电力物联网零信任架构下的分布式认证模型

针对智能电网大量分布式异构终端无限公网接入、新型电力交互业务、新信息技术应用在电力系统等行业发展趋势给电力系统带来的新型网络安全挑战,基于零信任安全架构,提出一种分布式认证模型,在电力物联网整体安全架构下,充分发挥零信任安全理念和技术的优势,结合电力终端硬件可信计算模块提供的可信信任根技术,拓展和延伸电力智能终端和接入网络的主动安全防护能力,以应对智能电网所面临的新型网络安全挑战.该模型将零信任安全架构中的动态信任评估和南向终端认证模块下沉到边缘智能设备,以终端可信模块提供的信任根为基础,进行信任和访问控制的细分及扩展,在兼容现有电力物联网认证模型基础上,充分发挥零信任安全理念和技术在终端安全接入、安全监控、业务细粒度防护方面的具体优势,提升电力物联网系统整体网络安全防护能力.

基于共识机制的电力物联网群组密钥管理研究

随着电力物联网的建设,终端接入数量的大量增加,实现低延迟和提供实时服务是传统电力物联网面临的两大挑战。虽然在电力物联网系统中已经有一些加密方案被设计来促进安全通信,但是现有的方案通常不支持匿名和灵活的密钥管理。文中基于区块链的共识机制,在电力物联网系统中保证了分散节点在区块链系统中实现一致性。提出了一种基于区块链的智能电网系统互认证和密钥方案,基于区块链共识机制的特性,所提方案可以支持高效的条件匿名和密钥管理,对终端(TA)与数据聚合器(DA)之间安全私有通信和密钥管理问题提出解决方案,提供了一个有效的密钥更新和撤销算法。对所提出方案的存储成本及时间成本进行了实验数据分析,实验结果与其他文献分别提出的三个密钥管理认证方案进行了对比,结果表明所提方案在存储成本及时间成本有明显优势。最后,进行了安全和效率之间的讨论分析,对未来电力物联网建设方面提出了建设性意见。

基于云模型综合相似度的电力物联网关键技术综合评价

目前电力物联网关键技术应用的综合评价具有单评价对象的特点,传统评价方法无法适用.为全面评价电力物联网项目建设水平和运营成效,在综合考量电力物联网不同建设和运营阶段及其关键要素基础上,建立电力物联网关键技术综合评价指标体系,根据其单评价对象场景的特点,提出基于云模型综合相似度的评价模型.通过对逼近理想解排序方法的改造构建单评价对象的决策矩阵,提出以兼顾云模型的形状-距离综合相似度为度量,表征逼近理想解排序方法的相对贴近度,进而实现对单评价对象的精准评价.应用所提方法综合评价某电力物联网示范工程,验证了所提综合评价体系和评价方法的客观性与全面性.

基于核密度估计的电力物联网并发业务计算负荷建模与任务分配策略

在电力物联网背景下大量并发业务给边缘计算终端处理能力带来了挑战。为此,提出了基于核密度估计的电力物联网并发业务计算负荷建模与任务分配策略。基于核密度估计理论建立了并发业务覆盖等级及计算负荷模型,根据业务覆盖等级决策边缘计算终端的资源配置,以最小化处理延时为目标决策云边协同的任务分配,以电动汽车有序充电业务为例进行仿真分析。结果表明,所提模型和方法能提升系统整体计算资源使用效率、降低业务延时,提高电力物联网应对并发业务处理需求的能力。

基于混沌映射算法的电力物联网加密通信认证方法

当前电力物联网通信过程中容易受到外界影响,出现数据包丢失的问题,导致获取的通信报文不精准。为了解决这个问题,提出基于混沌映射算法的电力物联网加密通信认证方法。采用位置置乱方法获取迭代密钥,构建扩散函数,结合混沌映射算法设计通信认证加密步骤。在确定混沌映射结果的基础上进行分段线性处理,再加入扰动机制,抵抗已知攻击。以密钥数值作为对称密钥,设计电力物联网加密通信流程。使用具有挑战性的握手验证机制,采用混沌映射技术进行通信验证,实现加密通信验证。由实验结果可知,该方法上、下行包数变化情况与实际数据包统计结果一致,截取的通信认证报文与响应报文一致,说明该方法具有良好的通信认证效果。

