共识机制的身份认证算法研究*

共识机制是区块链的核心,实现整个区块链网络中高度分散节点对数据快速地达成共识,确保全网数据的一致性。随着泛在电力物联网的建设,海量终端接入系统的同时,给泛在电力物联网信息安全带来挑战。因此,文章基于区块链共识机制应用于泛在电力物联网,首先分析区块链整体架构的特性,将其应用于泛在电力物联网身份认证环节,构建基于区块链的身份认证算法,解决了终端(SM)与数据聚合器(SP)之间的身份认证问题,提高了认证的效率及安全,将认证的安全性与可靠性和区块链的安全性与可靠性保持一致。采用哈希算法签名及验签,提高区块链在泛在电力物联网认证的效率及认证过程的可扩展性,认证过程应用RSA算法进行非对称加密。最后,进行了安全分析和效率方面分析论证,指出了未来泛在电力物联网身份管理系统建设的趋势,并阐述了如何构建泛在电力物联网完整身份认证系统,论文的研究成果可为区块链在泛在电力物联网身份认证领域的应用提供参考。     

电力营销移动作业安全分析及防护研究

设计了电力营销移动作业整体物理架构和安全架构,从个人数字助理(PDA)终端、传输通道、外网接入、应用服务、监控管理系统等方面分析了电力营销移动作业过程中存在的数据丢失、身份认证强度低、网络隔离强度弱等安全风险,提出了数据安全存储及传输,高强度的身份认证、网络访问控制及安全管理等安全防护措施,可有效解决电力营销移动作业安全隐患。     

面向智能用电信息采集终端的访问控制协议

针对智能用电信息采集系统的建设需求,将射频识别(RFID)技术应用于采集终端全过程管理中,为解决RFID系统在终端身份认证及信息传输过程中存在的众多隐私安全漏洞,提出了面向智能用电信息采集终端的访问控制协议。该协议分为终端身份认证和终端信息访问控制两个阶段,采用哈希(hash)函数、私有密钥及随机密钥保证了消息的隐私性与安全性。为满足实际信息采集和终端维护需求,将识别器对采集终端的操作权限融入协议设计中,保证了终端敏感信息的安全。非形式化分析说明新协议能够有效地抵御阻断攻击、欺骗攻击及识别器非法访问攻击等6类攻击。协议在保证采集终端安全接入情况下实现终端信息的合法操作,可从设备层面提高用电信息采集系统的安全防护水平。     

基于SCADA技术的低压配网控制系统研究

为了解决低压配网用户安全用电及负荷调节控制难的问题,针对低压用户安全保障及负荷调节控制系统的体系架构、拓扑结构、技术需求展开研究,提出并建设了一套低压配网含所有低压开关数据采集与监视控制(SCADA)的系统。该系统可实现低压用户用电信息共享,保障客户用电安全,防止低压配网异常影响高一级别电网的稳定运行。该研究成果在西江某地区得到了成功应用,不仅提升了当地低压配网的智能化、自动化水平,还为其他地区未来配网建设规划提供了一定的理论依据。     

基于物联网平台的低压配电台区数据采集方案

配电台区是连接配电网和电力用户的关键环节,智能电网建设需要推进低压配电台区数据的采集.为了解决配电台区点多面广、终端数量多、通信困难等问题,本文提出了基于物联网平台进行低压配电数据采集的方案,分别介绍了方案中的几项关键技术,包括总体架构、边缘计算智能终端、消息队列遥测传输协议(MQTT)、典型通信过程、统一模型及主站与物联网平台间的接口.方案以边缘计算智能配变终端(TTU)为网关,通过电力线通信(PLC)、短距无线通信、红外通信、射频等通信方式接入台区智能电表、无功补偿装置及各种传感器,基于物联网平台实现配电台区终端设备的数据灵活实时接入.     

