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电力系统自动化 2021年第3期45卷 102-110页

作者：陈洋荣李俊娥许昂袁凯刘开培倪明空天信息安全与可信计算教育部重点实验室武汉大学国家网络安全学院湖北省武汉市430072 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106 国电南瑞科技股份有限公司江苏省南京市211106 智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏省南京市211106

智能变电站具备信息物理融合系统特征,其可靠性评估应从信息物理系统视角展开。分析了智能变电站物理侧和信息侧的可靠性因素及其相互影响,提出了考虑设备重要度的二次设备可靠性指标和考虑传输数据可靠性的通信链路可靠性指标,并给出... 详细信息

智能变电站具备信息物理融合系统特征,其可靠性评估应从信息物理系统视角展开。分析了智能变电站物理侧和信息侧的可靠性因素及其相互影响,提出了考虑设备重要度的二次设备可靠性指标和考虑传输数据可靠性的通信链路可靠性指标,并给出了设备重要度的层次分析模型;指出智能变电站可靠性评估应考虑电网扰动和复杂运行状态对量测信息正确性的影响,且信息侧及信息-物理交互影响对智能变电站可靠性影响的问题可以转换为测量和控制报文可靠性对断路器动作可靠性影响的分析问题,进而提出了考虑信息侧影响和信息-物理交互影响的断路器等效可靠性计算方法;在此基础上,给出了基于贝叶斯网络的智能变电站可靠性评估方法。最后,通过算例验证了文中方法的合理性。

关键词：智能变电站可靠性评估信息物理融合交互影响贝叶斯网络

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一种基于UDP的电力广域保护系统可靠通信方法

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自动化学报 2021年第7期47卷 1598-1609页

作者：袁凯李俊娥刘开培陆秋余倪明罗剑波武汉大学武汉430072 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室武汉430072 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 南京211106 国电南瑞科技股份有限公司南京211106 智能电网保护和运行控制国家重点实验室南京211106

电力广域保护系统从点到点通信逐步走向网络化通信,如何在拥塞状态下保障业务的实时性和可靠性,成为亟待解决的问题.针对传输控制协议(Transmission control protocol,TCP)不能保障实时性以及用户数据报协议(User datagram protocol,UDP... 详细信息

电力广域保护系统从点到点通信逐步走向网络化通信,如何在拥塞状态下保障业务的实时性和可靠性,成为亟待解决的问题.针对传输控制协议(Transmission control protocol,TCP)不能保障实时性以及用户数据报协议(User datagram protocol,UDP)不能保障可靠性的问题,本文提出一种联合应用层纠错、检错和重发机制的UDP传输方案,在提供低时延传输服务的同时也能保障报文的可靠性.考虑到算法的复杂性,选择本原BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)码作为纠错编码算法,设计了编码分组方法,并通过实验验证了分组方法的正确性;对增加纠错机制后的报文实时性进行了理论分析和仿真验证;为了解决突发误码和丢包情况下的可靠性问题,进一步设计了应用层检错和重发机制,并分析了时延.分析表明,在应用层增加本文所设计的纠错、检错和重发机制后增加的时延几乎可以忽略不计.最后给出了所提方法的联合应用算法,并进行了可靠性分析,结果表明本文方案的可靠性高于其他UDP传输方案.

关键词：电力广域保护网络通信纠错实时性可靠性

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智能变电站通信业务优先级及其队列调度方法

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通信学报 2021年第7期42卷 25-40页

作者：李俊娥陆秋余刘剑袁凯田薇彭弼君空天信息安全与可信计算教育部重点实验室湖北武汉430072 武汉大学国家网络安全学院湖北武汉430072 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

电网的发展对智能变电站提出了全站一网的要求。为满足多种通信业务的不同服务质量(QoS)需求,并保证网络拥塞时关键业务的实时性与可靠性,提出了一种智能变电站业务优先级及其队列调度方法。综合考虑业务时延要求、业务对电网运行控制... 详细信息

电网的发展对智能变电站提出了全站一网的要求。为满足多种通信业务的不同服务质量(QoS)需求,并保证网络拥塞时关键业务的实时性与可靠性,提出了一种智能变电站业务优先级及其队列调度方法。综合考虑业务时延要求、业务对电网运行控制的重要度和业务流量大小3种因素,对站内通信业务进行了优先级划分;针对新的业务优先级,结合严格优先级队列(SPQ)算法和赤字加权轮询(DWRR)算法的优点,设计了分层级赤字加权轮询(HDWRR)队列调度算法。仿真结果表明,所提方法对恶意流量具有较好的隔离能力,在网络拥塞时仍能保证智能变电站关键业务的实时可靠传输。

关键词：智能变电站业务优先级队列调度服务质量

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容忍阶段性故障的协同网络攻击引发电网级联故障预警方法

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电力系统自动化 2021年第3期45卷 24-32页

作者：王宇飞李俊娥刘艳丽邱健空天信息安全与可信计算教育部重点实验室(武汉大学) 湖北省武汉市430072 武汉大学国家网络安全学院湖北省武汉市430072 智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 电力规划设计总院北京市100120

