对智能电网信息系统体系结构的研究论文（最终五篇）

第一篇：对智能电网信息系统体系结构的研究论文

智能电网是将先进的通信技术、测量传感技术、控制技术等多种先进技术与物理电网高度集成，最终构成一种新型电网。由此可见，构建智能电网过程中，需要最新信息系统的支撑。此外，由于电网将会受到能源、环境等方面问题的影响，这与我国经济的健康发展不相符，因此，构建一个智能电网信息系统是必要的。传统电网与智能电网的区别

传统电网在环保性能与利用率等方面存在的问题较为严重。目前，电力系统在运行过程中对环境污染较大。因此，为了对这一问题进行解决，未来智能电网将得到不断的改进和完善，基于新能源构建的大量分布式发电点设施合理的引入到电网系统中，电力的供应将多元化。科技的高速发展，会使未来智能电网表现出与许多分布式计算系统相似的特性，将会使智能电网的研究与计算机网路之间联系变得更紧密。目前，传统电力系统面临着许多问题，例如在处于峰值时，出现“电荒”、在电力系统运行过程中，如果获取信息不及时，将会导致设备利用率降低。智能电网解决的问题

智能电网解决的问题体现在以下几个方面。

2.1 确保电网稳定、安全、可靠性，提高设备利用率电网系统具有较高的耦合度，如果系统在运行过程中存在调控不当的情况，单一故障可能会引起连锁反应，情况严重时将会导致大面积设备损坏和停电故障。从而将会导致不可估量的损失。因此，电网系统对可靠性的要求很高，智能电网的智能调度主要是确保调度的安全性和可靠性。

2.2 发电与用户的良好互动

电网的一项主要特征就是用电与发电两者的平衡。从终端用户角度对问题进行分析，用户通过智能电力终端能够获取到电网在运行过程中的具体参数，从而适当的调整自身的用电情况。对于电网系统来说，则可以依据用电信息构建准确的负荷模型，使供电效率得到进一步提高。传统电网建设主要基于发—输—变—配的单相思维，这种思维方式会引起大量的冗余，坏造成资源浪费，智能电网则是在较高实时性的测量通信系统，在系统运行过程中，可以通过动态控制发电负荷平衡，适当减少热备用，使系统的稳定性得到进一步提升。

2.3 接入可再生能源

新能源主要指的是光伏发电和风力发电。在对可再生能源的利用过程中，需要不断优化发电配置。同时，由于新能源具有间歇性和随机性，因此，在对其进行应用过程中，如果直接将其接入到电网中，可能会对系统的稳定性造成不良影响。例如，利用风力发电，可能会因为气象原因，导致大范围脱网，致使电力系统的平衡瞬间遭到破坏，从而将会使系统的稳定性遭受破坏。由此可见，要想确保电网系统的安全性和可靠性，就必须要做好信息的采集、传输、处理等。因此，加强对智能电网信息系统的研究具有现实意义。智能电网信息系统体系结构

3.1 基础设施

基础设施主要有以下三点组成：①控制设备，指的是控制电网系统中的频率、电压、相位等多项参数。控制设备主要包括远程终端单元，智能电子设备等。②测量设备，测量设备包括用户测量设备，主要指的是智能电表，对其进行应用的主要目的是量测用户用电的具体情况，实现用户信息与电网信息的良好互动，主动获取用电设备的数据，并且能够实现断电、计费等方面的管理工作，可以为节电提供良好的建议。电网维护测量系统主要收集电厂、输配线路的数据。③通信网络，目前我国电网通信并未形成统一的体系架构，在具体应用中主要将信息通信网络技术融入到电网系统建设中，从个人实现对电力状态和用户单元的监测。

3.2 智能网的支撑平台

传感测量系统，信息量和信息计算为电网决策奠定了基础，依据测量系统所得到的结果对数据进行监管与收集。因此，在收集用户数据时，主要的表现形式为测量系统收集。对设备之间的通信模式、关联性进行整体式描述。

智能电网中进行数据的表示与存储系统，系统必须要具备采集数据和命名两项功能，数据具有模型标准与联动性。例如，在不同的协议下，数据的存储方案的种类也有会所不同，主要的几种存储方式包括：分布式、关键词句、集中式等。近几年，随着科技的飞速发展，云计算平台这一模式逐渐被人们所掌握，该方式同时具有可靠、安全、存储空间大等诸多优势于一身，从目前的发展情况来看，该方式在未来将会成为电网数据的主要存储形式。

在分析与决策智能电网系统时，要对涉及到的大量数据进行容量处理，通过对电网运行情况的动态监控，完成对计费数据的合理分析。此外，还需要详细记录电网在运行期间的存遇到问题，并通过合理的方式对问题进行分析，避免系统在日后运行过程中出现相同的问题，同时，还应当通过合理的方式提高系统的安全性和稳定性，最大程度降低停电事故和用电路故障的发生几率。

3.3 智能电网信息系统的应用体系

3.3.1 发电侧的应用

随着人们环保意识的不断提高，新能源逐渐被应用到发电系统中，如水能、太阳能、风能等。但是，在发电过程中如何利用风能，因为风的时间和强度都是无法控制的，这将会对系统的稳定性造成不良影响，为了解决这一问题，在具体处理上可以采用以下方式：①预测风场出的风力输出信息，合理的与负载测能源信息结合，实现发电的稳定输出。②实时控制电网负荷，平衡风力发电输出和负载功率两者之间的关系，这样在风机输出降低时，减少负荷使用，通过这种处理方式，可以适当缩小存储设备的规模，降低成本。

3.3.2 电网侧应用

电网侧应用主要表现在能源管理上，就是在具体操作过程中需要传统的不可再生能源与新能源合理的结合在一起，并全要实现对电力系统的分析、检查、调度、控制，保证电网侧的安全性。

3.3.3 用电侧应用

电力部门对一段时间内电力系统负荷情况进行收集，实现对用户用电行为的预测，从而为电力部门制定合理的电价提供准确的依据。例如，电力系统在分级电力系统中的负荷信息后，可依据具体情况采用相应的激励电价措施，实现间接的负荷管理，也可以针对用户的用电设备采取直接控制。例如，在电力系统运行过程中，电力部门可以直接对电力系统设备进行控制，通过降低功率和控制电压等方式实现对用户用设备的控制。此外，电力系统运行过程中，如果可以终段负荷，要计算中断成本，也就是能计算因停电给客户造成的损失，以便制定相应的补偿策略，最大程度降低因为停电引起的不满。结语

智能电网需要具备采集、存储、分析、处理信息的功能，只有这样才能适应未来电力行业的发展需求。一个完善的智能电网需要包括基础设施、支撑平台、应用体系三部分，本文也从这三部分对智能电网信息系统体系进行了分析，希望对促进我国电网行业的发展有所帮助。

第二篇：智能电网论文

关于智能电网发展的研究论文

摘要：在全球电网逐渐不能满足用户需要的大背景下，智能电网应运而生；简要概括了智能电网相对于传统电网的特点；介绍了智能电网在世界几个典型的国家和地区的发展；最后简述了智能电网在未来的发展前景。

关键词：智能电网;发展

0 引言

在这种全球经济不断发展、用户对于电能质量的要求日益提高以及人们对环境保护愈来愈重视的背景下，人们希望建立一个更加可靠、具有较高自愈能力、与用户之间实现密切互动的现代化电网，于是智能电网应运而生。在智能电网中，可以将能源开发、发电、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其用能设施，通过数字化信息网络连接起来，并通过智能化的控制实现整个系统的优化；充分利用各种能源资源，注重低碳环保，依靠分布式能源系统、能源梯级利用系统、蓄能系统和蓄电交通系统等组合优化配置，实现精确供能对应供能、互助功能和互补功能，将能源利用效率提高到一个全新的水平，使用户投资效益和成本达到一种合理有利的状态。本文主要以几个典型的国家和地区为例简要介绍一下智能电网的由来，特征，发展历程、现状及广阔前景。

