智能变电站报文信息安全控制方法

基于IEC61850的智能变电站三层设备直接接入以太网,为信息传输共享带来便利的同时,也带来了以太网中的安全隐患。为此提出基于演化环的智能变电站报文信息安全控制方法,采用高速硬件加密核对智能变电站中GOOSE,SV,MMS三种报文进行安全控制。对提出的方案进行了时间开销分析,结果表明所提出的方案不但可以保证智能变电站报文信息的安全性,而且可以满足报文传输的实时性要求。     

基于多阶段传输的智能变电站安全通信策略

以太网技术的应用促进了智能变电站信息共享的发展,但信息的传输面临着诸多风险,基于IEC 62351标准的智能变电站对信息传输安全提出了新的要求.目前,智能变电站通信报文存在非法窃取、篡改、拒绝服务、抵赖和重放攻击等安全威胁,针对此问题,文中提出了一种基于多阶段传输的安全通信策略.该策略通过双序列函数实现通信主体身份的双向认证,利用双序列函数产生的随机因子校验报文的新鲜性,结合数字签名算法检验报文的完整性和解决主体的抵赖威胁.进一步地,以D2-1型变电站星形和环形网络下两种母线故障场景为例,对所提策略的延时进行定量计算和OPNET仿真验证,得到了两种网络结构下安全报文进行多阶段传输的端对端通信延时.仿真结果表明,所提通信策略在满足智能变电站通信实时性要求的同时有效提高了通信报文的安全性.     

基于网络报文分析装置的继电保护设备状态监测技术

智能变电站继电保护设备实现了采样数字化、信息共享化、控制网络化的特征,因而具备开展机电保护设备状态信息监测的可能。为了更加便捷更加智能的完成对继电保护状态的监测,分析和总结了实现状态监测需要考虑的问题及采用基于网络报文分析装置的监测方法的优缺点,提出了基于智能变电站网络报文分析装置的继电保护状态监测的实现方法,介绍了目前网络报文记录分析装置能够监测的信息,论证了该方法的可行性。     

一种基于GCM的智能变电站报文安全传输方法

由于采用以太网进行架构,因此,基于IEC 61850标准的智能变电站对信息安全提出了新的要求。制造报文规范(MMS)、采样测量值(SMV)、通用面向对象的变电站事件(GOOSE)是智能变电站常用的3种报文,其能否安全传输对整个变电站的安全至关重要。考虑到采用一种报文对应一种认证和加密算法的方式势必增加网络设备负担、影响其互操作性,文中设计了智能变电站中的报文安全机制,并进行了基于GCM(伽罗华/计数器模式)加密认证算法的智能变电站报文安全传输的报文格式设计;以GOOSE报文为例进行了基于GCM的算法设计和时间开销分析;最后,进行了基于GCM的智能变电站报文安全传输方法的优点分析。通过分析可以看出,针对不同报文的安全需求采用基于GCM的报文通用认证和加密算法,并通过选择不同的算法模式实现不同报文的安全传输,可提高智能变电站的报文信息安全和网络性能。     

基于IEC 61850的智能变电站通信网络的实时性分析

通信网络作为智能变电站的信息交互渠道,其性能优劣直接影响了智能变电站相关功能的可靠实现。基于IEC 61850通信规约,介绍了智能变电站对于通信网络的实时性要求。以D2-1型中等配电变电站作为研究案例,建立了完整的智能变电站通信网络模型,利用OPNET仿真软件,从不同报文的角度分析对比了三种通信网络拓扑的实时性。基于仿真结果提出了网络优化方案,有效提升了智能变电站的通信网络实时性。     

基于EPON网络的智能变电站继电保护技术研究

相比传统电力通信网络,EPON网络能够更好地满足智能变电站通信系统要求,但是智能变电站过程层网络采用EPON技术也存在安全性、可靠性、实时性的问题,导致继电保护存在拒动的风险。针对上述问题提出了改进措施,并进行了基于EPON网络下继电保护功能的适应性研究。通过搭建基于EPON网络的智能变电站过程层继电保护动模测试平台,重点选取220 kV智能变电站的母线保护、变压器保护、线路保护为研究及测试对象,进行动模试验。试验结果表明,各类保护装置、合并单元及智能终端可通过EPON过程层通信网络实现设备间采样报文及跳闸报文的信号传输,保护装置动作性能未受影响。     

提升智能变电站信息流实时性和可靠性的定质交换技术

首先基于OPNET仿真平台,从传输时延抖动、丢包以及传输路径等角度,分析了通用交换技术应用于智能变电站信息交换时存在的不足。然后从满足智能变电站信息流的实时性和可靠性需求出发,提出了定质交换实现技术。该技术基于多协议标签交换(MPLS)的多级子队列实现报文的分层调度,基于区域划分实现动态缓存分配,基于路径消耗为报文提供多种路径选择。最后结合实际智能变电站,在OPNET平台上构建了共网传输场景下的定质交换模型,仿真结果说明了所提定质交换技术能够合理地分配交换资源,是可行和有效的。     

