项督查常态化,全面掌握智能电网系统各阶段信息安全管理要求与技术措施落实情况,及时排查解决重大安全隐患,实现智能电网信息安全风险的可控、能控、在控。     

智能电网物联网技术架构及信息安全防护体系研究

物联网作为能够全面实现信息感知、可靠传输及高效信息处理的先进技术,在智能电网发电、输电、变电、配电、调度、用电等环节应用广泛且前景广阔。解决物联网的信息安全问题,实现物联网在智能电网中的安全应用既必要又迫切。探讨了智能电网中典型的物联网系统,分析了通用的技术架构及系统面临的信息安全风险,最后提出了智能电网中物联网系统信息安全防范的技术体系和关键的安全防护措施。     

基于信息物理融合系统的智能变电站信息网络安全防护研究综述

随着信息通信技术的发展,电力系统已经从传统单一的电力设备网络发展成为信息物理融合的多元异构网络。智能变电站作为智能电网的重要节点,其各项业务、功能更加依赖于信息网络系统。为保障电网的安全稳定运行,智能变电站的信息网络安全问题需引起足够重视。本文介绍了智能变电站信息网络安全标准,分析了智能变电站信息物理融合系统特性,在此基础上指出了信息网络系统安全漏洞及可能存在的安全风险和安全隐患。为了满足信息网络安全需求,从三个方面阐述了安全防护措施,分别介绍了国内外的最新研究进展并对探讨了未来的发展趋势。     

智能电网信息安全防御体系与信息安全测试系统构建 乌克兰和以色列国家电网遭受网络攻击事件的思考与启示

正1乌克兰和以色列国家电网遭受网络攻击事件分析智能电网是一种典型的信息物理融合系统,由传统电力基础架构与信息基础架构共同组成。智能电网的安全问题包括物理安全和信息安全两个方面。智能电网信息化及其物理系统与信息系统的深度融合为其引入了新的安全隐患,针对信息系统的网络攻击在破坏其功能的同时,也会传导至物理系统并威胁其安全运行。近几年来,通过网络攻击智能电网并进行破坏的事件时有发生。2015年12月23日,乌克兰电网遭遇突发停电     

电力物联网的风险分析及安全措施研究

电力物联网覆盖了智能电网的状态感知、信息传输及智能处理各个环节,全面提高了电网的信息感知深度、广度以及密度。但是,由于网络应用模式的演变、应用环境的复杂化以及新的网络技术的广泛应用,给电力物联网带来新的安全问题。文章深入分析和研究电力物联网特征及各个层次面临的安全威胁和攻击模式,提出了相应的安全防护措施,给出了电力物联网安全防护架构及其体系,为电力物联网安全提供有力支撑。     

自律协同的智能电网能量管理系统家族:概念、体系架构和示例

能量管理系统(EMS)通过信息流调控能量流,保障电网运行的安全高效,被公认为电网运行的"大脑"。随着智能电网的快速发展,传统集中式EMS已难以满足海量信息处理和快速控制决策的需要,为此提出了自律协同的智能电网EMS家族的概念和分布式架构,涵盖了智能电网源、网、荷三大环节的各部分。家族成员内部实现自律,家族成员之间实现协同。分析了家族成员的共性和个性,介绍了若干EMS家族新成员,例如:风电场EMS、变电站EMS和电动车集群EMS。EMS家族成员之间通过互联协调,形成面向整个电力系统的源—网—荷协同的EMS家族网络,支撑整个智能电网的安全高效运行。介绍了若干EMS家族成员协同的示例,如输—配协同、站—中心协同和风—车协同。     

面向智能电网的信息安全防护体系建设

随着信息化管理手段的不断普及,电网企业网络与业务应用系统中存在的安全隐患日益突出,信息安全防护的重要性开始凸显。针对智能电网信息安全防护需求,提出电网企业信息安全防护体系设计和建设框架,以此为依据建设信息系统,将最大限度地持久保障企业网络与信息系统的安全。     

用电信息采集系统双向互动功能设计及关键技术

用电信息采集系统是建设坚强智能电网的物理基础,是连接供电企业和电力客户的桥梁与纽带,其能否实现双向互动将直接影响供用电双方的沟通交流效率。分析了电力客户、电网企业、社会发展对智能用电互动技术的需求,提出双向互动的信息采集、综合监控、能效分析、信息发布、安全认证、设备控制、用电策略功能设计方案。结合专变用户、一般工商业用户以及居民用户的自身特性,建立了科学合理的互动化需求模型,论述了数据存储、数据检索、信息模型、通信、安全防护等支撑双向互动功能的关键技术,为实现电网与用户能量流、信息流、业务流的双向交互提供了一种有效渠道。     

智能配用电信息交互的典型模式

鉴于多样化业务需求的不断增多,建立与业务需求和系统特征相适应的信息交互模式是实现智能配用电的关键。在分析智能配用电业务需求和系统架构的基础上,提出集成式和一体化这2种典型的智能配用电信息交互方式及相应的部署方式;针对智能配用电的物理通信需求,形成智能配用电通信方式组合方案;结合电力系统信息安全要求,提炼二次系统安全防护体系。通过剖析业务需求、系统架构、信息交互方式及部署方式、物理通信方案和安全防护体系等几个方面情况,建立智能配用电信息交互典型模式。该模式已应用于智能配电网优化调度等实际工程之中。     

Real-time cyber physical system testbed for power system security and control

The existing electric power grid is upgraded into a smart grid through an intelligent communication infrastructures, layers of information, extensive computing and sensing technologies. These cyber and physical components of grid together constitute a complex cyber-physical system (CPS), and this integration increases the risk from cyber attacks and introduces new vulnerabilities to the power system. Researchers need a power system testbed which can provide a platform for realistic experiments. This paper presents the development of a real-time cyber-physical system testbed for cyber security and stability control. We use SEL 351S protection system with OPAL-RT including control functions and communications to build a cyber-physical environment. In this testbed, we conducted power grid security experiment by knocking down two transmission lines in a row and analyzed the impact of failures. Meanwhile, we provided two mitigation strategies for this failure using optimal power flow. In addition, we conducted load fluctuations for multimachine power system, and provide timely adaptive control strategies.     