智能电网的产生背景及由来

首先，自从进入信息时代，互联网的飞速发展给我们的生活带来了翻天覆地的变化，与之相比，一些国家和地区的电力网络系统并没有跟上时代发展的潮流，电能供应不够稳定，特别是几次震惊世界的大停电事件带来了巨大的经济损失，现行的电力系统压力不断加大。2003年8月14日下午，美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电，停电影响了地铁、电梯以及机场的正常运营，在一些地方造成了交通拥堵，给成千上万市民的工作和生活造成了极大不便；2005年8月25日，美国加利福尼亚州南部地区供电的一条主要输电线路出现故障，加州电力主管部门紧急启动限电措施，造成大约50万居民断电半个小时。

其次，随着经济水平的迅速提升，用户对于电能质量的要求愈来愈高。人们希望获得更可靠、更优质的电能，在目前电网中，电压跌落是最多的电能质量问题。因为电压跌落大部分不可预见和不可控的事件引起的。电压跌落发生的次数在电力系统中每年都不一样。电能质量对于工业和制造厂是一个大问题，对于日益复杂的计算机控制的生产线加工厂，极小的电能扰动都可能带来极大的破坏力。

并且，人们对于环境问题越来越关注，而现在电网中输送的电能大部分都是火电，1度火电产生的二氧化碳约为0.96kg，那么可想而知，全球每年因为发电而产生的二氧化碳的数量是非常巨大的。另一方面，风能、太阳能等清洁能源又得不到充分的利用，面对这种矛盾，人们希望建立一个相对能够可持续发展的电网系统。

在这些大的背景下，2001年，美国EPRI（电力研究院）最早提出“IntelliGrid”(智能电网)概念，并且开始进行相关研究。欧洲2005年成立“智能电网(Smart Grids)欧洲技术论坛”，也将“Smart Grids”上升到战略地位开展研究。2006年IBM提出的“智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。所谓智能电网是IBM一个市场推广策略。

奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。

2009年5月，国家电网公司提出在我国全面建设“坚强智能电网”，以应对资源环境问题带来的挑战，全面提高电网的资源优化配置能力和电力系统的运行效率，引领引导并支持能源及相关产业技术和装备升级，构筑起稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可自进入信息时代，全球压力不断增大，能源需求不断增加，电力市场化的不断加深，用户对电能可靠性和质量的要求也不断提升。2 智能电网主要的特点

2.1智能电网的自愈性

这是智能电网最主要的特征，也是智能电网的核心功能，这就需要对电网的运行状态进行连续的的在线评估，并采取预防性的控制手段，对可能出现的问题迅速做出预测、检测和相应，故障发生时，在没有或少量人工干预下能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。

2.2智能电网的互动性

在电网中，电网与环境、设备、用户互相之间的互动是智能电网的另一重要特征。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接，支持交易的有效开展，实现资源的优化配置；同时通过市场交易更好地激励电力市场的主体参与电网安全管理，提升电力系统的安全运行水平。这样，一方面为用户节省了开支，同时也会大量减少输电线路不必要的损耗。在这种互动机制下，能够实现风能、太阳能等清洁能源的充分利用，还可以利用电价这一驱动力，削峰填谷，这对于整个电网的运行都有极大的好处。

2.3智能电网对多种能源的兼容性

智能电网的本质是能源替代和兼容利用，它可以实现清洁的可再生资源的转化整合，并输送到国家电网中来，有利于绿色电网的建设。当然这一点是与智能电网的互动性分不开的。另外，各种各样的分布式电源的接入，一方面减少了对外来能源的依赖，另一方面提高了供电的可靠性与电能的质量。

2.4智能电网的坚强可靠性

智能电网的每一个元素都应该有安全需求的考虑，在整个系统中应确保一定的集成和平衡。对其基础设施的攻击主要分为物理攻击和信息攻击，在智能电网中应该在抵御这些攻击的同时，尽量降低成本，获得实际的效益。

2.5智能电网的优质性

智能电网中运用的先进技术将同时减少电力输送系统中的带能质量问题和保护用户的敏感电子设备，总之其终端目的都是将清洁、可靠、优质的电能送到用户。

智能电网在世界上的发展

3．1美国的智能电网 总体来说，美国的智能电网主要是为了建立一个发电和配电更有效更安全的现代化电网来满足当前用户的需求。2001年，美国电力科学研究院创立了智能电网联盟，推动“Intelli Grid”研究。这个项目主要有两个目标：①分析出电力系统的商业需求，包括现在、未来的各种需求，如自愈电网概念等；②以基于这些分析得出的电力系统的需求作为基础，提出支撑未来电力系统的信息需求系统使用战术性的方法来建立一个战略视图，以战略的高度建立一个不依赖具体技术的视图框架。

为了使美国电网实现现在化，保证经济安全和国家安全，美国能源部（DOE）于2003年发布了“Grid2030”，对美国未来电网远景做了阐述。DOE于2004年有进一步发布了“国家输电技术路线图”，为实现“Grid2030”进行了战略部署。在这两份文件以及工业界的指导下，2004年在DOE的支持下，电网智能化项目（Grid Wise）启动。

2005—2006年，DOE与美国国家能源技术实验室（NETL）合作，发起了“现代电网”倡议，任务是进一步细化电网现代化远景和计划，并在全国范围内达成共识。国家电工委员会IEC于2008年筹建了SG3智能电网战略工作组，以制定智能电网的相关标准，推进智能电网的进程，促进智能电网发展过程中的一致性。2009年4月16日，美国副总统拜登公布了能源部发展智能电网的详细规划。能源部将设立两个专项计划，分别为“智能电网投资拨款项目”(Smart Grid Investment Grant Program)和智能电网示范项目(Smart Grid Demonstration Projects)，投资额分别为33.75亿美元和6.15亿美元。2009年4月，美国National Grid向马萨诸塞州公共事业部提交了一份持续两年、总投资达5700万元的电网示范项目。

2007年初Xcel能源公司推出了智能电网概念，选择美国科罗拉多州的博尔德是推进智能电网城市项目，并付诸实施。在资金方面，Xcel能源公司预计与其合伙人资助一亿美元，并计划调动其他来源，包括政府补助金，做到让消费者无成本投入。2008年美国博尔德市已经成为了全美第一个智能电网城市。3.2欧洲智能电网

2004年，欧盟委员会启动了相关的研究与建设工作提出了欧洲要建设智能电网。2006年，欧盟理事会能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确指出，欧洲已经进入新能源时代，智能电网技术是保证电能质量的关键技术和发展方向。保证供电的持续性、竞争性和安全性是欧洲能源政策最重要的目标，也是欧洲电力市场和电网必须面对的新挑战。未来整个欧洲的电网必须向用户提供高度可靠、经济有效的电能，并充分开发利用大型集中发电机和小型分布式电源。

2008年7月1日，意大利国家电力公司(ENEL)负责启动了欧盟11个国家25个合作伙伴联合承担的ADRESS项目。该项目总预算为1600万欧元，目的是开发互动式配电能源网络，让电力用户主动参与到电力市场及电力服务中。2001~2008年，意大利国家电力公司累计安装了3180万块智能电表，覆盖率已达到95%，剩余部分将于2011年前完成。

2009年4月，西班牙电力公司ENDESA牵头，与当地政府合作在西班牙南部城市Puerto Real开展智能城市项目试点，包括智能发电(分布式发电)、智能化电力交易、智能化电网、智能化计量、智能化家庭，共计投资3150万欧元。当地政府出资25%，计划用4年完成智能城市建设。该项目涉及9000个用户、1个变电站以及5条中压线路和65个传输线中心。

