综合智慧能源

基于5G通信时延的配电网馈线自动化切换方法

朱卫卫, 朱清, 高文森, 刘财华, 王录泽, 刘增稷

2024, 46(5): 1-11. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.001

摘要 ( 215 )

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针对5G通信不确定时延导致数据传输时间难以预测，从而影响馈线自动化（FA）系统故障响应及时性和决策准确性的问题，提出一种基于5G通信时延的配电网FA切换方法。首先，建立馈线终端之间的拓扑关系，根据FA系统中每一分支的最大通信时延计算得到FA系统的实时通信时延；其次，针对不同时延下不同FA策略故障处理速度的历史数据，通过层堆叠长短时记忆神经网络（LSTM）模型进行训练，学习出不同通信时延下故障处理速度最快的FA策略；最后，根据层堆叠LSTM模型的学习结果，选择切换到当前通信时延下故障处理速度最快的FA策略。试验结果表明：该方法能有效应对5G通信的不确定性时延对FA系统的影响，保障FA系统可靠运行；此外，与其他机器学习方法相比，层堆叠LSTM模型在预测准确性和预测时延方面具有优势，能够有效提高馈线终端系统的自适应能力和故障响应速度。

面向新型电力系统的异常数据检测方法

王亮, 邓松

2024, 46(5): 12-19. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.002

摘要 ( 289 )

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随着新型电力系统的快速发展，电力系统产生的数据数量不断增值、种类也愈发多样。复杂化的数据环境为电力系统异常数据诊断带来了新的挑战。对目前电力系统中常用的异常数据检测方法进行总结，介绍了基于传统技术、机器学习、深度学习的检测方法，并分析了3类算法的检测原理、特点以及不足。最后，对新型电力系统中异常数据检测会遇到的挑战以及发展趋势进行了展望。

基于信息物理双侧数据的配电网CPS窃电检测方法

杜龙, 沙建秀, 樊贝, 胡静威, 刘增稷

2024, 46(5): 20-29. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.003

摘要 ( 153 )

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高比例量测设备的广泛应用为配电网信息物理系统（CPS）带来了大量信息侧网络攻击风险，其中以获取经济利益为目的的窃电攻击严重危害了电力公司的应得利益。现有窃电检测方法中，数据驱动方法与模型驱动方法单独应用时都存在一定的局限性，无法有效降低输出结果的误报率。提出了一种基于信息物理双侧数据的配电网CPS窃电检测方法。首先对配电台区物理侧量测的线损序列进行监测，确定异常用电行为的时段；其次将配电台区信息侧用户传输的多参数用电数据以周为单位送入卷积神经网络进行疑似窃电用户排查；最后利用时间距离加权皮尔逊相关性算法，根据窃电时段内的台区线损序列和窃电用户电力消耗数据序列之间存在的负相关性，对窃电检测模型的输出结果进行窃电嫌疑二次筛查。基于IEEE 33节点系统对配电网运行过程进行仿真，输出用于分析和构建检测方法的正异常用户电力消耗多参数数据。对比试验结果表明，与其他方法相比，该检测方法具有可靠性更高、可解释性更强的窃电判据，能够在提高准确率的同时进一步降低数据驱动模型检测结果的误报率。

电力数据共享安全防护与隐私保护综述

邢汇笛, 龚钢军, 翟明岳, 刘雪松, 王浩淼, 扬爽

2024, 46(5): 30-40. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.004

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电力数据能够反映社会的发展状况，具有巨大的开放及融合应用价值。为创造和释放电力数据的价值，需要构建一个面向全社会各行业的数据共享服务体系。然而在电力数据共享过程中存在隐私泄露、数据篡改、缺乏数据安全聚合方法等安全问题。目前，主要采用区块链、隐私计算、脱敏等技术来解决上述安全问题。通过梳理相关文献，构建出电力数据共享安全需求模型及隐私保护框架；介绍了3个电力数据共享安全防护技术，并详细分析对比了不同技术的融合和使用场景，描绘出电力数据共享安全防护与隐私保护的技术方法体系，为电力数据开放共享的安全保障提供参考。

考虑网络攻击影响的源网荷储系统风险评估

俞胜, 周霞, 沈希澄, 戴剑丰, 刘增稷

2024, 46(5): 41-49. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.005

摘要 ( 184 )

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随着能源互联网技术的发展，电网调度正向“源网荷储”协同优化运行模式转变，系统利用能源优化配置、多能互补控制、大数据分析等先进技术，实现清洁能源高效利用、系统资源交互共享、电力需求响应等特性，由于物理设备与信息系统的深度耦合，针对其信息系统的网络攻击可能会导致物理故障。为了评估网络攻击对源网荷储系统的影响，从攻击者角度出发分析网络攻击的影响并建立改进的攻击图，采用频繁模式增长（FP-Growth）关联规则分析方法确定攻击路径；根据漏洞评估与贝叶斯定理确定攻击目标被成功攻击的概率，将源网荷储遭受网络攻击产生故障的概率乘以负荷损失量作为风险评估指标。分别对源网荷储系统中配电网断路器与分布式电源遭受网络攻击的场景进行风险定量评估，验证了所提方法的可行性与有效性。

网络攻击场景下含分布式光伏配电网的脆弱性研究

李一诺, 刘玮, 魏兴慎, 王琦

2024, 46(5): 50-57. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.006

摘要 ( 171 )