构建更加坚强电网安全“第一道防线”的探讨

电力系统“三道防线”长期以来为保障电网安全发挥了重要作用，确保了电力系统遇到各种事故时的安全稳定运行。而继电保护担负着快速可靠切除故障的重任，是保障电网安全的第一道防线。首先，介绍了电网发展给“第一道防线”带来的挑战，分析了传统工频量继电保护内部故障灵敏度不足以及误动和拒动风险并存的原因。其次，梳理了继电保护应对挑战的措施，提出了基于故障模型参数特征的保护原理、基于多元信息的广域保护技术和基于暂态量的继电保护方法。最后，给出了构建更加完善和坚强“第一道防线”的建议。通过加强预防性控制在故障前、后阶段的功能，阻断继发性连锁故障的发生，同时加强第一道防线与后续防线的协同，共同抵御系统性事故的发生。     

基于信息物理融合的智能变电站过程层网络异常流量检测

智能变电站过程层网络中存在的随机报文与突发报文,伴随可能的信息设备物理故障以及入侵病毒拒绝服务攻击等导致的异常流量,使得基于简单阈值的检测方法无法适用。基于信息物理融合的广义信源及基于网络演算法的通信网络流量计算模型,提出了一种基于信息物理融合和差分序列方差的新型智能变电站过程层网络异常流量检测方法。首先,基于差分序列方差的异常检测方法和流程,提出了变电站过程层流量异常隶属函数以及基于信息物理融合的参数确定方法。其次,为增加异常检测的可靠性,提出了考虑智能变电站过程层报文特点的一种攻击条件阈值以及阈值计算方法。最后,对T1-1型变电站网络进行仿真,验证了所提方法不仅能够对过程层中存在的随机和突发通用面向对象变电站事件报文进行识别,也可识别拒绝服务攻击。     

浅谈企业内控与风险管理体系中的“三道防线”

随着企业的发展,业务领域与地域的不断扩张与调整,所面对的内部环境、风险评估、控制活动、信息与沟通、内部监督等内容都发生了较大的变化,其固有风险和潜在风险都在不断增加和变化。做好内部控制与风险管理工作成为决定企业存续与健康发展的重要因素,其关键是建立和不断完善内部控制和风险管理体系、明确风控工作的职责与分工。"三道防线"思想是中国能源建设有限公司针对风控体系建设问题提出的最新理念,旨在提升风控工作的专业化程度,保证风控体系的相对独立性。文章针对内部控制与风险管理的目标,阐述"三道防线"的概念,确定"三道防线"的职责,分析每道防线之间的关系以及管理机制,针对"三道防线"在实践中存在的问题提出笔者自己的思考。     

层次化保护控制系统及其网络通信技术研究

新一代智能变电站层次化保护控制系统旨在基于跨间隔、跨变电站信息,实现最优保护控制策略,其中,信息共享和高可靠的通信网络方案是其重要支撑技术。剖析了层次化保护控制系统的体系结构、功能定位,对层次化保护通信系统的网络流量和网络时延进行分析,提出了一种应用于新一代智能变电站的优化网络通信方案。它基于网络报文时延可测技术,克服了目前不同步采样报文不能进行组网传输的限制,实现了保护装置功能不依赖于全站统一对时,推进了新一代智能变电站的信息共享和网络传输技术发展。     

基于OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真

智能变电站过程层网络的引入,使得继电保护的数据源与传输方式发生了很大变化,其动作性能与可靠性越来越依赖于通信网络.分析了智能变电站继电保护的数据流及各报文的通信机制,基于IEC61850标准在OPNET仿真软件上进行了过程层网络和继电保护IED设备的建模,实现了智能变电站继电保护的MU数据采集、SV报文、GOOSE报文、保护算法和保护出口的全过程仿真.结合电流保护实例,说明了建模仿真的原理和实现机制,验证了其可行性和有效性,为智能变电站继电保护的定量分析提供了新的有效研究工具.     

恶意攻击下的电力耦合网络风险传播模型研究

电网可视为信息域、物理域相互耦合的信息物理系统(cyber-physicalsystem,CPS),存在严重的安全风险。针对信息域的恶意攻击极有可能传播至物理域,导致停电事故的问题,文章首先分析电网CPS耦合结构框架,并基于此研究电网风险跨域传播的基本形式,提出一种基于复杂网络的电网风险传播模型,并给出风险评估指标。最后通过构建IEEE-118总线系统为物理域的耦合电网场景,仿真模拟该场景下遭受恶意攻击的风险传播模型,并讨论风险扩散率、初始攻击点等因素对风险传播的影响。文章核心贡献是基于真实攻击场景构建一类电网CPS系统风险传播扩散及系统存活性评估通用模型,为宏观上控制电网安全风险的扩散提供有效的探索。     