电力系统信息安全及博弈防御系统

随着智能电网的发展,电力系统中出现了越来越多的电子设备和通信系统,因而信息安全成为国内外电力系统面临的巨大挑战.介绍了电力系统信息安全的现状,总结了各国对于信息安全的要求,对国内外在信息安全方面的研究现状进行了梳理.在此基础上,提出了电力系统主动应对信息攻击的智能决策系统的框架和实现方法.该智能决策可以帮助运行人员与黑客博弈,决定电力系统的最优应对策略.     

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...     

考虑网络攻击因素的电网信息物理系统业务可靠性分析

电网信息物理系统(grid cyber physical system,GCPS)的主要特征是信息空间和电力空间的深度融合与交互影响。针对智能电网广域实时保护控制业务,首先研究了信息业务对物理系统可靠性影响的表征方式,建立信息设备关联的业务可靠性模型。在此基础上,引入设备可靠性因子,提出考虑攻击因素的信息设备可靠性评估指标,并给出了结合层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和贝叶斯网络的业务可靠性量化评估方法。通过算例研究,确定了考虑攻击因素的情况下系统的薄弱环节,并分析不同冗余程度的信息系统对业务可靠性的影响,并且与已有方法进行对比,验证了所提方法的可行性和合理性。     

基于耦合动态离散事件链相关性的信息网络异常检测初探

信息网络一旦遭受攻击,将给电气网络带来极大影响。文中提出一种基于事件链模型的信息物理耦合动态相关性分析方法,并尝试将其应用于电网信息网络异常动态识别。首先定义了电气网络和信息网络事件,并以事件链描述其中耦合网络动态;进而提出事件链相关性分析方法,设计通信动态异常指标,最终判断是否存在信息网络异常。以一个由IEEE 39节点电气网络和18节点放射状信息网络组成的信息物理电力网络为算例,算例结果表明,信息攻击会导致通信动态异常指标显著增大,初步验证了所述信息网络异常检测方法的有效性和可行性。     

泛在物联的配用电优化运行：信息物理社会系统的视角

泛在物联的配用电系统是智能配电网与电力物联网深度融合形成的信息物理社会系统(CPSS)。分析了泛在物联的配用电系统的参与主体及其信息、物理、社会属性,并从物理域、信息域和社会域3个层面探讨参与主体之间的交互影响,并提炼其运行特点,包括物理域中的节点、网络和功能的灵活性;信息域中的泛在感知的不确定性、计算模式的边缘化、开放交互的安全性;社会域中的角色可变性、效用个性化、商业模式多元化。在分析国内外研究动态的基础上,提炼其难点,包括复杂配用电系统的特征识别、社会行为建模与混合仿真、非完全信息的随机博弈框架与应用、融合社会属性的优化问题建模与求解、边缘计算的调度策略与驱动机制、配用电终端物联网的交互安全机制等。在理论层面为信息、物理、社会系统的多学科交叉提供分析探讨,在应用层面为泛在电力物联网和智能电网的建设提供技术支持。     

智能电网层次化广域保护系统的关键技术研究

高效、可靠的通信方法是促进广域保护通信服务和电力安全的根本,目前,现有的广域保护系统通信在实时性和可靠性方面研究仍然不足。针对这一问题,基于现有的广域保护研究,研究了智能电网层次化广域保护系统的通信网络建设问题,把智能变电站作为节点划分广域保护系统。智能电网保护控制以广域测量的实时数据作为研究对象,并仿真分析智能电网层次化保护体系的网络性能,研究工作为我国智能电网的发展提供参考和借鉴。     

一种基于特征映射与深度学习的虚假数据注入检测方法

智能电网逐步发展为大型电力信息物理系统,信息与物理系统的交互降低了其抵御虚假数据攻击（false data injection attacks, FDIA）的能力。针对这一问题,研究并提出了一种基于多层递阶融合模糊特征映射方法（multi-layer hierarchical fusion fuzzy feature mapping, MLHFFFM）与条件深度信念网络（deep belief network, DBN）相结合的智能电网虚假数据注入检测方法。首先,对FDIA原理进行分析,基于MLHFFFM结合主成分分析法对智能电网负荷数据进行聚类,选取日负荷与预测日类似的近似日;然后,提出利用条件深度信念神经网络对近似日智能电网负荷进行分析,通过选取不同参数对日负荷特征进行动态捕捉从而检测FDIA;最后,结合某省实际负荷以IEEE33节点系统为例进行分析。案例分析结果表明,所提模型相比于其他模型,在不同攻击强度下准确率均保持在95%以上,错报率在5%以下,能够有效检测出虚假数据的注入。