电力物联网边缘计算依赖型任务卸载的低时延调度技术

现有电力物联网任务调度技术难以满足任务的低时延和实时性要求,且未考虑到电力物联网任务之间的内部依赖性。针对该问题,融合深度强化学习任务卸载模型和Sequence-to-Sequence神经网络,使用有向无环图表示任务及依赖关系,引入e-贪婪探索机制和优先经验回放来鼓励探索和提高模型训练效率,构建基于深度强化学习的电力物联网任务卸载模型。通过与其他任务卸载算法进行对比,所提模型的任务平均处理时延显著优于其他算法,验证在电力物联网依赖型任务低时延调度方面的优越性。

电力物联网技术应用与研究

文章主要分析电力物联网技术架构,深入研究目前电力物联网发展现状,如网络建设、平台建设及服务应用的建设情况,探索当前电力物联网存在的问题和难点,就如何实现电力主设备高度智能化提供思考和解决方法,高效推进电力系统智能化和智慧化发展。

信息物理社会数据融合处理的电力物联网运行风险预测

为避免因外界干扰而影响电网的安全运行,本文提出基于集成学习的电力物联网运行风险预测方法。首先,以时间序列为基准融合得到数据集,基于自适应综合过采样算法对训练集进行过采样处理;然后,联合考虑特征对分类的贡献度和特征间的相关度,对冗余特征进行有效剔除,提出基于ReliefF-S的最优特征子集选择方法;最后,建立基于BO-CatBoost的电力物联网运行风险预测模型。算例分析表明,该风险预测方案可快速、准确地预测出影响电力物联网运行的风险类别。

基于随机巡视机制的电力物联网安全技术研究

电力物联网的建设促进了电力系统各个方面的数据集成,但对电网系统的网络安全提出了较高要求,因此在电力物联网安全技术的基础上,提出了一种基于随机巡视的电力物联网安全行为异常检测方法。通过对网络节点进行编号管理,为不同信誉值的节点设计了不同的随机巡视频率,汇聚节点检测异常行为。通过仿真分析了文中方法在安全性和恶意节点检测方面的性能。结果表明,文中提出的检测方法能够及时有效地检测异常行为和恶意节点,降低了网络能耗,满足电力物联网的安全需求。

面向电力物联网流数据的一种具有隐私保护的KNN查询方法

电力物联网是一个智慧服务系统,为人们提供了状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的服务,然而在享受服务的同时却面临着隐私泄露的风险。目前有关电力数据的隐私保护的成果主要集中在安全聚合,对于诸多基础服务的核心技术(如KNN查询)却鲜有涉及。与传统关系型数据不同的是,电力物联网采集的是用户用电的流数据,并且电力参数的各数据之间还具有动态相关性,攻击者可以通过数据挖掘等手段推测未来数据的变化趋势。为此,提出了一种具有隐私保护的KNN查询方法。首先,提出了基于桶距离的相似性度量模型,并证明了桶距离的相似性度量模型与基于欧氏距离的相似性度量模型的误差上界和下界;同时通过该模型,能将相似性度量转换为集合的交操作;构造了一种隐私保护函数,通过代入不同参数,可为各智能终端生成不同的数据隐私保护函数和查询隐私保护函数;在此基础上,提出了基于桶划分和随机数分配的数据编码方案,编码数据经过隐私保护函数加密后,具有密文不可区分的特点,能有效抵抗选择明文攻击、数据挖掘攻击、统计分析攻击、ICA攻击以及推理预测等攻击手段。分析和仿真表明,提出的安全KNN查询方法不仅具有较高的安全性,而且开销较低。