2009年6月，荷兰阿姆斯特丹选择埃森哲(Accenture)公司帮助自己完成“智能城市(Smart City)”计划。该计划包括可再生能源利用、下一代节能设备、CO2减排等内容。法国的规划是从2012年1月开始，将所有新装电表更换为智能电表。英国能源和气候变化部2011年3月30日宣布，将于2019年前完成为英国3000万户住宅及商业建筑物安装5300万台智能电表的计划。目前英国的人口约为6000万，约有2300万户家庭，该计划几乎涉及英国所有住宅和商业建筑。作为欧洲2020年及后续的电力发展目标，未来欧洲电网应满足以下需求：①；灵活性，在适应未来电网变化与挑战的同时，满足用户多样化的电力需求；②可接入性，使所有用户都可接入电网，尤其是推广用户的对可再生、高效、清洁能源的利用；③可靠性，提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求；④经济性，通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策提高电网的经济效益。3.3日本的智能电网

日本政府通过深入比较与美国电力工业的不同特征，结合自身国情，决定本国的智能电网的发展。日本政府大规模发展新能源，确保电力系统的稳定，构建智能电网。据2009年3月17日日本《电气新闻》报道，针对美国提出的智能电网，日本经济产业副部长望月晴文指出，美国的脆弱电力系统与日本的坚强电力系统无法单纯比较，日本将根据本身国情，主要围绕大规模开发太阳能等新能源，确保电力系统稳定，构建智能电网。经产省根据日本企业在智能电网的技术先进性，选出了7领域26项重要技术项目作为发展重点。如输电领域的输电系统广域监视控制系统（WASA）、配电领域的配电自动化、储能领域的系统用蓄电池的最优控制、电动汽车领域的快速充电和信息管理和智能电表领域的广域通讯等列入其中。2010年4月，日本经产省在横滨市、丰田市、京都府和北九州市开展了智能电网实证项目。京都府京阪奈节能城市项目，利用智能电表开展节能技术实证；横滨市开展智能家居技术实证；北九州市开展新能源接入技术实证；丰田市开展电动汽车技术实证。3.4中国的坚强智能电网

我国关于智能电网的研究进展缓慢，甚至是刚刚起步。2007年10月，华东电网公司启动了智能电网可行性的研究，密切跟踪国际先进电力企业和研究机构对智能电网的研究，并结合华东电网的现状和今后的发展要求，提出了三个阶段的发展思路和行动规划——2010年初步建成电网高级调度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的数字化电网，2030年真正建成具有自愈能力的智能电网。2009至2020年国家电网总投资3.45万亿元，其中智能化投资3841亿元，占电网总投资的11.1%，未来10年将建成坚强智能电网2009至2010年为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发、设备研制及各环节的试点工作；2011至2015年为全面建设阶段，加快建设华北、华东、华中“三华”特高压同步电网，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。中国国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略以特高压电网为基础，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”。同时，将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。

智能电网的广阔的发展前景

作为世界各国都在着重研究发展的新一代电网，应该说，智能电网的发展前景还是很广阔的。通过以上的分析我们可以看出，与当前的传统型电网相比，智能电网有其独特的优势，它可以解决很多当前电网所不能解决的问题。它的自愈性理论上可以使当前电网中出现的大停电事件变为零可能；并且其互动性是极具现实意义的，通过供电公司与用户的双重反馈可以极大的促进当前风电等不可控电能的利用和电能传输的效率；智能电网还可以加快绿色电网的建设，使电网更加安全洁净。同时，智能电网可促成和激励新产业的发展扩大，加快电力市场和国民经济的发展与繁荣。电网的创新将使销售市场更加自由，更具有创造力，以智能电网为载体，以提高能源利用效率、减少对环境的影响为主要驱动力的一系列新技术所组成的产业群将随智能电网的建设而获得更大的发展。并且，最具前景的产业是电动汽车及储能技术，最具难度的是如何实现电网的最有控制。智能电网还会促进电力市场的蓬勃发展，在智能电网中，先进的设备和广泛的通信系统等基础设施及其技术支持系统为市场参与者提供了充分的信息和数据。总之，在未来一段时期内，智能电网必将成为世界电网发展一个重要方向。

结论

本文主要通过综合智能电网在几个典型的国家和地区的发展历程，简要地介绍了一下对于智能电网的浅层认识。1）智能电网作为新一代电网是在目前电网所暴露出的问题的推动下出现的；2）智能电网具有传统电网所不具有的特征；3）世界上许多国家和地区都在努力开发适合于本国国情的智能电网；4）智能电网具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1] 《智能电网导论》——许晓慧 [2] 《中国电力与能源》——刘振亚 [3] 《复杂大电网安全性分析¬——智能电网的概念与实现》——丁道齐

[4] 《智能电网 ——新能源、新技术、新材料的应用平台》——2009年6月1日 [5] 《欧洲智能电网产业发展形势与需求分析》——北极星电力网 [6] 《日本智能电网发展模式与方向》——2011-08-19 [7] 《我国智能电网的发展前景分析》——行业研究

第三篇：智能电网论文总结

智能电网论文总结

一.智能电网定义

欧盟智能电网特别工作组描述的智能电网是：可以智能化地集成所有接于其中的用户——电力生产者(producer)、消费者(consumer)和产消合一者(prosumer)——的行为和行动，保证电力供应的可持续性、经济性和安全性。

美国能源部在其研究报告中将智能电网描述为：智能电网利用数字化技术改进电力系统的可靠性、安全性和运行效率，此处的电力系统涵盖大规模发电到输配电网再到电力消费者，包括正在快速发展的分布式发电和分布式储能。

中国国家电网公司将其提出的坚强智能电网描述为：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，涵盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，具有坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动内涵的现代电网。

二.智能电网特征

1）灵活性。灵活性是指系统功率/负荷发生较快的变化、造成较大功率不平衡时，通过调整发电或电力消费保持可靠供电的能力。

2）可观测性和可控性。智能电网连接着众多的不可控源和灵活源，必须对这些灵活源进行有效的观测和控制，才能实时跟踪不可控源的变化，保证电力和负荷的平衡；同时，间歇式能源、分布式能源的大规模并网，加剧了电网面临的不确定性，而随着社会的发展，输电走廊的获取难度加大，为了提高电网的利用率，电网更多地运行在临界稳定运行状态，加大了电网的安全稳定风险。为了保持电网的安全稳定性，需要进一步提高电网的可观测性和可控性。

3）互操作性。提高电网的灵活性、可观测性和可控性，离不开先进的传感技术和自动化技术，需要以先进的信息通信技术(information communication technologies，ICT)作为支撑。

互操作性是指保证 2 个或更多网络、系统、设备、应用或元件之间相互通信以及在不需要过多人工介入即可有效、安全、协调运行的能力。三.各模块研究总结

1.中外智能电网发展战略

总结对比了中美欧智能电网发展及战略。对比了中美欧三方发展智能电网的内部环境和现有基础，为分析三方在智能电网发展的差异性提供了背景；阐述了智能电网的主要特征是灵活性、可观测性及可控性、互操作性，为理解中外智能电网的技术选择、研发方向和示范重点及技术发展路线提供了基础；介绍了三方各自在智能电网研发和示范方面的进展情况，分析了现阶段中美欧三方发展智能电网所面临的障碍；最后，对今后智能电网的发展趋势进行了预测，对中国智能电网发展战略提出了建议。

2.配电网智能调度模式及关键技术

分布式电源、微电网、储能装置、电动汽车充放电设施接入配电网运行改变了配电网能量平衡的模式，为了推进智能电网建设，在分析配电网及其调度控制特点的基础上给出了配电网智能调度目标和调度象。为实现配电网的高效运行，提出基于配电网络、电源和负荷互动的多维多阶段递进式配电网智能调度模式，给出了配电网智能调度系统的功能结构。提出为实现配电网智能调度系统必须解决的关键技术，探索了配电网调度的发展趋势，给出了相关研究方向。3.新一代智能电网调度技术支持系统架构研

