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。     

基于后选择的连续变量量子密钥分发协议

连续变量量子密钥分发（CVQKD）是利用连续变化的物理量承载密钥的量子密钥分发协议,与电力系统普遍采用的离散变量量子密钥分发协议相比,其具有设备简单、探测效率高、兼容性好等优点,成为量子密钥分发的研究热点。然而,量子态在量子信道中的传输衰减严重限制CVQKD传输距离。提出了一种基于后选择方法的CVQKD协议,且不需要额外的单光子源。研究结果表明,该后选择方法中测量值越大的物理量被保留下的概率越高。该方法可以简化并降低连续量子密钥分发协议实现的成本,为探索出电力网络的量子保密通信方案提供研究思路。     

基于BB84的量子密钥分发和身份认证

在现实世界中,一个完整的量子加密通常包括量子密钥分发和量子身份认证两个部分。然而,很少有协议一起完成这样的工作。为了解决这个问题,提出了一种基于BB84新的密钥分发方案。通过多次经典一次hash函数计算,可以确保身份认证,并能确定错误粒子的具体位置。除此之外,这个协议可以抵抗多种常见攻击。     

一种具有一次一密特点的IDEA加密方案

IDEA是私钥密码算法中很优秀的分组密码之一,[1]本文针对单密钥安全性低的情况分析了IDEA加密算法,提出了一种具有一次一密特点的IDEA加密方案,该方案具有安全性高、实现简单等特点。     

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,...     

MDI-QKD协议性能优化及电力调度量子密钥应用策略

电力调度数据网是现代大型互联电网的神经中枢,随着智能电网的发展,调度数据网面临着越来越严峻的信息安全风险,而诱骗态测量设备无关(MDI)量子密钥分发(QKD)协议是目前安全性和实用性结合较好的一种QKD协议。针对中国分层集控架构的电力调度数据网,首先从量子密钥供给的角度出发,利用局部搜索算法对对称和非对称情况下的MDI-QKD协议进行了参数优化,给出了其优化成钥速率。然后从量子密钥使用的角度出发,设计了针对电力核心调度业务的量子密钥应用策略,并进行了多节点时隙与业务密钥更新频率的联合动态调整测试。测试结果表明,提出的面向电力调度的MDI量子密钥供给与应用策略可以很好地提升多节点QKD的效率和应对多种异常情况的发生,进而能够最大限度地保障电力调度数据网核心业务数据传输的安全性。     

基于信道特征提取的物理层安全密钥生成方法

物理层密钥具有降低密钥分发、更新和维护的难度的特点,针对无线传感器网络中节点传输信息易遭受窃听攻击的问题,基于物理层安全中的"一次一密"理论,提出了一种物理层密钥生成方法,主要包含信道估计、特征提取、密钥生成与协商。在半双工通信模式下,根据信道估计阶段相干时间的长短,对训练序列的长度进行动态调整,提高信道估计的一致性。仿真试验与对比分析结果表明,窃听节点生成密钥与合法节点生成密钥的一致性始终维持在较低水平,降低了遭受窃听攻击的风险。     

量子通信技术在变电站领域的应用展望

量子通信技术作为量子信息技术的一个分支,对于未来变电站通信安全提升具有重要价值。介绍了几种量子通信技术的发展现状及工程实施可行性,进行了传统非对称密钥加密体系与量子密钥分发加密体系的密码学对比,分析了三种通信架构的技术特点和工程应用的可推广性,展望了量子通信技术在变电站领域可能的应用场景,并对量子通信技术在变电站领域应用遇到的问题提出了建议。     

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。     

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。     

基于广域测量的滑模TCSC控制器设计

广域测量系统为电力系统实现网络化控制提供了新的解决方案。文章对基于广域测量信号的可控串补(thyristor controlled series compensator,TCSC)系统进行了分析,建立了基于广域测量的TCSC系统模型。通过引入附加状态变量,将含有时滞的时滞系统转换为不含时滞的离散控制系统,并采用离散滑模控制的方法设计了状态反馈控制器,对克服控制器中的抖振问题提出了有效的解决方法。为验证所提出方法的有效性,对单机无穷大系统进行了仿真计算,表明该方法可以有效保持系统的稳定性。     

Technologies for Quantum Key Distribution Networks Integrated With Optical Communication Networks

Secure networks composed of optical networks and quantum key distribution (QKD) are considered in this paper. A network layer structure is defined to focus on issues important with respect to the QKD network layer that controls QKD links and supplies a secure key for message transmission. A multiple-user QKD network layer can be constructed with timing synchronization, secure key sharing between indirectly connected nodes with switched QKD systems and key relays, and key management to control the volume of key generation and supply in response to the demand from optical network nodes.      