电力物联网背景下综合能源微网调度运行策略研究

在电力物联网深化综合能源系统变革的背景下,物联网从技术层面为综合能源服务提供了新的驱动力,但对其面向更多元的能源生产与消费情景提出了更多要求。传统微网系统已经难以适应新形势下调节多能耦合,及精准预测调度的愿景。文中以综合能源系统为根基,提出面向电力物联网的综合能源微网框架。指出应用层面要实现经济优化调度、综合能源整体布局和能源交易。提出能源供应商面向市场的上、下两层迭代优化调度的新型策略。根据模型特点,上层是以综合能源供应商利润最大为目标函数的优化调度数学模型,采用MATLAB/CPLEX求解器求解。下层为能源市场出清的数学模型,采用粒子群算法求解。通过算例结果表明,综合能源市场能够寻优到最佳社会福利点,能源供应商能够合理分配、利用各能源设备,进一步验证了所提方法的实操性。

电力物联网移动边缘计算任务卸载策略

由于云计算框架中的传播延迟无法满足电力物联网对低延迟和可靠性的要求,在移动边缘计算框架的基础上,提出一种基于电力物联网的云-边缘网络结构,并对业务响应时延进行建模。通过约束优化和改进遗传算法相结合求解优化模型,得出最优计算卸载策略。通过仿真进行对比分析,验证提出的移动边缘计算卸载策略的有效性。结果表明,该策略在提高业务处理可靠性的同时,也大幅度降低了故障情况下业务响应时延,与仅重传策略的延迟性能相比,该策略延迟性能提高了6.4%。综上,该研究可对电力物联网的发展提供一定的参考和借鉴。

基于物联网的电力变压器过热故障红外检测系统设计

电力变压器运行过程中容易受到自身因素和外界因素影响出现过热故障,进而发生事故,为此,该文基于物联网设计了一种新的电力变压器过热故障红外检测系统,在物联网技术的基础上对系统的硬件和软件进行开发设计。系统硬件主要设计了红外热像仪、中心控制计算机、监测云台三部分。红外摄像仪负责采集设备的实时温度数据,将数据发送到中心控制计算机;中心控制计算机负责收集并储存数据,同时将数据判断指令传达到云台;云台负责运行中心计算机的指令。通过数据采集、红外图像处理和温度测量与显示完成系统检测软件设计。实验结果表明,所设计系统能够同时绘制出温升曲线和三相曲线,更好地判定系统温度是否出现过热故障,与传统系统相比,预警响应时间平均值分别降低13.916 min和5.548 min,误检率平均值分别降低10.942%和8.262%。

面向电力物联网的轻量化5G通信关键技术研究

新一代5G通信技术在电力物联网应用中存在功耗和成本居高的问题,所以轻量化5G通信关键技术的相关研究具有重要意义。分析了电力5G典型业务场景需求及电力5G技术演进。重点探讨了轻量化5G终端的复杂度、成本、功耗以及安全性。结合国内主流商用5G网络,分析了轻量化5G峰值速率与电力物联网业务需求匹配特性。对轻量化5G在电力行业应用的演进方向展开了讨论。最后,分析了轻量化5G在电力物联网中部署典型应用案例。

多模态马尔科夫决策泛在电力物联网大数据智能挖掘

针对泛在电力物联网结构复杂、数据多样且不确定的问题,提出了一种基于多模态马尔科夫决策的泛在电力物联网大数据智能挖掘方法。该方法构建了一种基于最大熵的马尔科夫决策算法,对电力泛在物联网进行故障诊断和负荷预测,具有标记样本需求量小、置信度高的特点。通过结合电气量信息及开关量信息来提取电网数据特征,从而充分利用多模态数据样本。仿真分析与实验结果表明,相比于传统方法,所提方法能够有效识别出包括信息畸变在内的电网故障,提升电网故障诊断的准确率和电网负荷预测的精度。