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随着网络技术的高速发展，大量智能量测终端和通信设备广泛接入电力系统，为网络攻击引入了新的入侵途径，加剧了电力系统对网络攻击的暴露风险。为保障电力系统的安全运行，评估网络攻击下含分布式光伏的配电系统的脆弱性，首先从攻击者的视角构建了针对分布式光伏的数据篡改攻击模型描述网络攻击具体形态；其次，在攻击场景下，求解配电系统光伏出力缺失状态下的电力潮流修正方程，基于潮流灵敏度提出节点脆弱度表征配电系统的脆弱性；最后，通过仿真验证了含分布式光伏配电网脆弱性与攻击影响程度的相关性以及与拓扑和时序的相关性。研究结果可为电力系统网络安全防御者在网络攻击威胁下精准制定防御方案，合理分配防御资源提供参考。

电力信息物理系统的网络攻击建模、演化规律及应对成本研究

叶飞, 钟晓静, 关前锋

2024, 46(5): 58-64. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.007

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随着电网信息层和物理层的不断融通发展，信息流交互频繁，电力信息物理系统（CPS）面临巨大安全挑战，针对信息层的网络攻击传播至物理层，极易导致整个电力系统的崩溃。基于电力CPS的双层耦合结构，运用传播演化理论建立了一类新型的 $S I A I B R A R B$ 网络攻击传播模型，描述了网络攻击在电力网络节点中的传播行为。运用动力学分析方法分析网络攻击对电力CPS的攻击力和影响范围，提供预判网络攻击破坏力的具体算法；运用偏秩相关系数法和三维关联偏微分方法对系统参数进行敏感度分析，研究发现电力CPS的网络结构和传播概率对网络安全性至关重要，通过2个仿真模拟验证了上述理论结果的正确性。以南方电网有限公司历次典型设计和典型造价为例，梳理了电力系统网络安全防护体系实际建设费用变化趋势，建议从3个角度对安全防护体系进行精准定位建设，在降低电力CPS造价成本的同时保证系统的安全性。研究结果可为电网防御者在信息物理协同攻击威胁下制定新的防御方案提供参考。

基于能源枢纽的综合能源信息物理系统安全防护架构研究

龚钢军, 王路遥, 常卓越, 柳旭, 邢汇笛

2024, 46(5): 65-72. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.008

摘要 ( 199 )

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为了提高综合能源系统（IES）中设备间和能源节点间的能源和信息交互效率，降低能源生产和传输成本，实现多种能源的高效转化与灵活分配，构建了一种基于能源枢纽（EH）的集中-分布式IES架构。基于该IES模型，定义了基于子信息物理系统集群的信息物理系统，在信息侧提出了能源枢纽节点内部每个子信息物理系统运行模型以及基于子信息系统服务器的信息交互模型。计及IES中信息安全问题对系统可靠性的影响，结合不同类型能源互补、能源网络传输分配、储能和清洁能源动态接入等系统运行特性，分析了综合能源信息物理系统安全需求，并基于可信计算技术构建了一种三元三层可信安全防护架构。从各能源节点为入手点，该防护体系形成了基于节点可信、网络连接可信和应用可信的防护机制，以确保IES安全可靠运行。

面向光伏数据采集与存储的安全防护方法

柳旭, 陆俊, 龚钢军, 侯昝宇, 张春萌, 刘博

2024, 46(5): 73-80. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.009

摘要 ( 147 )

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随着能源结构的转型升级，光伏作为新兴能源受到更多的重视，然而随着光伏系统的不断增加，光伏数据的安全防护面临极大挑战。基于此，提出一种面向光伏数据采集与存储的安全防护方法。首先，在光伏采集端实行可信双向认证技术，保证采集到的光伏数据完整、可靠；其次，在光伏数据存储方面，采用分布式传输协议和哈希一致性检测方法完成光伏数据的分组存储；然后，为防止光伏数据泄露、非法窃取，采用可信安全架构和隐私保护方法对已存储光伏数据进行安全防护；最后，通过仿真算例验证方法的可行性。

综合智慧能源系统典型构架网络安全防护研究

刘涛, 李伟华, 汤熠

2024, 46(5): 81-90. doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.010

摘要 ( 144 )

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构建综合智慧能源系统及其网络安全防护架构，为实现安全的电力一体化基础设施提供了理论依据。首先，通过分析变电站、光伏发电站、储能站、充电站、数据中心站等各子站的特点，提出综合智慧能源系统架构，并在此架构下设计信息服务系统和分层体系结构。其次，对不同子站数据交互需求进行分析，提出综合智慧能源系统的数据交互模型，在此基础上根据五大安全目标，将综合智慧能源系统各子站分成3个类别，分别分析其面临的网络安全威胁。再次，立足于系统网络安全防护原则，构建综合智慧能源系统网络安全防护架构，并在该架构下提出具体的综合智慧能源系统安全分区和隔离方案。最后，结合等保2.0的相关评估指标，对综合智慧能源系统网络安全防护架构及系统安全分区和隔离方案的可行性进行评估，结果表明该架构符合等保2.0的标准。

2024年 第46卷 第5期 刊出日期：2024-05-25

2024年第46卷第5期刊出日期：2024-05-25