为了准确预警由协同网络攻击引发的电网级联故障(CFCC),提出了一种容忍阶段性故障的预警方法。首先,通过分析CFCC预警的目标,提出阶段性故障容忍的原则并论述基于该原则的CFCC预警原理。然后,设计容忍阶段性故障的CFCC预警方法。该方法... 详细信息

为了准确预警由协同网络攻击引发的电网级联故障(CFCC),提出了一种容忍阶段性故障的预警方法。首先,通过分析CFCC预警的目标,提出阶段性故障容忍的原则并论述基于该原则的CFCC预警原理。然后,设计容忍阶段性故障的CFCC预警方法。该方法依据预警初始时刻的网络攻击观测序列辨识各种潜在CFCC以构造预警解集合。文中利用动态计算的网络攻击预测误差与阶段性故障观测误差作为预警的信息物理协同判据,这样可以逐渐缩小预警解集合的规模以判别CFCC类型及演化趋势,并分析该方法对CFCC主动防御有效性的提升。最后,通过典型CFCC仿真与预警的实验结果验证了该方法的有效性。

关键词：信息物理系统协同网络攻击级联故障危害容忍预警

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智能变电站嵌入式终端安全测试方法研究

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电力建设 2021年第2期42卷 126-136页

作者：李福阳李俊娥刘林彬刘威林海倪明空天信息安全与可信计算教育部重点实验室武汉大学国家网络安全学院武汉市430072 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 南京市211106 国电南瑞科技股份有限公司南京市211106 智能电网保护和运行控制国家重点实验室南京市211106

智能变电站中,量测与控制业务用嵌入式终端的脆弱性是变电站受到网络安全威胁的重要原因。文章分析了智能变电站嵌入式终端的脆弱性和可能遭受的网络攻击,提出了智能变电站嵌入式终端安全测评指标及内容,同时针对各测评内容,研究了相应... 详细信息

智能变电站中,量测与控制业务用嵌入式终端的脆弱性是变电站受到网络安全威胁的重要原因。文章分析了智能变电站嵌入式终端的脆弱性和可能遭受的网络攻击,提出了智能变电站嵌入式终端安全测评指标及内容,同时针对各测评内容,研究了相应的安全测试技术。文章以国内某省电力公司智能变电站实验室为依托对五类嵌入式终端进行了安全测评,给出了测试过程、测评结果和整改建议,示范了所提测评指标及测试技术的应用方法。文章工作可用于智能变电站嵌入式终端的入网前或产品升级后的安全性测试,以充分发现和消除其脆弱性,提升终端安全水平,同时可为智能变电站二次系统在线安全防护提供参考。

关键词：智能变电站嵌入式终端网络安全测评指标测试技术

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考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性评估

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中国电力 2020年第4期53卷 59-68页

作者：吴英俊范婷婷徐昊倪明河海大学能源与电气学院江苏南京211100 南京邮电大学电气工程系江苏南京210046 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏南京211106

电力与通信深度融合是配电网发展的趋势,而天气又是影响配电网可靠性最主要的要素之一,研究评估考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性很有必要。首先,选取对电力元件故障和通信元件故障影响最大的天气要素,并对天气要素进行区间划分,... 详细信息

电力与通信深度融合是配电网发展的趋势,而天气又是影响配电网可靠性最主要的要素之一,研究评估考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性很有必要。首先,选取对电力元件故障和通信元件故障影响最大的天气要素,并对天气要素进行区间划分,构建适合分析电力元件故障和通信元件故障的天气状态模型;其次,结合配电网历史故障数据和历史天气数据,构建以天气状态为变量的电力元件故障概率模型和通信元件故障概率模型;接着,针对通信元件故障使得监视和控制失效而造成的后果评估,给出配电网失负荷量化分析方法;然后,综合考虑电力元件和通信元件故障,提出基于蒙特卡洛方法的配电网信息物理系统可靠性评方法;最后,在改进的IEEE 33节点测试系统进行仿真测试,验证了所提算法的可行性和有效性。

关键词：电网信息物理系统天气状态模型电力元件监视元件控制元件可靠性评估

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考虑攻击损益的电网CPS场站级跨空间连锁故障早期预警方法

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中国电力 2020年第1期53卷 92-99页

作者：王宇飞邱健李俊娥空天信息安全与可信计算教育部重点实验室(武汉大学国家网络安全学院) 湖北武汉430072 电力规划设计总院北京100120

为了准确检测由网络攻击引发的各种跨空间连锁故障,提出了一种考虑攻击损益的场站级跨空间连锁故障早期预警方法。首先,根据跨空间连锁故障演化机理讨论了故障早期预警的工作原理,建立故障早期预警的数学模型;进而,提出误用检测与异常... 详细信息