随着计算机、互联网、物联网等技术的发展，云计算的应用领域持续拓展，为ＩＴ企业的转型升级提供了契机。基于云计算的理念，结合我国未来电网调度技术支持系统的需求，提出了集散式和集中式调度技术支持系统架构，并对两者进行了比较，指出集散式架构可以作为我国调度信息化系统的近期发展目标。针对集散式系统架构，提出了１＋Ｎ两级的硬件部署架构构想；最后分析了集散式架构应用到电网调度自动化系统的技术问题。

4.智能变电站微电网设计与控制 在简述微电网、微电网结构、微电网控制原理的基础上,针对智能变电站的设备与负荷特点,以国网河北省邢台供电分公司110k V节固智能变电站为例,设计智能变电站微网模型,经过分析可知这种设计利用现成智能设备减少了微电网的建设成本,既充分利用了内部环境资源,又提高了变电站站用电系统的可靠性,具有现实的经济与节能意义。5.智能电网下继电保护方式相关问题

智能电网实际运行过程中，保障其稳定性的首要环节就是继电保护，在智能电网出现并发展中，继电保护方式也必须及时做出转变和调整。鉴于此，文章从智能电网建设给继电保护带来的机遇入手，对继电保护重点研究的内容进行了分析，最后展开了智能电网下继电保护的广域保护研究，希望对我国相关领域的发展起到促进作用。6.智能电网条件下的需求响应关键技术

目前，智能电网已成为世界电网发展的大趋势，符合社会和经济发展的必然要求。文章针对智能电网条件下的用户需求响应展开深入分析和总结，调研国内外需求响应的发展现状，从需求响应概念、激励机制、效益评估、支持平台技术、应用于风电消纳等方面对国内外学者在相关领域的研究成果进行总结，并结合典型案例深入剖析，指出当下实施需求响应存在的问题和相关对策，以期为我国智能用电和需求响应的发展提供借鉴。

7.智能电网中储能技术应用规划及其效益评估方法综述

智能电网是电力系统发展的终极目标，而储能技术在智能电网的建设过程中起到非常重要的作用。在总结现有的储能技术的基础上，针对储能技术在电网侧、用户侧和新能源发电中等 3 个不同的主要应用场合，对其应用规划和效益评估方法进行研究和归纳，分析相关研究的模型中目标函数的差异，以及约束条件的不同，指出目前研究的优点和不足。此外，对储能应用规划中的算法进行分析，说明传统的数学方法是其主要方法。最后，阐述储能规划中有待进一步考虑的问题和未来应用推广过程中应予以关注的方面。8.面向智能电网的用户需求响应特性和能力研究综述

区别于传统能效项目，需求响应项目的执行效果取决于项目的参与率和用户响应特性及能力。总结目前国内外各类需求响应项目中用户响应特性方面的研究进展，对其影响因素进行归类研究；介绍负荷价格弹性、替代弹性和弧弹性等 3 种定量用户价格响应特性的方式，并对其影响因素从时间跨度、行业类别和其他差异化特性等 3 方面进行分析；此外，从需求响应支撑技术、需求响应项目设计等两个大方面分析其对用户需求响应特性和能力的影响。最后，结合中国国情对于用户响应特性建模和需求响应项目设计方面提出设想和建议。

9.考虑新能源发电与储能装置接入的智能电网转供能力分析

可再生能源发电和新型储能系统接入电网后使得 N-1重构路径的选择更为复杂，为解决此背景下智能电网转供能力的计算问题，在对二者时变运行特性分析的基础上，提出基于智能电网转供能力指标体系的 N-1 恢复模型，通过对转供能力指标计算公式线性化处理，并结合基于拓扑模型简化的人工智能(artificial intelligence，AI)优化算法，利用优化调整电网、可再生能源发电、新型储能系统的运行方式，实现电网 N-1 后转供能力最大。最后，以某实际典型电网为例，分析可再生能源发电和新型储能系统接入电网对提升系统应对 N-1 故障能力和实现负荷有效转移的作用，验证了转供能力指标对于定量描述智能电网自愈特性的有效性。

10.储能技术综述及其在智能电网中的应用展望

本文综述了重要储能技术的特点及其发展现状，并针对储能技术在智能电网中的应用进行了探讨。重点介绍了抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、蓄电池储能、超级电容器储能以及超导磁储能。根据智能电网的特点，讨论了现阶段储能技术所面临的问题和发展趋势。11.农村户用型智能微电网设计与实现 针对目前中国广大农村地区供电可靠性及电能质量差等供电难题，该文提出了一种基于当地分布式能源结构特点，广泛吸纳分布式能源的新型户用微电网供电模式，并给出了较为详细的设计方案。同时，考虑到系统维护的现实情况，采用组态软件及 SQL server 数据库设计了一套基于 GPRS 网络的远程监测控制和数据采集（SCADA）系统，由专业人员进行远程监控。基于该方案设计的微电网系统已先后在某农场和某农村投入运行，结果表明该户用型微电网运行稳定，能够广泛吸纳分布式能源，解决农村供电难题，为农村地区提供可靠、优质的电力供应。12.农村电网线路无功优化智能控制策略与装置

在农网线路无功补偿位置和补偿容量已经确定的情况下，提出一种智能控制策略，使整个网络损耗最小且实时电压不越限。建立以网损最小为目标的电容器优化投切模型，根据无功补偿对潮流影响的特点以及负荷特性，通过对Tabu搜索方法进行改进来寻求最优解。根据农村配电网现有的自动化条件，采用 GPRS 远程通信技术实现调度室上位机和线路中各智能无功补偿装置之间的数据交换，从而实现配电线路无功优化控制。

第四篇：智能电网信息安全研究

智能电网信息安全研究

摘要：智能电网是一种高度自动化、数字化、信息化、互动化的电网。作为物联网时代最重要的应用之一，智能电网将给人们的工作和生活方式带来极大的变革，但是智能电网的开放性和包容性也决定了它不可避免地存在信息安全隐患。本文首先对传统电网信息安全进行分析，给出了防范方案，接着又讨论了智能电网可能面临的信息安全问题，它包括物理安全、网络安全、数据安全及备份恢复等方面，并提出了解决信息安全应注意的四个原则，最后从分级分域、边界安全、网络环境安全等几方面提出了防护方案。

关键词：智能电网 信息安全 防护方案 1 现有电网信息安全分析与防范

电力系统信息安全是电力系统安全运行和对社会可靠供电的保障，是一项涉及电网调度自动化、继电保护及安全装置、厂、站自动化、配电网自动化、电力负荷控制、电力市场交易、电力营销、信息网络系统等有关生产、经营和管理方面的多领域、复杂的大型系统工程。电力信息化的发展使电力生产、经营很多环节完全依赖电力信息网的正常运行与否，如电网调度自动化系统对无人值班变电所的运行影响，用电营销信息系统对电费回收的影响等。1.1 电力信息网安全现状分析

结合电力生产特点，从电力信息系统和电力运行实时控制系统两个方面，分析电力系统信息安全存在的问题。电力信息系统已经初步建立其安全体系，将电力信息网络和电力运行实时控制网络进行隔离，网络间设置了防火墙，购买了网络防病毒软件，有了数据备份设备。但电力信息网络的安全是不平衡的，很多单位没有网络防火墙，没有数据备份的观念，更没有对网络安全做统一、长远的规划，网络中有许多的安全隐患。1.2 电力信息网安全风险分析

(1)计算机及信息网络安全意识有待提高 由于近十几年计算机信息技术高速发展，计算机信息安全策略和技术也取得了非常大的进展。电力系统各种计算机应用对信息安全的认识距离实际需要差距较大，对新出现的信息安全问题认识不足。

(2)急需建立同电力行业特点相适应的计算机信息安全体系近几年来，计算机在整个电力系统的生产、经营、管理等方面应用越来越多。但是，在计算机安全策略、安全技术、和安全措施投入较少。所以，为保证电力系统安全、稳定、高效运行，应建立一套结合电力计算机应用特点的计算机信息安全体系。