基于ADE7758芯片的配网测控终端的设计与实现

提出了一种新型的基于ADE7758芯片的配网测控终端的设计,给出了测控终端的硬件设计、软件设计及测控原理。在配电网中,各种电网参数对掌握配网的运行状况是至关重要的。当前对配网运行电气参数的测量数据普遍较少,不能满足配网运行分析的要求。应用电能计量专用芯片ADE7758设计配网测控终端,采集数据丰富,控制功能灵活、性价比高、工作稳定可靠,具有实用性。     

基于ADE7758芯片的配网测控终端的设计与实现

提出了一种新型的基于ADE7758芯片的配网测控终端的设计,给出了测控终端的硬件设计、软件设计及测控原理.在配电网中,各种电网参数对掌握配网的运行状况是至关重要的.当前对配网运行电气参数的测量数据普遍较少,不能满足配网运行分析的要求.应用电能计量专用芯片ADE7758设计配网测控终端,采集数据丰富,控制功能灵活、性价比高、工作稳定可靠,具有实用性.     

电力移动作业PDA安全接入系统设计与实现

分析了传统电力移动作业个人数字助理(PDA)接入系统可能存在的安全风险,设计和实现了更为安全的接入系统,对其总体架构及功能进行了详细分析。该系统可进行双向证书认证、数据保密传输、安全访问控制、网络隔离与安全数据过滤、实时监控管理,可有效解决电力移动作业应用的安全防护问题。     

宁夏石嘴山:率先实现配网实时数据传输双向加密且认证

正6月5日,借助一套配电网加密网关设备,宁夏石嘴山供电公司下辖东郊变10千伏东水线1号环网柜实时运行状态信息通过加密通道传送至配网自动化主站系统,成功开拓出一条"终端"至"主站"实时数据加密传送新通道,突破了以往配电网实时数据传输只限于"主站"至"终端"单向加密无认证的技术瓶颈,在国内率先实现配网实时数据传输双向加密且认证的功能。该技术设备率先在石嘴山配网装配并通过测试,该技术填补了国内智能配网加密技术空白,有效提升了配网信     

配变终端边缘节点化及容器化的关键技术和应用场景设计

低压配电网是电力物联网(EPIoT)最核心应用场合,智能低压配电网应实现向电力物联网的自然延伸。为此,现有低压配电网数据采集与自动化系统要发展成云-边缘节点-边缘设备的体系架构,而作为核心边缘节点的配变终端(TTU)必须具备快速迭代能力,以实现新旧多种业务的边缘融合和云边协同。为此,首先对支撑边缘节点的容器技术等关键技术进行了分析;然后提出配变终端边缘节点化和容器化的关键实现技术,包括硬件平台、软件架构、容器部署及交互、容器管理和云边协同等。最后,新增一种提出的低压回路监测终端(CTU),对配变终端新型应用场景进行了设计,从而论证了配变终端边缘节点化和容器化的必要性。     

可扩展消息和在线表示协议在分布式馈线自动化中的应用

基于配电终端之间对等数据交换的分布式馈线自动化在应用过程中需要有规范的通信服务及必要的安全防护。研究了可扩展消息和在线表示协议(XMPP)应用于分布式馈线自动化系统的IEC 61850通信映射方法。XMPP的加密传输机制保证了分布式馈线自动化测控信息的安全,通过试验平台测试了该方法的传输性能,配电终端之间的传输延时可满足缓动型分布式馈线自动化要求。     

虚实结合的馈线自动化系统测试平台设计

馈线自动化的实现模式有多种,不可能在真实配电网上进行实验验证。因此,需要设计馈线自动化系统测试平台来对馈线自动化系统进行测试。分析了配电网的仿真需求,采用RTDS搭建配电网模型并对故障进行模拟。提出了利用虚拟配电终端系统来模拟一组配电终端的运行。在虚拟配电终端系统结构设计中提出了基于CIM的拓扑分析技术来解决虚拟配电终端系统对内及对外的数据关联问题。提出了采用虚拟交换技术来解决多个虚拟终端共享一个网口进行数据交换的问题。在上述技术基础上,设计了一套由RTDS、虚拟配电终端系统、真实配电终端和主站系统组成的馈线自动化系统测试平台。最后在平台上进行测试实验,验证了该测试平台的有效性。     

基于口令的变电站数据与通信安全认证

依据电力系统数据与通信安全标准IEC62351,研究既能满足认证安全需求,又能保证最小的计算和传输开销,基于口令的变电站数据与通信安全认证方法。比较了几种国际上先进的安全口令技术,分析了IEC61850标准中智能电子设备（IED）访问安全模型,提出采用安全远程口令（sRP）协议实现IED访问应用关联时的安全认证。最后,以变电站自动化IED间的身份鉴别为例,介绍了SRP协议的改进方法和具体的认证过程。研究结果对在变电站自动化系统中实施IEC62351标准具有参考意义。     

