变电监控系统网络安全威胁指标研究综述与展望

网络安全威胁指标(cyber threat indicators,CTIs)是描述或识别网络空间安全威胁所必需的信息,有效表征和刻画攻击行为的CTIs是保障网络安全的基础。与通用信息系统相比,变电监控系统所需应对攻击的强度和能力水平有显著差异,掌握有专业知识的有组织攻击可以通过供应链攻击等方式潜入生产控制区,因为能够突破身份权限管理限制,并不一定会引起安全告警。因此,沿用通用信息系统的CTIs难以准确检测针对变电监控系统定向设计的高隐蔽性网络攻击。为此,首先综述通用信息系统的传统CTIs;然后分析既有结合变电监控系统特点设计的CTIs。在此基础上,针对高隐蔽性安全威胁检测难题,利用变电监控系统的各业务系统按确定流程规则执行业务、一次系统状态以及二次系统通信与告警间具有强耦合性的特点,对基于合规性的变电站CTIs提取设计进行展望,有望准确刻画不触发告警但违反业务规则的高隐蔽性安全威胁,为进一步提高安全防护能力奠定基础。

电网调控信息智能分级采集系统的研究与开发

"调控一体化"模式下,各级电力调度控制中心需要采集、监控的信息量呈现爆炸性的增长,传统的完全依赖人工的调控信息采集模式已经不能适应实际工作需要。提出了一种调控信息智能自动采集交互处理机制,通过对调控信息分级规则和智能分级采集技术的研究,开发了电网调控信息智能分级采集系统。基于电网通用模型描述规范(CIM-E)实现了调控主站和变电站子站模型的映射、关联处理和校验,基于信息编码规范和IEC104扩展协议实现了调控信息的智能自动分级采集和处理。相关成果已在河南电力调度控制中心得到了工程应用,取得了良好的效果。

基于多代理技术的电力控制中心综合数据平台设计

针对当前电力控制中心综合数据平台建设现状,提出了一种切实可行的建设模式。以该模式为基础,构建了基于多代理技术的电力控制中心综合数据平台系统框架,并研究了知识表达代理、虚拟终端代理、可缩放矢量图形(SVG)生成代理、模型生成代理等多代理模型及实现方式,以实现电力控制中心不同应用系统有机结合,达到数据的高度整合和共享。

基于多分辨率SVM回归估计的短期负荷预测

针对短期负荷预测支持向量机(SVM)方法的局部逼近能力和泛化能力进行研究,将多分辨率支持向量机(M-SVM)用于短期负荷预测中节点负荷预测曲线的回归估计。该理论在保持曲线总体逼近能力的同时提高了局部区域的逼近能力。文中根据短期负荷预测的具体特点,设计了负荷预测数学模型,采用96条回归曲线进行日负荷的曲线预测,并在该模型的基础上采用实际数据进行验证,分析了这种回归模型的泛化能力。实验结果表明M-SVM模型在预测精度和预测速度方面具有优良的特性。

一种异常电能量数据智能监测和处理方法

针对电能量计费系统(TMR)运行过程中出现的电能量数据异常情况,提出了一种基于多代理技术的异常数据处理方法。通过对能量管理系统(EMS)相应遥测点有功功率的积分,得到异常数据相关的样本,利用曲线拟合得到相应的逼近函数式并计算出异常数据对应的EMS系统能量积分估计值,最后,利用EMS系统能量积分估计值计算出TMR系统异常数据的近似值。实验证明,该方法很好地实现了TMR系统异常数据的自动处理,其结果能够满足厂网之间电量结算的需要。

基于改进PSO算法的变压器局部放电超声定位方法

电力变压器局部放电源超声定位已经演化为一个多学科的研究课题,具有明确的应用背景和重要的理论研究价值。研究了油中局部放电时超声波传播特性,建立了局部放电源超声定位的信号参数估计模型,将超声定位问题转化为一个带约束的非线性连续函数优化问题,在最优化框架内,应用了国际上最近提出的粒子群优化(PSO)算法进行求解。算例表明,文中算法具有计算效率高、通用性强、收敛速度快的优点,能有效防止结果陷入局部最优,计算结果明显优于最小二乘法。