(3)缺乏统一的信息安全管理规范

电力系统虽然对计算机安全一直非常重视，但由于各种原因，目前还没有一套统一、完善的能够指导整个电力系统计算机及信息网络系统安全运行的管理规范。

(4)广域网面临巨大的外部安全攻击

电力系统较早的计算机系统一般都是内部的局域网，并没有同外界连接。所以，早期的计算机安全只是防止意外破坏或者内部人员的安全控制就可以了，但现在就必须要面对国际互联网上各种安全攻击，如网络病毒和电脑“黑客”等。

(5)数据库数据和文件的明文存储

电力系统计算机网络中的信息一般存储在由数据库管理系统维护的数据库中或操作系统文件中。这些以明文形式存储的信息存在泄漏的可能，因为拿到存储介质的人可以读出这些信息；黑客可以绕过操作系统、数据库管理系统的控制获取这些信息；系统后门使软硬件系统制造商很容易得到这些信息。

(6)信息的明文传输

现代应用系统一般采用C/S（客户/服务器）或B/S（浏览器/服务器）结构，都在网络上运行，所处理的信息也必须在网络主机间频繁传输。在电力行业的计算机网络系统中，信息传输基本上是明文方式。偶有采用SSL（安全套接字层）等加密传输的，但由于外国安全系统出口的限制，所能够用到的SSL是低安全级别的。这些明文或只受到低安全保护的信息在网络上传输，不具有信息安全所要求的保密、完整和发送方的不可抵赖性要求。

(7)弱身份认证

电力行业应用系统基本上基于商用软硬件系统设计和开发，用户身份认证基本上采用基于口令的鉴别模式，而这种模式很容易被攻破。有的应用系统还使用自己的用户鉴别方法，将用户名、口令以及一些安全控制信息以明文的形式记录在数据库或文件中，这种脆弱的安全控制措施在操作人员计算机应用水平不断提高，信息敏感性不断增强的今天不能再用了。

(8)没有完善的数据备份措施

很多单位只是选择一台工作站备份一下数据就了事，没有完善的数据备份设备，没有数据备份策略，没有数据备份的管理制度，没有对数据备份的介质妥善保管。

1.3 电力信息网安全防护方案

(1)加强电力信息网安全教育

安全意识和相关技能的教育是企业安全管理中重要的内容，其实施力度将直接关系到企业安全策略被理解的程度和被执行的效果。为了保证安全的成功和有效，高级管理部门应当对企业各级管理人员、用户、技术人员进行安全培训。所有的企业人员必须了解并严格执行企业安全策略。在安全教育具体实施过程中应该有一定的层次性和普遍性。当然，对于特定的人员要进行特定的安全培训。安全教育应当定期的、持续的进行。在企业中建立安全文化并容纳到整个企业文化体系中才是最根本的解决办法。

(2)构建电力信息网安全防护框架

根据电力企业的特点，信息安全按其业务性质一般可分为四种：一种为电网运行实时控制系统，第二种为电力营销系统，电量计费系统，负荷管理系统，第三种为支持企业经营、管理、运营的管理信息系统，第四种为不直接参与电力企业过程控制、生产管理的各类经营、开发、采购、销售等多种经营公司。针对电力信息网业务的这种的层次结构，从电力信息网安全需求上进行分析，提出不同层次与安全强度的网络信息安全防护框架即分层、分区的安全防护方案。

第一是分层管理。根据电力信息网共分为四级网的方式，每一级为一层，层间使用网络防火墙进行网络隔离。

第二是分区管理。根据电力企业信息安全的特点，分析各相关业务系统的重要程度和数据流程、目前状况和安全要求，将电力企业信息系统分为四个安全区：实时控制区、非控制生产区、生产管理区和管理信息区。区间使用网络物理隔离设备进行网络隔离，对实时控制区等关键业务实施重点防护，并采用不同强度的安全隔离设备使各安全区中的业务系统得到有效保护。1.4 加强电力信息网安全防护技术措施

(1)网络防火墙

防火墙是企业局域网到外网的唯一出口，这里的外网包括到不同层次的电力网、其他信息网如政府网和银行网络、internet，所有的访问都将通过防火墙进行，不允许任何绕过防火墙的连接。DMZ停火区放置了企业对外提供各项服务的服务器，即能够保证提供正常的服务，又能够有效地保护服务器不受攻击。要正确设置防火墙的访问策略，遵循“缺省全部关闭，按需求开通的原则”，拒绝除明确许可外的任何服务，也即是拒绝一切未予准许的服务。

(2)物理隔离装置

主要用于电力信息网的不同区之间的隔离。物理隔离装置实际上是专用的防火墙，由于其不公开性，使得更难被黑客攻击。

(3)入侵检测系统

入侵检测系统是专门针对黑客攻击行为而研制的网络安全产品。入侵检测系统采用攻击防卫技术，具有高可靠性、高识别率、规则更新迅速等特点。系统具有强大的功能、方便友好的管理机制，可广泛应用于电力行业各单位。所选择的入侵检测系统能够有效地防止各种类型的攻击，中心数据库应放置在DMZ区，通过在网络中不同的位置放置比如内网、DMZ区网络引擎，可与中心数据库进行通讯，获得安全策略，存储警报信息，并针对入侵启动相应的动作。管理员可在网络中的多个位置访问网络引擎，对入侵检测系统进行监控和管理。

(4)网络隐患扫描系统

网络隐患扫描系统能够扫描网络范围内的所有支持TCP／IP协议的设备，可以从网络中不同的位置对网络设备进行扫描。扫描结束后生成详细的安全评估报告,采用报表和图形的形式对扫描结果进行分析，可以方便直观地对用户进行安全性能评估和检查。

(5)网络防病毒

为保护整个电力信息网络免受病毒侵害，保证网络系统中信息的可用性，应构建从主机到服务器的完善的防病毒体系。网络防毒系统可以采用C/S模式，在网络防毒服务器中安装杀毒软件服务器端程序，以服务器作为网络的核心，通过派发的形式对整个网络部署查、杀毒，服务器通过Internet利用LiveUpdate（在线升级）功能，从免疫中心实时获取最新的病毒码信息，及时更新病毒代码库。

(6)数据加密及传输安全

对与文件安全，通过文件加密、信息摘要和访问控制等安全措施，来实现文件存储和传输的保密和完整性要求，并实现对文件访问的控制。对通信安全，采用数据加密、信息摘要和数字签名等安全措施对通信过程中的信息进行保护，实现数据在通信中的保密、完整和不可抵赖性安全要求。对远程接入安全，通过VPN技术，提高时的信息（如电子公文，MAIL等等）在传输过程中的保密性和安全性。

(7)数据备份

对于企业来说，最珍贵的不是计算机、服务器、交换机和路由器等硬件设备，而是存储在存储介质中的数据信息。因此对于一个信息管理系统来说，数据备份和容错方案是必不可少的。因此必须建立集中和分散相结合的数据备份设施以及切合实际的数据备份策略。

(8)可靠安全审计

通过记录审计信息来为信息安全问题的分析和处理提供线索。除了使用软的密码外，还可以使用象USB KEY等硬件的密码认证，更可以采用二者相结合的方式。

(9)数据库安全

通过数据存储加密、完整性检验和访问控制来保证数据库数据的机密和完整性，并实现数据库数据的访问安全。2 智能电网发展带来的信息安全风险

智能电网的安全问题越来越得到关注，虽然欧美已经提出了一些安全策略，但还没有形成统一的智能电网安全标准规范体系。缺乏一套完整的安全标准规范体系，智能电网今后的安全性将无法得到保障这也是智能电网将会面临的一个非常严峻的问题。智能电网的建设在为电力企业以及用户带来效益和实惠的同时,也带来新的安全风险。,2.1物理安全

