FDIA-蠕虫混合攻击下的配电网信息物理系统弹性拓扑优化配置

电力安全是现代社会持续发展的重要保障。随着信息技术逐步发展,网络攻击手段的日渐增多和变强会对新型电力系统造成严重破坏,而合理的网络拓扑结构和有效的网络防御资源的是电力系统遭受网络攻击后负荷恢复的关键。为此,提出一种虚假数据注入(false data injection attack,FDIA)-蠕虫混合攻击下的配电网信息物理系统(cyber-physical systems,CPS)弹性拓扑优化和防御资源配置策略,用于提高配电系统网络攻击下的弹性。该模型采用上、中、下3层的框架对拓扑结构和防御资源进行优化:上层建立以规划成本和失负荷风险为目标的多目标帕累托规划模型,结合中层计及攻击与恢复的网络攻击传播模型,采用非支配排序遗传算法-II(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)进行规划方案求解;下层考虑信息层与物理层的多种耦合方案,基于配电网CPS弹性度量指标对拓扑优化配置进行评估。与传统的一对一串联模式方案相比,通过模型求解的3种耦合关系下的网络拓扑结构与防御资源优化方案,在提高系统弹性方面能够发挥重要作用。

基于逻辑知识图谱的电网信息快速检索方法

旨在探索基于逻辑知识图谱的电网信息快速检索方法,以解决电网领域庞大而复杂的数据管理和检索挑战。通过构建逻辑图谱,将电网实体以节点形式呈现,并通过逻辑关系揭示它们之间的依赖和联系,从而为电网信息管理提供了一种智能、准确、实时的解决方案,有望推动电网系统的智能化和可持续发展,期望能够为相关人员提供参考。

基于数据驱动的电网信息智能管理系统设计

以精准诊断电网故障,加强电网信息智能化管理效果,设计基于数据驱动的电网信息智能管理系统。采集电网设备实时运行信息数据,利用小波变换提取设备实时运行信息数据内的故障特征信息数据,并添加故障特征信息数据的不确定度,D-S证据理论和C-均值法得到电网故障诊断结果,根据故障诊断结果,制定检修与调控策略。实验证明:该系统可精准采集电网运行数据,信息传输可靠性高,诊断精度较高,可有效评估电网健康状况,制定合理的调控策略。

电网信息物理系统的关键技术及其进展

信息物理系统旨在通过物理与信息系统的互通与深度融合,实现超越传统应用系统的运行效果与性能水平。电网信息物理系统是其在电网领域的拓展和应用,该文阐述了电网信息物理系统的概念及研究现状,提出了由4个关键技术组成的研究体系,包括:电网信息物理融合建模技术、电网信息物理系统分析方法、基于融合模型的电网控制技术、基于融合模型的形式化验证。在此基础上,展望了电网信息物理系统在能源互联网、主动配电网以及传统电网中的应用。

考虑监视与控制功能的电网信息物理系统可靠性评估

电网信息物理系统的最主要特征是信息系统与物理系统的深度融合与相互影响。针对电网信息物理系统中信息系统主要的监视与控制两类功能,建立功能失效模型,研究每类功能对电网信息物理系统可靠性评估影响的表征方式,建立考虑控制功能作用后的断路器的设备可靠性模型。在此基础上,分析监视功能失效所导致的电网事故蔓延状况,提出考虑信息–电力作用的电网信息物理系统可靠性评估方法。最后,对测试系统进行仿真测试,分析信息系统故障发生位置对电网信息物理系统可靠性的影响,验证了所提算法的可行性、必要性与有效性。

智能电网信息流的建模和静态计算方法研究

现有的电力系统能量流分析已经形成一套完整的建模与定量分析方法体系,其中并未明确计及通信、保护和控制的信息流特性。目前面向电力系统应用的信息流建模和计算方法的研究几乎还是空白,严重阻碍了电力信息物理融合系统中能量流与信息流耦合分析的研究进程。文中以信息流动的视角,结合图论、矩阵分析和网络演算理论,借鉴电力系统潮流计算方法,系统提出信息流的建模思路和静态计算方法。进一步将所提出方法应用于智能变电站保护信息流的定量分析,计算结果与网络分析仪的实验测试结果非常吻合,表明所提出信息流计算方法的正确性。