模糊粗糙集理论在变压器故障诊断中的应用

提出一种改进的三比值变压器故障诊断方法。以模糊粗糙集为数学基础建立信息决策系统,采用数据挖掘技术解决这一建立过程中的若干问题。考虑到信息源的连续取值对模糊粗糙推理的影响,利用模糊集方法处理连续取值型属性。利用数据库知识发现技术挖掘数据库中隐含的聚类信息,设置属性的模糊取值并确定隶属函数。并在此基础上基于包含度对模糊规则进行约简和剔除。设计了适用于模糊粗糙规则提取的数据挖掘算法,从数据库中提取规则,按属性集建立多表决策库的拓扑结构。诊断结果表明,该决策库故障正判率较高,模糊判断规则适应现场条件。

广域测量系统研究综述

广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求,利用全球定位系统GPS(GlobalPositionSystem)时钟同步,进行广域电力系统状态测量。回顾了国内外WAMS的发展概况,介绍了WAMS的结构,对现有功角和相量测量原理进行了比较,最后论述其同步故障录波、引入状态估计、功角监视等应用功能及发展趋势。

基于模糊粗糙集理论的综合数据挖掘方法在空间负荷预测中的应用

基于模糊粗糙集理论,提出了一种综合数据挖掘方法,并将其应用于空间负荷预测中。基于规则约简方法提出了循环采样方法,采用数据库知识获取技术按采集的样本属性值将样本聚类,根据聚类中心对连续取值的属性设定模糊值,根据决策属性的包含度对模糊粗糙规则进行筛选,并采用数据库知识获取技术实现了用地类型的转换。算例结果表明该方法简单灵活,可用于短期、中期和长期空间负荷预测中。

新型功角与相量广域测量系统及其在河南电网中的全面实施

提出一种新型功角测量原理,具有不需专门安装探头、不需停机安装、可在任意时刻启动的特点。在此基础上研发了功角与相量测量单元APMU(Angle&PhaseMeasurementUnit)。对河南电网内全部发电厂安装了APMU,4个500kV枢纽变电所安装了相量测量单元PMU(PhaseMeasure鄄mentUnit),构成系统级的广域测量系统WAMS(WideAreaMeasurementSystem)。介绍了该WAMS的系统结构,实现了功角监视、同步故障录波、引入状态估计的功能。

一种高速电力系统过电压在线监测系统的开发

介绍了一种新型电网过电压在线监测装置,它包括过电压波信号的光纤传输系统、实时判断电网过电压系统和高速信号采集与大容量存储系统。该装置能实时在线监测系统电压的变化,并能自动追踪记录过电压波形、幅值及发生时间。通过模拟实验与比较测量对装置的功能进行了考核与分析。通过工程现场数据分析表明,该装置的应用取得了满意的效果。

考虑攻击方身份的电力监控系统网络安全风险分析

信息与物理系统的深度耦合使得网络攻击成为影响电力系统运行可靠性的重要因素。首先,从攻击方视角进行网路安全威胁风险分析,根据攻击者身份推断其可动用的资源,分析想要达成的攻击目的及可能采取的渗透入侵路径和破坏模式,为研制针对性的防护方法提供指导;其次,分析电力行业正在推进的可信计算、等级保护、安全态势感知等防御机制的缺陷,指出软、硬件系统的供应链安全威胁;然后考虑到攻击不同电力监控系统造成的风险水平和危害后果有所差异,从成功攻击可能性和危害后果2个维度构建电力系统网络攻击风险矩阵,并指出多目标协同攻击相比于单点攻击将使风险出现跃迁现象;最后,从国家支持型网络攻击可动用的资源和想要达成的攻击目的出法,提出2种高危潜在网络攻击破坏模式,并对其攻击实现过程和危害机制进行概要分析。