智能电网的物理方面的安全是指智能电网系统运营所必需的各种硬件设备的安全。主要包括防止硬件设备被物理非法进入、防止未经过授权的物理访问和机房建设严格遵循国家标准等方面。这些硬件设备主要包括智能流量计、测量仪器等各类型传感器，通信系统中的各种网络设备、计算机以及存储数据的各种存储介质。物理安全的防护目标是防止有人通过破坏业务系统的外部物理特性以达到使系统停止服务的目的，或防止有人通过物理接触方式对系统进行入侵。要做到在信息安全事件发生前和发生后能够执行对设备物理接触行为的审核和追查。2.2 网络安全

网络方面的安全主要指智能电网应具有较高的可靠性，该通信网络必须具备比较完善的二次系统安全防护方案。随着智能电网规模的扩大互联大电网的形成，电力系统结构的复杂性将显著增加电网的安全稳定性与脆弱性问题将会越显突出。同时复杂度的增加，将导致接口数量激增、电力子系统之间的稠合度更高，因此很难在系统内部进行安全域的划分这使得安全防护变得尤为复杂。可能出现的风险隐患如下：

（1）网络环境更加复杂，攻击手段智能化

智能电网的建设，信息集成度更高，网络环境更加复杂，病毒、黑客的攻击规模与频繁度会越来越高此外随着很多新的信息通信技术的采用，比如WIFI、WCDMA、3G等，它们在为智能电网的生产、管理、运行带来支撑的同时，也会将新的信息安全风险引人到智能电网的各个环节为了提高数据的传输效率，智能电网可能会使用公共互联网来传输重要数据，这也将会对智能电网的安全稳定运行造成潜在的威胁，甚至可能会造成电网运行的重大事故。不安全的智能网络技术将会给黑客提供他们所附属的不安全网络的快速通道。这都将会给电力系统带来严峻考验。

（2）用户的安全威胁

未来用户和电网之间将会出现更加广泛的联系未来用户和电网之间将会出现更加广泛的联系，实现信息和电能的双向互动。基于AMI系统，用户侧的智能设备（比如智能电器、插拔式电动车等）都将直接连到电力系统。这不可避免地给用户带来安全隐患。一方面用户与电力公司之间的信息交互涉及到公共互联网用户的隐私将会受到威胁；另一方面家用的智能设备充分暴露在电力系统中，易受到黑客的攻击。因此智能电网中端到端的安全就显得非常关键。

（3）智能终端的安全漏洞

随着大量智能可编程设备的接入，已实现对电网运行状态实时监控进行故障定位以及故障修复等，从而提高电网系统的效率和可靠性。这些智能设备一般都可以支持远程访问, 比如远程断开连接、软件更新升级等。这将会带来额外的安全风险，利用某些软件漏，黑客可以人侵这些智能终端，操纵和关闭某些功能，, 暴露用户的使用记录,甚至可以通过人侵单点来控制局部电力系统。因此这些智能终端可能会成为智能电网内新的攻击点。面对更加复杂的接人环境、灵活多样 的接入方式，数量庞大的智能接人终端对信息的安全防护提出新的要求。2.3 数据安全及备份恢复

在智能电网中，数据安全的含义有两点：其一，数据本身的安全。即采用密码技术对数据进行保护，如数据加密、数据完整性保护、双向强身份认证等。其二，数据防护的安全，即采用信息存储手段对数据进行主动防护，如通过磁盘阵列、数据备份、异地容灾以及云存储等手段保证数据的安全。在智能电网中，必须确保双向传送的数据安全，即把数据的正确性、保密性、防复制、防篡改、防抵赖作为信息安全的关键指标。对整个数据安全认证证书认证系统数据库和密钥管理中心数据库进行完全备份。且对数据库的备份和恢复规定只能由系统管理员完成。对于经常变化的动态数据应每天做备份，备份为每日覆盖。对于不常变化的静态或准静态数据，可每星期进行一次备份。具体备份时间根据证书认证系统机构的政策来决定。同时对数据库中存储的密钥信息、用户的加密密钥信息、关键配置信息、用户证书的相关信息等关键、敏感信息采用高强度的加密方式进行存储。解决智能电网信息安全应注意的四个原则 3.1系统分级原则

智能电网的信息系统，将以实现等级保护为基本出发点进行安全防护体系建设，依据系统定级情况进行安全域划分，并参照国家信息安全管理部门、国家电网公司和电监会的安全要求进行防护措施设计。信息系统包括电力二次系统和管理信息系统两个大类。电力二次系统包括能量管理系统、变电站自动化系统等；管理信息系统包括企业门户, 财务、营销、物资管理和人力资源、安全生产等系统。根据系统的重要性可分为2级、3级、4级系统，重要性依次提升。所有2级系统可以归为一个安全域，3级以上系统需要单独成域。对智能电网信息系统分级，将提高电网抗击风险的能力，有效地维护智能电网安全可靠的运行。3.2防护分域原则

划分安全域是构建智能电网信息安全网络的基础，具体可划分为网络核心区域、核心服务器区域、桌面办公区域、分支机构区域、互联机构区域、测试服务器区域和安全设备区域。网络核心区域是电网信息安全网络的心脏，它负责全网的路由交换以及和不同区域的边界隔离。这个区域一般包括核心路由设备、核心交换设备、核心防火墙以及主动防攻击和流量控制设备等。3.3积极管控原则

信息安全网络的建设并没有随着分区防御的建设而结束，智能电网的建设对整体信息网络的监控和控制以及对安全网络提出了更高的要求，这就是智能电网信息系统要求的积极管控原则。智能电网安全设备区域包括网络管控的必要工具，具体为部署在安全设备区域中的网管平台、日志分析系统、攻击分析报警系统、安全审计系统等一系列系统。3.4充分灾备原则

在近期自然灾害和黑客攻击频发的环境下，充分灾备原则已经逐渐被电网各级管理人员所重视。随着国家电网公司智能电网的建设和信息化工作的大力推进，信息系统的安全在公司生产、经营和管理工作中的作用日益凸显，电网信息系统及其数据信息已成为公司的重要资源，公司各单位对建设容灾中心的需求也日益强烈。智能电网的安全解决方案

根据威胁分析、安全策略中提出的基本要求和安全目标，在整体保障框架的指导下，我们就具体的安全技术措施和安全管理措施设计安全解决方案，以满足相应等级的安全保护需求。4.1分级分域

安全域足指同一环境内有相同的安全保护需求、相互信任、并具有相同的控制策略的逻辑区域。我们对信息内外网以设置逻辑强隔离设备的物理方式进行安全隔离，并对信息内外网分别进行安全域划分。《信息安全等级保护管理办法》及国家信息安全监管部门对三级系统安全保障强度的要求足要高于二级系统。因此，在对信息系统的安全域进行划分时，等级保护要求较高的各二级系统划分为独立的安全域，以实现各二级系统间，二级系统与其它系统间的独立安全防护，同吋也为集集团公司及外部监管机构对于二级系统的安全监管提供便利。报据“二级系统统一成域，三级系统独立分域”分域方法划分安全域后，信息内网安全域分为：

(1)营销管理系统域。基于营销管现系统的重要性及目前各单位的安全建设现状,按等级保护二级要求进行安全防护建设。

(2)ERP系统域。由于“SG186”规划中财务管押系统将最终以模块的形式整合于ERP系统中,因此ERP系统按财务管理系统所属的等级保护二级进行安全建设。

(3)一级系统域。所有一级系统统一部署于—级系统域中进行安全防护建设。(4)内网桌面终端域。4.2 边界安全防护

边界安全防护关注如何对进出该边界的数据流进行有效的检测和控制。有效的检测机制包括基于网络的入侵检测(IDS)，在网络边界处对恶意代码进行检测和清除，以及对进出网络的信息内容进行过滤。由此实现对应用层HTTP、FTP、TELNET、SMTP、P0P3等协办议命令级的控制以及边界的内访问过滤，并限制网络最大流量数及网络连接数。有效的控制措施包括应能根据会话状态信息为数据流提供明确的允许、据绝访问的能力，控制力度为端口级，同时按用户和系统之间的允许访问规则，决定允许或拒绝用户对受控系统进行资源访问，控制力度为单个用户。网络访问控制、入侵防护以及内容过滤可以使用防火墙、IPS、边界安全网关等来实现上述功能要求。进行边界安全防护的首要任务是明确安全边界，各个区域的访问控制要通过防火墙来实现。4.3网络环境安全防护