一种低压台区本地HPLC+RF双模自组织通信网络身份认证方法

低压台区“源网荷储”友好互动带来用户侧智能控制设备、传感器接入需求,迫切需要面向本地HPLC+RF自组织网络技术体制,设计针对外部设备接入的安全高效身份认证方法。文中提出一种适应自组织网络的、去中心化的安全认证方案,通过台区边设备、可信代理、端设备建立本地认证链,相比现采集终端到主站的集中式认证方式,该方案可以有效降低因本地自组网网络层级加深而不断增长的安全交互开销,同时有效抵御本地自组织网络多级中继节点被挟持、流量嗅探等网络攻击。通过模拟低压台区本地自组织网络不同中继深度、不同规模外部设备接入多种场景,仿真计算获得外部设备接入台区本地通信网络安全认证交互所消耗通信资源定量分析结果,通过对比集中式认证方式,文中所提认证方案的平均资源消耗量可降低25%,且随着网络拓扑与终端规模的增长,通信资源节省效果更加明显。     

光伏系统测量体系G3_PLC通信技术实现

对适合光伏测量体系的通信技术展开研究,基于G3_PLC技术给出光伏测量体系通信网络架构,通信终端硬件采用MCU控制载波模块来实现,通过交直流耦合单元实现不同电力线上的数据互通,分析通信网络的可靠性,互操作性,高速性和安全性,基于楼顶10 k W光伏发电系统直流电力线和楼内插座交流电力线环境布置通信节点进行通信网络测试,实验结果显示,各通信节点均可通过安全认证加入网络,mesh网络拓扑和自适应动态路由技术能够确保网络稳定,数据通信速率可达64 kbps.     

智能家居远程通信控制

在成熟的智能家居数字终端产品的基础上,建立了智能家居远程通信控制网络,并设计了智能家居数字终端的网络编码和寻址技术.提出了智能家居远程通信协议,为智能家居行业的通信控制标准化提供了一套可行的技术解决方案.     

基于多区块链结构的综合能源系统调度构架

综合能源系统(IES)调度中存在难以维护供能主体隐私、难以辨别数据真伪、安全性和可靠性低等问题.文中利用分散式调度方法和区块链中分布式数据存储、智能合约、共识机制、多链扩容和加密技术,提出了包括迭代链、终值链以及数据层、网络层、合约层、共识层、应用层的IES调度构架.该构架以数据层为基础,采用无向联通结构建立主体间的通信网络;在合约层封装基于拉格朗日乘子法的分散式调度模型;在共识层,针对分散式调度的数据一致性,迭代链和终值链分别应用一致性协议算法和拜占庭容错共识机制.算例验证结果表明,所提IES调度构架基于少量通信数据可有效运行,能够防止主体背叛、削弱服务器宕机的影响,提高了IES调度的隐私性、安全性和可靠性.     

基于NB-IOT的孤岛式微电网密钥协商协议研究

针对当前日益突出的电力系统网络安全问题,尤其是较容易接近的孤岛式微电网,在基于公钥密码系统的双方密钥协商协议基础上,设计了孤岛式微电网密钥协商协议。在该微电网中,考虑到监测终端的覆盖范围广、深的要求,采用NB-IOT技术进行通信。然后对该密钥协商协议进行了安全性分析、关键代码的实现与仿真。在大量的实验数据分析下得出密钥协商三个阶段分别只需要40 ms、23 ms和4 ms的计算时间,证明了该协议可以高效快速地实现双方的身份认证与密钥的协商,防止数据篡改、重放、伪造等攻击。     

负荷管理控制系统实施技术

设计了具有分布式客户／服务器结构模式的控制中心，并根据楼房多用户的情况，设计了一种可采集上百路电度量的终端设备FRTU。FRTU由主控系统和子系统组成，主控系统完成常规远方终端的功能，子系统负地输入电能脉冲量的采集和处理工作。系统结构简单，方便适用。