电网信息物理系统的混合系统建模方法研究

信息物理系统(cyber physical system,CPS)是随着工业信息化发展而提出的新理念,强调在生产中物理过程与信息处理的紧密融合。电网正向智能化发展,是典型的信息物理融合系统。建立CPS模型有助于更好分析、控制日益复杂、灵活的电网运行,该文结合电网特点、需求,分析了电网CPS模型的构成和形式,提出了基于混合系统的电网CPS建模方法及其控制方案;并根据上述方法和步骤,建立柔性负荷和源储协调控制的混合系统模型,提出基于该模型的优化控制问题。

电网信息物理系统建模与仿真验证平台研究

电网信息物理系统通过建立融合模型，研究电网信息控制系统与一次系统的互作用机制，建模与仿真验证平台为此提供了研究工具。基于混合系统的融合模型以及信息模型，设计了平台功能模块、实现工具；初步构建电网信息物理系统建模与仿真验证平台，可建立电网连续及离散模型，仿真电网运行动态，模拟控制过程及信息交互，并验证信息交互的正确性和一致性；最后通过算例展示并测试了平台界面和主要功能。

基于区域电网信息的变电站二次直流失电保护系统

提出了一种基于区域电网信息的变电站二次直流失电保护系统,以解决变电站保护系统二次直流电源消失后站内或其出线发生系统故障时无法快速切除故障的问题。以变电站为对象,提出了区域保护主站-子站保护系统的概念及其构建方式,并据此描述了变电站二次直流电源消失的判别方法以及直流失电保护的整体方案。RTDS试验结果表明,所提出的变电站二次直流失电判别方法以及保护方案,可以准确地识别变电站二次直流失电状态并快速隔离其失电区域内的故障。

IIP型智能电网信息工程新工科专业人才培养的探索与实践

建设信息通信技术与物理电网高度融合的智能电网是现代电网发展的必然趋势。为了满足我国智能电网国家战略性新兴产业的发展需求,高校要根据产业需求导向和工程教育模式的变革,积极培养产业所需的具有知识与思维融合和创新能力的复合型人才。该文以三峡大学的教育部首批新工科研究与实践项目成果为基础,系统介绍培养“复合型、创新型、实践型”智能电网信息工程专业工程技术人才的探索与实践经验。首先,阐述在第四次工业革命大背景下,作为地方院校培养智能电网产业人才时需要解决的问题和目标;其次,提出在智能电网信息工程人才培养过程中坚持的理念和人才培养的主要思路;最后,重点介绍构建智能电网信息工程人才培养体系的具体做法,阐述基于多主体协同和“四个导向”的“工程师课堂”与“综合作业”实践教学体系和跨学科科研育人,以期为我国智能电网信息工程专业的人才培养提供有价值的参考。

统一电网信息模型在南方电网的应用

为实现管理信息系统与生产控制系统间的信息集成和数据共享,在分析南方电网信息化建设现状的基础上,提出了统一电网信息模型。详细介绍了统一电网信息模型的逻辑和物理构成,以解决主网模型、配电网模型、客户模型难以统一的问题。结合南方电网信息系统建设实践,通过综合停电、状态检修、综合调度等高级业务应用的案例说明了统一电网信息模型的应用效果。

基于MapObjects的配电网信息管理系统开发

基于地理信息系统(GIS)组件MapObjects(MO),结合面向对象与重用技术,提出可移植的、面向对象的电力GIS图形建模方法。详细论述了图形建模设计中的MO基本符号类、电力元件符号类及结构;数据建模中的空间数据库、属性数据库的设计;MO中地图符号的绘制方法。以实例介绍了该方法所开发的图形系统,说明该系统具有良好的应用前景。

基于CIM的统一电网信息模型构建与管理

在分析电力企业信息化建设现状的基础上,提出了统一电网信息模型以有效实现管理信息系统与生产控制系统间信息集成和数据共享。详细阐述了统一电网信息模型(主网模型、配网模型和客户模型)的构建,进一步介绍了南方电网对统一电网信息模型的管理体系,并对基于元对象机制技术的模型管理系统建设进行了探讨。