网络环境安全防护对象包括公司全网网络和路由器、防火墙、交换机等基础网络和安全设备。对于国家电网公司各单位网络互联所涉及的网络安全问题，将从网络设备安全防护的角度进行考虑，涉及到二级与三系统间共用的网络设备、安全设备按二级要求就高防护。网络设备安全色括在公司内部支持基础网络和业务系统运行的网关设备、交换设备、安全设备等的安全防护，对于国家电网公司为各域均提供网络支撑服务的设备，按满足等级保护二级基本要求进行安全防护。

(1)结构安全

要保证主要网络设备的业务处理能力具备冗余空间,满足业务高峰期需要,保证接入网络和核心网络的带宽满足业务高峰期需要,提供关键网络设备、通信线路和数据处理系统的硬件冗余,因此,公司的核心设备以及主要链路均要达到双机热备用和链路冗余,主要链路需设置双链路。例如,内网的核心交换机采用双核(CISCO 6509),内网的双核交换机采用双线路链接营销系统域双核交换,内网的双核心采用双链路与服务器区汇聚交换设备相连。同时,各个设备的性能也要满足业务高峰期的要求。

(2)安全接入控制

基于网络设备的准入控制目前主要依赖如802.1X等控制协议,因此,可依托联软认证系统在全网实现802.1X控制。能够控制到非注册主机无法正常使用网络,同时利用北信源桌面管理系统实现移动存储管理和非法外联等管理。

(3)设备安全管理

《国家电网公司公SG186工程信息系统安全等级保护验收标准(试行)》要求：网络中所有网络设备需要开启SSH。对管理的数据流进行加密；其他安全设备如人融信网络卫士防火墙管理控制台默认使用SSL加密方式传输数据;启明星辰人清入侵防御系统管珅.默认采用加密方式传输。DPTECHIPS、绿盟漏洞扫描、汉景上网行为管理等均利用https方式进行登陆管理。

对登录网络设备的用户进行身份鉴别,对网络设备的管理员登录地址行限制。

口令必须具有一定强度、长度和复杂度并定期更换。长度不得小于8位字符串,要求是字母和数字或特殊字符的混合,用户名和口令禁止相同,所有的设备口令均符合要求设定较为复杂的Community控制字段,不使用Public、Private等默认字段。

口令要及时更新,要建立定期修改制度。其中系统管理员口令修改间隔不得超过3个月,并且不得重复使用前3次以内的口令。用户登录事件要有记录和审计,同时限制同一用户连续失败登录次数,一般不超过3次。

(4)安全弱点扫描

网络中部署绿盟极光漏洞扫描系统,定期对系统、网络设备、应用及数据库进行扫描,及时发现系统可能存在的漏洞,防止攻击者利用。

(5)安全事件审计

设定网络设备日志输出至专门的内网审计设备。(6)配置文件备份

重要网络设备及安全设备的配置均分两份存放于网络管理人员A、B角色个人主机上,保证在问题发生时能够快速恢复。

(7)网络业务信息流安全防护

信息流防护主要通过IPSEC等链路加密方式实现,防止网间通讯存在的数据窃取修改等问题,具体可使用防火墙中VPN功能实现。针对省市纵向网络的业务信息流,采用基于MPLS VPN的方式进行业务数据流划分。4.4主机与系统

应用服务器承载着公司的应用系统及业务数据,对应用服务器的安全应当从操作系统安全和数据库安全两个层面进行设计:(1)操作系统安全

操作系统足承载业务应用、数据库应用的基础载体,足业务应用安全的主要防线,一旦操作系统的安全性出现问题,将对业务系统及业务数据安全造成严重威胁,关于操作系统安全,主要通过如下安全措施完成：

操作系统基础防护：服务器采用一定的安全措施,主要包括补丁管理、网络防病毒系统部署、定期漏洞扫描和安全加固等。针对系统的安全加固,制定了相关要求,并针对Windows、Unix(AIX、Solaris、HP-UX、linux)等系统制定安全加固手册；

身份鉴别：通过口令策略配置加强其强壮性,并且口令必须具有一定强度、长度和复杂度并定期更换,长度不得小于8位字符串,且要求是字母和数字或特殊字符的混合,禁止用户名和口令相同。个人计算机必须设置开机口令和操作系统管理员口令,并开启屏幕保护中的密码保护功能；

访问控制：启用访问控制功能,依据安全策略控制用户对资源的访问；安全审计：开启服务器日志审计功能,将系统的日志统一发送到网康内网审计设备上。Windows服务器Event Log无法直接进行syslog输出,需借助安全管理平台的Windows桌面日志Agent实现；

入侵防范：在服务器上仅安装需要的应用程序,关闭业务应用正常运行所不需要的服务和端口,在确保系统稳定运行的基础上,保持操作系统补丁及时得到更新；

恶意代码防范：在内外网的所有系统中均安装防病毒软件,并及时更新防恶意代码软件版本和恶意代码库,在信息内网通过手动方式导入并进行分发。资源控制通过安全管押平台部署,可实现可主机的资源监控,了解CPU、硬盘、内存、网络等资源的使用状况,服务水平降低到预定的最小值应可进行报警并采取措施。系统备份制定系统备份计划,实现定期对操作系统及运行于操作系统之上的业务应用系统、数据库系统程序进行备份;定期或在操作系统环境、数据库、应用系统发生变更时进行备份恢复测试。

(2)数据库安全包括：

身份鉴别：使用用户名+静态口令认证方式的数据库系统。对不同操作用户,设置不同权限,以数据库不同用户进行操作。

访问控制：设置系统安全策略,分配权限严格控制用户资源访问权限。安全审计：安全审计依靠网康内网审计系统实现。网康上网行为管理是一款专业的硬件上网行为管理设备,可以提供专业的用户管理、应用控制、网页过滤、内容审计、流量管理和行为分析等功能。依靠这一设备的功能,可以有效增

强网络行为的管理。入侵防范：数据库系统要关闭不需要的服务,并保持数据库系统补r及时得到更新。

（3）桌面管理

企业级用户的员工每天在使用个人PC、笔记本电脑等终端设备进行办公。由于终端设备流动性大、位置分散、数量众多、难于管理,因此除了需要安装防病毒软件外,还需要进行终端级的防火墙控制、入侵检测、补丁管理,以更好地保障桌面终端的安全。有效地保障个人办公桌面终端的安全，也在很大程度上也降低了整个企业信息系统所面临的安全风险。公司桌面终端分为内网桌面终端与外网桌面终端,内网桌面终端用于信息内网的业务操作及信息处理,外网桌面终端用于外网信息访问。4.5应用系统防护

保障应用系统的安全性,需要对应用系统进行如下操作,这里重点防护—级系统域中的应用系统。（1）应用系统安全

应用系统进行安全加固：参照厂商提供的安全加固列表,对通用应用系统进行加固,如Oracle、Notes、Apache等。

应用系统链路应部署入侵防御设备进行定期漏洞扫描。己部署漏洞扫描产品定期对应用系统进行检测。

（2）身份认证机制

应用系统应当提供用户登陆身份认证功能，采用用户名/口令进行认证时,应当对口令长度、复杂度、生存周期进行强制要求，系统应提供用户身份标识唯一和鉴别信息复杂度检查功能,禁止口令在系统中以明文形式存储；系统应当提供制定用户登录错误锁定、会话超时退出等安全策略的功能。