电化学储能电站主动安全研究

随着电化学储能电站装机容量的不断提高,其安全防控问题受到重视。为此,提出了基于主动风险源辨识、主动故障预防、主动事故处理的三道安全防线,构建了电化学储能电站的主动安全体系。第一道防线针对电化学储能电站的正常但不安全运行状态,快速、可靠地辨识风险源和安全诱因,不损失电站设备和运行能力;第二道防线针对已发生故障的不安全运行阶段,利用安全自动装置和安全监控系统,辨识并及时排除早期故障,尽量保持系统正常运行;第三道防线针对电化学储能电站的事故状态,进行事故特征分析、风险管控并实施联动预案,防止电化学储能电站崩溃与人员伤亡。基于三道安全防线实现电化学储能电站安全风险和事故的主动防控,可为储能电站的安全设计提供新思路。     

智能变电站改扩建镜像调试技术研究及应用

针对智能变电站改扩建现场调试工作量大、一次设备配合停电次数及时间明显增加的问题,提出一种智能变电站改扩建镜像调试技术。基于改扩建域划分及改扩建前后子CRC(循环冗余校验码)的一致性比对,自动识别改扩建的测试边界。通过测试边界自动识别和虚回路镜像模拟传动验证了各设备之间虚回路连接的正确性,基于制造报文规范MMS报文模型实现技改、扩建设备更换时智能变电站继电保护闭环自动测试。并基于改扩建前后心跳报文比对,确保运行间隔改扩建前后报文模型参数正确。设计了智能变电站检修改扩建镜像调试系统,以某220 kV变电站改扩建测试为例验证所提技术的有效性。     

自然灾害下电网运行风险控制策略探讨

停电防御框架向自然灾害预警延伸已成为广泛共识。自然灾害演化的时空分布特征及其诱发电网故障的不确定性,迫切需要将基于确定性准则的安全稳定分析向电网运行风险评估拓展,将基于电力系统安全稳定控制技术导则确定性场景的三道防线控制向基于动态故障场景的风险控制延伸。针对自然灾害下电网运行风险如何在线防御的问题,总结了当前自然灾害下电网输电元件故障概率特征及其评估技术以及自然灾害下安全防御的困局与应对现状。分析了包括设备保护在内的电网安全稳定各道防线的风险控制代价特征。提出了适应灾害下概率及损失变化特征的风险控制策略。该策略既可实现预防控制与紧急控制间防御门槛的自动设置,又可获得降低电网实际运行风险的在线预防控制优化措施。     

基于报文信息标签的智能变电站通信服务策略

智能变电站是建设智能电网的重要基础和支撑。随着通信技术的进步,人们开始研究在智能变电站通信网络的设计中采用共网方案。这种方案在提高网络效率的同时也对通信的实时性和可靠性提出了挑战。针对以上问题,首先,分析共网方案下网络拥塞现象产生的原因及其对报文传输产生的影响。然后,提出基于报文信息标签的通信服务策略。该策略通过制定报文信息标签及流量监测的方式对报文进行分类识别和过滤,通过基于有最低延迟队列的定制长度加权轮询的通信调度方法实现对各类型报文的区分服务。仿真结果表明,该策略可有效地识别并丢弃伪装的大流量错误报文,避免了网络拥塞造成的重要报文传输超时和丢失,并降低了其他报文的传输时间。     

智能变电站安措辅助预警系统的实现

从智能变电站技术特点出发,本文分析二次安措技术基本原理及典型安全措施,总结了智能变电站二次安措工程应用面临的问题。针对工程应用所面临的问题提出了安措辅助预警防误操作"三道防线"主要功能的实现方法,提供了整体解决方案,并基于此开发了安措辅助预警系统。通过工程试点验证了安措辅助预警系统能够较好地解决二次安全措施工程应用面临的问题。     

考虑继电保护隐性故障的风险评估技术研究

N-1假设是基于在电网发生故障时继电保护系统能够正确响应,而现有风险评估研究成果没有考虑继电保护隐性故障造成的系统风险。因此,需要基于概率分析模型重新评估电网运行准则,以更好地评估和控制大停电的风险。分析了继电保护隐性故障机理,根据智能变电站保护系统特征,提出了智能变电站继电保护隐性故障的在线辨识和诊断技术方案。在此基础上,提出了计及继电保护隐性故障的输电断面风险评估模型,通过量化指标评估隐性故障的严重性程度,并通过仿真计算验证了风险评估模型的可用性,为电网检修计划安排及稳定限额制定提供决策依据。     

变电站过程层报文分网传输性能的仿真分析

基于IEC61850标准的变电站过程层网络是一次设备与二次设备间的信息交换桥梁,承载着各种智能电子设备IED(intelligent electric device)交换数据的实时传输任务。针对目前智能变电站采样值SMV(sampled measured value)与面向对象的变电站通用事件GOOSE(generic object oriented substation event)报文的分网传输结构,利用OPNET仿真平台建立过程层网络以及IED设备的仿真节点模型和网络模型,研究分网传输报文方式下的网络性能及其影响因素。仿真结果表明,采用100 Mbps带宽的以太网和虚拟局域网VLAN技术实现SMV和GOOSE报文分网传输时,实时性较好且时延抖动小,适于现阶段智能变电站的工程实际。