为了准确检测由网络攻击引发的各种跨空间连锁故障,提出了一种考虑攻击损益的场站级跨空间连锁故障早期预警方法。首先,根据跨空间连锁故障演化机理讨论了故障早期预警的工作原理,建立故障早期预警的数学模型;进而,提出误用检测与异常检测融合的场站级跨空间连锁故障检测方法;最后,在基于CEPRI-36节点的电网信息物理系统仿真环境中,模拟网络攻击引发的跨空间连锁故障并利用所提方法给予早期预警,验证了所提方法的有效性。

关键词：电网信息物理系统网络攻击跨空间连锁故障攻击损益早期预警

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配电信息物理系统分析与控制研究综述

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中国电力 2020年第1期53卷 11-21页

作者：李晓李满礼倪明南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏南京211106 国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211106 智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏南京211106

随着先进信息通信技术在配电网中的广泛应用,配电网信息侧和物理侧融合程度愈发增强,已具备信息物理系统的典型特征。从分析与自愈控制的角度,对配电信息物理系统(cyber physical distribution system,CPDS)研究现状进行分析和展望。在... 详细信息

随着先进信息通信技术在配电网中的广泛应用,配电网信息侧和物理侧融合程度愈发增强,已具备信息物理系统的典型特征。从分析与自愈控制的角度,对配电信息物理系统(cyber physical distribution system,CPDS)研究现状进行分析和展望。在分析方面,从CPDS可靠性评估和风险评估两个方面进行总结分析。在自愈控制方面,对传统物理侧自愈控制以及信息物理协同的CPDS自愈控制进行综述,指出现有研究的进展和不足。最后,从两网融合背景下的CPDS架构、考虑分布式电源的CPDS安全分析、CPDS混合通信网自愈机制以及CPDS自愈控制体系等4个角度,对CPDS未来研究方向进行展望。

关键词：配电网信息物理系统可靠性评估风险评估自愈控制

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面向电力信息物理系统的虚假数据注入攻击研究综述

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自动化学报 2019年第1期45卷 72-83页

作者：王琦邰伟汤奕倪明东南大学电气工程学院南京210096 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司南京211000 国电南瑞科技股份有限公司南京211000 智能电网保护和运行控制国家重点实验室南京211000

随着电力信息通信技术的发展与应用,电力流与信息流深度融合,共同实现对系统的全景状态感知与控制决策,电力系统转变成典型的信息物理系统(Cyber physical system, CPS).开放的通信环境与复杂的信息物理耦合交互过程,使得信息安全风险... 详细信息

随着电力信息通信技术的发展与应用,电力流与信息流深度融合,共同实现对系统的全景状态感知与控制决策,电力系统转变成典型的信息物理系统(Cyber physical system, CPS).开放的通信环境与复杂的信息物理耦合交互过程,使得信息安全风险成为影响电力系统安全稳定运行的重要因素.其中,虚假数据注入攻击(False data injection attack, FDIA)通过破坏网络数据完整性以干扰控制决策,是一种典型的网络攻击方式.本文针对面向电力CPS的虚假数据注入的攻击过程和防御手段进行了分析与总结.从攻击者视角分析了FDIA的攻击目标、策略及后果;从防御者视角总结了保护与检测环节中的各类方法;最后基于联合仿真技术,提出了针对虚假数据攻防过程建模和评估的电力CPS联合攻防平台.

关键词：信息物理系统虚假数据注入安全监控联合仿真

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电网信息物理系统态势感知:现状与研究构想

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电力系统自动化 2019年第19期43卷 9-23,51页

作者：刘权莹李俊娥倪明吴亦贝王宇张婕罗剑波武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室湖北省武汉市430072 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106 国电南瑞科技股份有限公司江苏省南京市211106 智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏省南京市211106

电网信息物理系统(GCPS)态势感知是电力一次系统安全稳定运行控制和信息系统主动安全防御的决策基础。单个系统的态势感知因没有考虑信息空间影响及交互影响,不能表征信息物理系统的整体态势,而目前将GCPS中信息系统和物理系统融合的协... 详细信息

电网信息物理系统(GCPS)态势感知是电力一次系统安全稳定运行控制和信息系统主动安全防御的决策基础。单个系统的态势感知因没有考虑信息空间影响及交互影响,不能表征信息物理系统的整体态势,而目前将GCPS中信息系统和物理系统融合的协同态势感知研究成果较少。为此,对电网和信息网络2个领域的态势感知研究进行了综述,讨论了GCPS态势感知的必要性,定义了GCPS态势感知的概念,构建了GCPS态势感知的研究框架,阐述了GCPS态势感知的关键问题和关键技术,给出了可能的应用场景。最后,针对具体案例,给出了GCPS电网侧和信息侧协同的态势感知和防御思路。

关键词：电网信息物理系统态势感知协同研究框架应用场景

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