主动配电网信息模型的自动差异比对映射与校验

主动配电网的主动管控涉及诸多用户、系统间的交互参与,与主站的交互过程需要有统一的公共信息模型以从元数据层面维护信息的语义一致性,促进信息集成。针对目前主动配电网各自动化子系统间因信息异构导致的交互困难等问题,基于本体理论,解析元数据,提出了一种限定深度的迭代搜索算法以实现异构信息模型的自动比对映射,改善了传统人工差异比对低效的缺陷。同时,还开发了多层次模型校验工具,可以分别依据消息模式、本体模型与拓扑规则对交互消息从消息格式、信息模型、模型质量三个维度进行检验,筛选异常信息。通过主动配电网分布式电源算例的映射与校验测试,验证了所提方法的有效性,有助于维护交互信息的一致性,促进主动配电网的信息集成。

基于复杂科学管理思维与MAS技术的智能电网信息管理系统研究

首先基于复杂性系统的特征,指出智能电网信息管理系统(smart grid information management system,SGIMS)属于一个复杂适应性系统,并具备智能性、多层级性、非线性、互动性、涌现性、适应性以及自组织性等诸多复杂性特征;其次基于复杂科学管理理念,认为构建SGIMS需要采纳系统化、模块化和环状因果与可视化的复杂科学管理思维;最后,以多智能系统(multi-agent systems,MAS)技术方法为基础,构建了基于电力生产过程以及信息管理流程的多层级多智能模块的SGIMS设计框架,并指出该信息系统的实现需要相应体系的支持,包括投资保障体系、技术安全体系、电力市场管理组织体系、标准规范体系与政策支持体系等。

呼兰电网信息共享平台设计

提出了基于YNCIM模型的统一电网信息模型,本文对呼兰电网信息模型共享平台进行了设计研究,有效实现了信息集成和数据共享过程,进一步介绍基于元对象机制技术的统一电网信息模型管理系统,为模型管理的科学准确及完整一致提供了制度和技术层面的支撑。

辽宁电网信息资源共享平台研究

为实现电网数据整合,提出建立电网的统一信息资源共享平台。该平台是一个构建在由通信网络分层互联、遍布于全电网的服务器计算机上,为电网中任何单位、任何工作人员提供运营和控制管理等信息的大规模信息资源共享平台。通过该平台的支持,将电网公司的运营、控制和管理的全过程整合提高到一个"智能化"高度,满足建设坚强智能电网的条件,满足能源节约、环境友好的要求,满足社会对安全、可靠、高效的电力供应的紧迫需求。

智能电网信息工程专业教学团队建设研究与实践

教学团队建设作为保证和提升高校教学质量、提高教师素质、教学能力的新举措,其重要性及作用日益突出。南京邮电大学智能电网信息工程专业教学团队根据自己的基本情况,从专业团队构架、团队教育理念以及团队运作管理模式等方面,对教学团队的建设提出了构想和建议。

智能电网信息工程专业复合型人才培养与实施方案研究

作为一个新开办的专业,智能电网信息工程专业的人才培养还有许多不完备的地方。针对社会人才需求状况,本文提出强电和弱电结合、基础和应用促进的复合型人才培养方案,即既熟悉电力系统运行、又精于电网信息处理,既注重数理基础学习,又精通行业工程技术。然后,给出了培养方案、具体实施计划和措施。该方案为智能电网信息工程专业在我校的成功开设提供一条崭新的思路,同时也为其他院校提供参考。

基于改进动态阈值的电网信息设备异常智能监测技术

构建水电站信息设备异常智能监测系统能够有效整合海量的离散数据资源,实时跟踪水电站设备运行状态。由于水电站运行模块众多,数据纷杂繁复,研究开发了智能水电站一体化监测数据平台。考虑水电站设备运动状态和健康状态,研究构建了基于状态和性能的水电站信息设备异常自动报警系统。使用函数阈值确定设备动态状态的动态阈值,利用网格阈值确定设备健康状态的动态阈值。利用相似影响因子趋势分析和类比分析步骤,完成设备异常趋势预警和提示型报警。应用结果表明,该系统在调速油系统漏油监测和水电站机组稳定性巡检中,能够及时发现设备异常,并向工作人员发出警告。该结果证明了设计的运行监测系统的实用性,能为大型水电站设备状态监测提供技术支持。