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。     

高性能同步相量测量装置守时钟研制

同步相量测量装置(PMU)可靠工作倒丶亲魑讲裳龀逶吹娜蚨ㄎ幌低?GPS)的秒脉冲的可靠性.针对由于气候、故障及其他因素可能造成秒脉冲失效的情况,采用数字锁相环技术,利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)及高精度晶振,研制了一种高性能的PMU守时钟.GPS信号正常时,守时钟跟踪输入的秒脉冲;秒脉冲失效时,守时钟则提供一定误差范围内与秒脉冲同步的替代信号.文中分析了其性能,通过仿真和实验进行了验证.     

基于AER模型的配电网大面积断电供电恢复算法

针对现有的配电网供电恢复算法普遍存在计算速度慢或难以搜索到全局最优解的问题,提出了基于约束满足问题的主体–环境–规则(agent-environment-rules,AER)模型对配电网大面积断电情况下的供电恢复问题进行求解。配电网供电恢复中的各种因素被表示为AER模型中的Agent、环境和环境更新规则。该模型结合多主体系统(MAS),构造了一个格子环境,所有Agent均可感知局部环境并在环境中进行移动。文章提出的算法在离线状态下计算与故障形式无关的基础数据,并使用异步回溯算法通过Agent间的交互和Agent与环境间的相互影响来不断地更新每个Agent在解空间的位置,使其能够快速地搜索到最优解。算例结果表明了该算法的有效性和优越性。     

柔性配电网的最大供电能力模型

提出了柔性配电网(FDN)的最大供电能力(TSC)模型与计算方法。首先,提出了FDN的概念,FDN利用电力电子开关构成的柔性开闭站(FSS)将多回馈线联络组网,采用能灵活控制潮流的柔性闭环运行方式。其次,提出了FDN的TSC模型与求解方法,模型计及了FSS对负荷的柔性转带策略。最后,搭建典型组网形态下不同情况的FDN验证所述方法。与传统配电网TSC对比发现:FDN的TSC总量既有提升的情况也有不变的情况,文中分析了原因。从TSC角度看,FDN的优势在于:1TSC在FDN实际运行中更易实现,达到TSC时FDN允许馈线上负荷任意分布,而传统配电网只有在负荷满足特定分布时才能达到TSC;2达到同等TSC时,FDN的组网结构更简单。所述方法已应用于国内外首个多端柔性闭环中压配电网示范工程的方案论证。     

基于 CWD 及分块 SVD 的配电开关故障诊断方法

通常,配电开关分合闸操作产生的振动信号中蕴含有体现机械状态的重要信息。提出一种基于振动信号分析的新型配电开关故障诊断方法。首先对振动信号求取乔-威廉斯分布获得二维时频矩阵,然后对时频矩阵作分块奇异值分解,用于表征不同机械状态的时频特性,最后结合极限学习机算法对4类实测振动信号的特征向量进行训练和测试。所提方法的优点是有效提取了配电开关振动信号时频域的特征,并且可以在较少样本的情况下训练诊断模型。基于实测数据的实验表明,该方法具有较高的识别精度和较快的收敛速度。     

一种改进的人工蜂群配电网状态估计方法

针对配电网状态估计模型的计算量大、精度低以及数值计算不稳定等问题,提出一种改进的基于人工蜂群算法的配电网状态估计方法。首先,根据网络拓扑结构和量测配置,建立配电网状态估计的目标函数;然后,采用人工蜂群算法对目标函数进行优化求解;最后构造当前最优解的适应度函数,以此作为迭代终止准则的判定条件,以更高的效率获得全局最优解。采用中国电力科学研究院搭建的16节点系统开展了大量的实验,结果表明本文方法可以有效地估计节点电压的幅值和相位。不仅如此,在收敛速度上也比现有的人工蜂群算法提高一倍,并且平均绝对误差比加权最小二乘法和等效功率变换法分别减小60%和50%。