电力物联网用户侧负荷数据动态R-树匹配方法

电力物联网用户侧负荷数据维度较大,导致数据匹配延时时间过长,为了解决上述问题,基于动态R-树实现电力物联网用户侧负荷数据动态匹配。建立负荷计算模型,分析负荷历史运行信息,实现数据检测。通过归一化函数完成归一化处理,提取动态特征,构建动态R-树,确定匹配机制,根据矩阵计算函数完成压缩处理,利用动态匹配算法更新集对R-树内部结构进一步加以修改,在清除矩形之前,利用叶结点的Hash索引得到R-树匹配矩阵,使用Hash搜索准确地找到目标矩形,增强分布与交互仿真中的实时性,实现用户侧负荷数据动态匹配。实验结果表明,研究的动态R-树匹配方法在数据插入、数据匹配、数据维护过程中的延时时间低于48ms,实时性较好。

电力物联网光伏微网多目标容量配置优化研究

光伏微网内部容量配置较小,导致光伏并网自我消纳能力不足,造成经济损失。为了解决这个问题,提出了电力物联网光伏微网多目标容量配置优化研究。建立运行成本、投资成本、年收益目标函数,以经济最优为目标,构建多目标容量配置目标函数。在改进乌鸦搜索算法中引入最优粒子群算法,求解目标函数,以乌鸦评判感知率为依据,输出配置结果最优解。实验结果表明,该方法光伏负荷曲线与理想光伏负荷曲线一致,总收益比理想收益高1 410万元,说明使用该方法经济效益较高。

泛在物联网下的电力通信干扰过滤技术研究

由于泛在物联网在电力通信应用中的规模远超普通物联网,导致外界设备的干扰会影响电力通信系统的通信质量。为解决这个问题,提出泛在物联网下的电力通信干扰过滤技术。分析了“互联网+”智慧能源架构和泛在物联网架构更容易受到干扰的原因。通过识别泛在物联网下电力通信采集信号的脉冲干扰信息,获取电力通信脉冲噪声稀疏性,计算出电力通信脉冲噪声干扰估计值。利用设计的电力通信干扰过滤器,实现泛在物联网下电力通信干扰过滤。由泛在物联网下电力通信干扰过滤测试、误码率(BER)测试结果可知,电力通信原始信号和加噪信号波形具有相似性,且原始信号与噪声干扰过滤结果相似度较高。该技术可靠性较强。

基于DA多重插补法和电力物联网的电能数据缺失修复方法

针对电力物联网中电能数据量过多,缺失电能数据修复难度较大的问题,研究基于DA多重插补法和电力物联网的电能数据缺失修复方法。电力物联网利用感知层的电能数据采集终端采集电能数据,所采集电能数据利用通信层传送至应用层,应用层的电能数据缺失修复模块,利用EM插补算法计算电能数据缺失值的初始插补值;将所获取的电能数据插补值作为DA多重插补法的初始值,DA多重插补法利用局部加权回归模型,通过调整电能数据缺失值的预测误差,获取最终电能数据缺失修复结果。实验结果表明,该方法修复电力物联网电能数据的观测误差方差低于0.2,对于短期电能数据与长期电能数据,均具有良好的修复结果。

基于物联网技术的智能电力抄核系统设计与实现

为解决电力抄表核算信息更新速度慢、人工抄核误差大的问题,设计基于物联网技术的智能电力抄核系统。此系统数据采集层由电能计量装置,采集用户电能计量信息数据后,汇入集中器;集中器将所采集的电能计量数据,通过数据传输层的GPRS网络与ZigBee网络协调器连接,由ZigBee网络协调器将电能计量数据的抄核信息,有效发送至数据管理层的主站计算机;主站计算机使用基于Kettle的无损增量信息智能更新模型,将智能抄表数据进行自动更新后,由核算账务管理模型完成费用核算。实验结果显示此系统可实现高精度、高效率电力抄核问题的智能化管理。