摘要:文章認(rèn)為智能電網(wǎng)的信息安全問題必須在智能電網(wǎng)部署的過程中充分考慮。智能電網(wǎng)的信息安全主要包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全及備份恢復(fù)等方面;智能電網(wǎng)還會面對由多網(wǎng)融合引發(fā)的新的安全問題，如智能電網(wǎng)感知測量節(jié)點的本地安全問題、智能電網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)的傳輸與信息安全問題、智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全問題。文章基于智能電網(wǎng)在信息采集、信息傳輸和信息處理3個層面所采用的信息安全技術(shù)，指出未來智能電網(wǎng)將會融合更多的先進(jìn)的信息安全技術(shù)，如可信計算、云安全等。
通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將能源資源流通的各個環(huán)節(jié)、終端用戶的各種電氣設(shè)備和其他用能設(shè)施連接在一起，通過智能化控制，提高能源利用效率和保障能源供應(yīng)安全，這就是智能電網(wǎng)思想的起源[1]。
關(guān)于智能電網(wǎng)，目前國際上尚無統(tǒng)一明確的定義。美國電力科學(xué)研究院將智能電網(wǎng)[2-3]定義為：一個由眾多自動化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，以有效和可靠的方式實現(xiàn)所有的電網(wǎng)運作，具有自愈功能;能快速響應(yīng)電力企業(yè)業(yè)務(wù)需求;具有智能化的通信架構(gòu)，以實現(xiàn)實時、安全和靈活的信息流管理，并為用戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)的電力服務(wù)。
智能電網(wǎng)是一種高度自動化的數(shù)字化電網(wǎng)。位于其中的用戶端以及各個節(jié)點均可實現(xiàn)實時監(jiān)控，采集到的雙向功率流信息貫穿在整個發(fā)、輸、配、用過程當(dāng)中。智能電網(wǎng)在開放系統(tǒng)和共享信息模式的基礎(chǔ)上，可以通過寬帶通信系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)以及分布式智能設(shè)備等，實現(xiàn)電網(wǎng)中各部門的協(xié)調(diào)和實時互動，以及實時市場化交易，以達(dá)到優(yōu)化電網(wǎng)的管理和運營目的。
整合后的智能電網(wǎng)的體系架構(gòu)從設(shè)備功能上可以分為4個層次，分別是基礎(chǔ)硬件層、感知測量層、信息通信層和調(diào)度運維層[4]。
(1)基礎(chǔ)硬件層
基礎(chǔ)硬件主要分布在“發(fā)、輸、配、用”4個環(huán)節(jié)中。發(fā)電涵蓋風(fēng)電、分布式電源、光伏電源、接入電源等;輸電涵蓋互濟(jì)、超導(dǎo)、特高壓、網(wǎng)架等;配電涵蓋微網(wǎng)、虛擬電廠、高級電表設(shè)施等;用電涵蓋電器、用電自動控制設(shè)備、分布式電力供應(yīng)站、電力儲能設(shè)備等。
(2)感知測量層
感知測量層主要通過智能測控設(shè)備來實現(xiàn)智能感知，以評估阻塞情況和電網(wǎng)穩(wěn)定性，監(jiān)控設(shè)備健康情況，防止竊電，以及實現(xiàn)控制策略支持等。該層由智能計讀數(shù)裝置、相角測量單元、廣域測量系統(tǒng)、動態(tài)線路定級系統(tǒng)、電磁信號測量與分析系統(tǒng)、用電時間實時定價設(shè)備、數(shù)字繼電器等組成。這些儀器儀表采用射頻識別、傳感器和短距離高速無線通信技術(shù)，實時與智能電網(wǎng)相連接。
(3)信息通信層
信息通信層采用的技術(shù)涵蓋變電站自動化、配電自動化、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、需求響應(yīng)、能量管理、無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字移動通信以及光纖通信等領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)實時控制、信息和數(shù)據(jù)交換，以保障達(dá)到zhui佳的系統(tǒng)可靠性、zhui好的資產(chǎn)利用率，實現(xiàn)最高的安全性。
(4)調(diào)度運維層
智能電網(wǎng)的災(zāi)備能力除面對電力系統(tǒng)外，還涉及自然和社會諸多因素，必須精確管理控制，因此需要與人工智能技術(shù)相結(jié)合。為了實現(xiàn)整個系統(tǒng)范圍內(nèi)的協(xié)調(diào)控制，分布式智能代理及網(wǎng)狀控制結(jié)構(gòu)等形式的設(shè)計將融入到系統(tǒng)建設(shè)中。系統(tǒng)可以被用來實施分布式?jīng)Q策控制，也可以進(jìn)行集中協(xié)調(diào)。信息通信層將為調(diào)度運維中心的運行提供堅實的技術(shù)支撐。
在智能電網(wǎng)中，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)主要分布于感知測量層、信息通信層和調(diào)度運維層中，因此本文對智能電網(wǎng)的信息安全技術(shù)的分析將主要圍繞這3層展開。
1 智能電網(wǎng)的信息安全需求
智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)時代最重要的應(yīng)用之一，將會給人們的工作和生活方式帶來極大的變革，但是智能電網(wǎng)的開放性和包容性也決定了它不可避免地存在信息安全隱患。和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比較，智能電網(wǎng)的失控不僅會造成信息和經(jīng)濟(jì)上的損失，更會危及到人身和社會安全。因此，智能電網(wǎng)的信息安全問題在智能電網(wǎng)部署的過程中必須充分考慮。針對智能電網(wǎng)的運營特點，其安全需求主要包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全及備份恢復(fù)等方面。