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智能电网中的信息安全技术(1)

摘要:文章认为智能电网的信息安全问题必须在智能电网部署的过程中充分考虑。智能电网的信息安全主要包括物理安全、网络安全、数据安全及备份恢复等方面;智能电网还会面对由多网融合引发的新的安全问题,如智能电网感知测量节点的本地安全问题、智能电网感知网络的传输与信息安全问题、智能电网业务的安全问题。文章基于智能电网在信息采集、信息传输和信息处理3个层面所采用的信息安全技术,指出未来智能电网将会融合更多的先进的信息安全技术,如可信计算、云安全等。

通过数字化信息网络系统将能源资源流通的各个环节、终端用户的各种电气设备和其他用能设施连接在一起,通过智能化控制,提高能源利用效率和保障能源供应安全,这就是智能电网思想的起源[1]。

关于智能电网,目前国际上尚无统一明确的定义。美国电力科学研究院将智能电网[2-3]定义为:一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统,以有效和可靠的方式实现所有的电网运作,具有自愈功能;能快速响应电力企业业务需求;具有智能化的通信架构,以实现实时、安全和灵活的信息流管理,并为用户提供可靠、经济的电力服务。

智能电网是一种高度自动化的数字化电网。位于其中的用户端以及各个节点均可实现实时监控,采集到的双向功率流信息贯穿在整个发、输、配、用过程当中。智能电网在开放系统和共享信息模式的基础上,可以通过宽带通信系统、自动控制系统以及分布式智能设备等,实现电网中各部门的协调和实时互动,以及实时市场化交易,以达到优化电网的管理和运营目的。

整合后的智能电网的体系架构从设备功能上可以分为4个层次,分别是基础硬件层、感知测量层、信息通信层和调度运维层[4]。

(1)基础硬件层

基础硬件主要分布在“发、输、配、用”4个环节中。发电涵盖风电、分布式电源、光伏电源、接入电源等;输电涵盖互济、超导、特高压、网架等;配电涵盖微网、虚拟电厂、高级电表设施等;用电涵盖电器、用电自动控制设备、分布式电力供应站、电力储能设备等。

(2)感知测量层

感知测量层主要通过智能测控设备来实现智能感知,以评估阻塞情况和电网稳定性,监控设备健康情况,防止窃电,以及实现控制策略支持等。该层由智能计读数装置、相角测量单元、广域测量系统、动态线路定级系统、电磁信号测量与分析系统、用电时间实时定价设备、数字继电器等组成。这些仪器仪表采用射频识别、传感器和短距离高速无线通信技术,实时与智能电网相连接。

(3)信息通信层

信息通信层采用的技术涵盖变电站自动化、配电自动化、监控和数据采集、需求响应、能量管理、无线网络、数字移动通信以及光纤通信等领域,能够实现实时控制、信息和数据交换,以保障达到最佳的系统可靠性、最好的资产利用率,实现最高的安全性。

(4)调度运维层

智能电网的灾备能力除面对电力系统外,还涉及自然和社会诸多因素,必须精确管理控制,因此需要与人工智能技术相结合。为了实现整个系统范围内的协调控制,分布式智能代理及网状控制结构等形式的设计将融入到系统建设中。系统可以被用来实施分布式决策控制,也可以进行集中协调。信息通信层将为调度运维中心的运行提供坚实的技术支撑。

在智能电网中,数字化、网络化、信息化技术主要分布于感知测量层、信息通信层和调度运维层中,因此本文对智能电网的信息安全技术的分析将主要围绕这3层展开。

1 智能电网的信息安全需求

智能电网作为物联网时代最重要的应用之一,将会给人们的工作和生活方式带来极大的变革,但是智能电网的开放性和包容性也决定了它不可避免地存在信息安全隐患。和传统电力系统相比较,智能电网的失控不仅会造成信息和经济上的损失,更会危及到人身和社会安全。因此,智能电网的信息安全问题在智能电网部署的过程中必须充分考虑。针对智能电网的运营特点,其安全需求主要包括物理安全、网络安全、数据安全及备份恢复等方面。

来源:互联网
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