电力信息物理系统内部威胁研究综述

首先从内部威胁的定义和分类出发,梳理和分析了在一般信息系统基础上发展起来的内部威胁安全防护方法;然后结合电力信息物理系统(cyber-physical power system,CPPS)的具体业务分析指出了面临的内部威胁挑战,并从安全规程指导、防误技术研究、领域知识应用、权限分配研究和数据泄漏防护等方面总结了CPPS内部威胁防护研究现状;最后比对CPPS和一般信息系统的差异,提出可利用CPPS承载具体业务的特点,设计内部威胁的针对性防护措施,最后展望了区块链技术和零信任在相关领域的应用前景。

基于态势感知理论的大电网运行控制系统设计及开发应用

引入态势感知理论,提出了大电网超前运行控制的模型与方法;在此基础上构建了基于态势感知理念的大电网运行控制系统架构,设计了系统功能模块;最后基于河南电网开发应用情况,介绍了该系统的实际使用效益。

基于分布式实时计算框架的电能量数据异常特征提取在线预警系统

为了更好地适应智能电网的发展,研究基于海量数据的高级应用和预警系统变得十分迫切。现以分布式实时计算框架为基础,研究和设计了电能量数据异常特征提取在线预警系统,能实时监控和检测异常数据,为我国电网数据智能化发展提供参考。

基于在线数据挖掘的交直流混联电网态势感知方法

交直流混联电网复杂的运行特性和庞大的实时数据成为调度运行精益化的严峻挑战。首先剖析了调度运行过程中实时数据的来源及特征，阐述了态势感知的要求和原则；提出了交直流混联电网的态势感知分析方法，以交直流电网经济调度和逐时段潮流计算为核心实现了对多时间尺度运行状态的感知分析。最后介绍了该方法在我国某省实际运行情况，分析了该方法在提升调度人员风险预控、优化决策等方面的效益。

基于Apriori算法的电力二次系统故障定位技术

针对因电网数据量过大、种类繁多导致电力二次系统故障定位精准度较低的问题,提出基于Apriori算法的电力二次系统故障定位技术。挖掘原始数据信号间的时域关联规则,建立高斯白噪声分阶过滤空间,控制噪声信号的分布范围;建立交易信息关联规则数据集,提取集合中数值占比、概率浓度、相关度等关键参数,三项参数的定位阈值方程求解结果即为电力二次系统故障定位点。仿真实验证明,所提方法在海量电力信息下也能实现精准定位,能较好地满足目前电力应用的需求。

基于微电网无线通信安全防护技术和策略分析

根据微电网无线通信的特点,建立空间通信数据的状态函数,结合数据通信状态,构建微电网无线通信安全链路;匹配无线通信传输的认证方案与双向通信模式,预设一个加解密函数,按照自增运算的方式,生成具有实时响应特点的无线通信链路密钥;集成微电网终端的主站设备,通过对设备之间通信数据流的恒定测量,实现基于动态密钥的微电网无线通信传输加密防护。本文选择某大型电力企业作为此次测试的参与对象,设计对比试验,试验结果证明,设计的方法可以实现在通信过程中,对传输数据的离散化处理,通过此种方式,提供微电网无线通信全面的安全保障。

基于智能传感的高空作业人员生命体征监测预警技术研究

为实现对高空作业人员生命体征的实时监测,提高监测结果的可靠性,开展基于智能传感的高空作业人员生命体征监测预警技术的研究,将智能传感器安装在便携式装置上,连接网络后,采集高空作业人员生命体征数据;将数据反馈接口与TXD蓝牙进行连接,通过无线组网与TCP协议,进行高空作业人员生命体征监测数据的传输;设置智能传感数据的健康风险评估范围,评估高空作业人员的健康风险,根据评估结果进行人体生命体征的安全预警。设计实例应用试验,证明设计的方法在实际应用中,不仅可以实现对高空作业人员生命体征的监测,还可以将人体各项生命体征的监测结果相对误差控制在一个较低的水平。