用户权限及访问控制：要对权限的赋予和变更等制定严格的审核、批准、操作流程,要求权限变动经审核批准后方可执行或生效，依据权限最小化原则对用户赋予适当的权限，执行角色分离,禁止多人共用账号，并定期进行权限复核。应用系统采用访问控制功能,制定安全策略以管理访问相关主体、客体及访问类型、访问权限。

应用系统审计：应用系统本身幵发时需要实现系统审计能力,如用户登录时间、地点(IP)、操作等；系统日志应输出至日志审计平台。

（3）数据存储保密

提供本地数据备份与恢复功能,数据备份至少每人进行一次,备份介质应当场外存放;当在环境发生变更时或定期进行备份恢复测试,以保证所备份数据的可恢复;提供异地数据备份功能,利用通信网络将关键数据定时批量传送至备用场地;备份介质严格管理,防止未授权访问业务备份数据;采用硬件双机等冗余技术保证关键应用的可用性。5 结语

随着智能电网的发展，未来的信息安全可能要面临新的问题。智能电网从整体上可以看作是由电力网和信息网构成的相互依存复合网络，其中信息网络的安全及其对电力系统运行安全带来的风险不容忽视。未来智能电网将会融合更多的先进的信息安全技术，如可信计算、云安全等。本文提出的一些建议期望对智能电网信息安全防御起到一定的参考作用。

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LI Peng-ru（Shenyang Institute of Engineering，Graduate School，Liaoning Shenyang 110136）Summary：Smart grid is a highly automated, digital, information technology, interactive grid.As one of the most important things era applications, smart grid will bring great changes on people's work and life, but the smart grid openness and inclusiveness also decided it inevitably information security risks.Firstly, the article analyzes traditional grid information security , giving prevention programs, and then discusses the issue of information security

that smart grid may faces, including physical security, network security, data security and backup and recovery, etc., and proposes four principles of solving the information safety should be noted.finally, proposing protection programs from grade Fenwick, border security, network security and other aspects of the environment.Keyword：Smart grid；information security；Protection program

第五篇：智能电网关键技术的研究

智能电网关键技术的研究

511883 王重阳

（清华大学电力工程学院广州）

摘 要：本文对智能电网关键技术进行了具体阐述，主要是量测、通信、信息管理、调度、电力电子和分布式能源接入等方面。最后借助美国智能电网研究应用情况，对智能电网技术实现的功能进行了归纳和评述。

关键词：智能电网；关键技术；电力；电子；发展引言

智能电网并不是一个全新概念，它是随着技术发展和业务需要而逐步形成的，国内外相关研究机构很早就展开对智能电网领域的研究探索，各国政府和电网公司也开始将发展智能电网作为解决能源问题的良药。智能电网却无统一的定义，这个术语来自smart grid(可译为灵巧电网)，也有人称为intelligen t grid(智能电网).其实，智能电网不是一个特定的技术词汇，也不是一个“新技术领域”，它只是对现代电网的概括性的描述，主要侧重现代电网的两个基本特征:(1)主要的电气设备和电网的参数可以通过先进的双向信息通信系统，实施 灵活控制，保证电网安全经济运行;(2)供电方通过“智能配电设备”，向用户提供可靠、优质、个性化的电能供应，实施需求侧管理，节约资源。智能电网发展研究简介

世界经济发展与人类生存环境面临的形势：

环境：全球气候变化、自然灾害频发、污染严重、沙漠化、城市面临挑战、“高碳”经济、温室效应、冰川融化等;

能源：传统能源的日益短缺、新能源、可再生能拥、国家能源安全、可持续发展造福子孙后代„

技术：需要智能电网帮助电力行业推动技术创新，实现技术转型确保电力可靠供应.2.1 国外智能电网发展

早在2003年美国电力研究院（EPRI）就已经将未来电网定义为“智能电网”，同年6月，美国能源部输配电办公室发布的“Grid 2030：电力的下一个100年的国家设想”的报告描绘了美国未来电力系统的设想，并确定了各项研发和试验工作的分阶段目标。2004年美国Battelle研究所和IBM公司也先后提出自己对“智能电网”的理解。美国PJM（宾夕法尼亚—新泽西—马里兰互联电网）公司在2006年底完成的战略规划将智能电网建设作为其发展愿景。2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)宣布成为全美第一个智能电网城市，家庭用户可以和电网互动，了解实时电价，合理安排用电；同时电网还可以根据实际情况进行电力的实时调配，提高供电可靠性。

2001年意大利的电力公司就安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，欧洲其他国家也将智能网络作为一项革命进行推广。2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy)明确强调欧洲已经进入一个新能源时代，而智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。

其他国家也纷纷启动智能电网相关研究和建设规划。日本政府计划在与电力公司协商后，于2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验；韩国计划在2011年前建立一个“智能电网”综合性试点项目，届时能提高该国环保能源的能力；澳大利亚政府在最新的预

算案中已划拨1亿澳元用于智能电网建设。

2.2 国内智能电网发展

随着我国经济的快速发展，对电力的需求日益增强，而国内能源结构不合理、能源分布不均衡严重制约电力行业的发展。特高压电网解决了远距离、大容量输电问题，在一定程度上解决了能源输送问题，但“重电源轻电网”导致供电可靠性较低，同时网架结构薄弱则限制了新能源有效利用。为了解决这些问题，国内电网企业也开始寻求利用信息技术提高电网运营能力，而智能电网则是一个重要的研究方向。

2007年10月，华东电网正式启动了以提升大电网安全稳定运行能力为目的的智能互动电网可行性研究项目。2008年4月，在前期智能电网研究成果的基础上，华东电网启动高级调度中心项目群建设，该项目是智能电网建设蓝图“三步走”的第一阶段“巩固提升”的重点内容。

从2007年华北电网公司开始进行智能电网相关的研究和建设，致力于打造智能调度体系，为智能输电网奠定基础；建立企业级服务总线，搭建智能电网信息架构；超前研发清洁能源关键技术，做好可再生能源并网准备；结合客户信息采集系统，试点建设智能供电网。2009年华北电网将在前期工作的基础上，深度体会国网公司建设中国特色智能电网的概念、理论，结合华北特色大力建设智能电网，制定智能电网发展规划和实施方案，继续推进智能电网的研究和建设。

2009年初，国家电网公司启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等重要课题的研究。通过积极探索国内外智能电网技术发展动态，分析中国坚强智能电网技术需求，调研中国智能电网建设已有技术基础，揭示坚强智能电网的内涵与特征，制定了坚强智能电网总目标、技术框架体系与实施计划等。2009年5月21日，在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”，并公布了规划试点、全面建设、引领提升三阶段的建设方案。随后国家电网公司将智能电网技术作为2009年科技重点工作领域之一，研究方向的确定和研究框架项目的实施，将会使智能电网脱离概念炒作阶段，正式进入规划建设阶段。智能电网关键技术

我国数字化电网建设涵盖了发电、调度、输变电、配电和用户各个环节，包括：信息化平台、调度自动化系统、稳定控制系统、柔性交流输电，变电站自动化系统、微机继电保护、配网自动化系统、用电管理采集系统等。实际上，目前我国数字化电网建设可以算是智能电网的雏形。

总之，智能化电力设备最终的技术要求将达到：测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化及信息互动化。

3.1 参考量测技术

参数量测技术是智能电网基本的组成部件，先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，以供智能电网的各个方面使用。它们评估电网设备的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取、消除电费估计以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。

未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能有用户自行根据费率政策，编制时间表，自动控制用户内部电力使用的策略。

对于电力公司来说，参数量测技术给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支

持，包括功率因数、电能质量、相位关系（WAMS）、设备健康状况和能力、表计的损坏、故障定位、变压器和线路负荷、关键元件的温度、停电确认、电能消费和预测等数据。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务所用。

未来的数字保护将嵌入计算机代理程序，极大地提高可靠性。计算机代理程序是一个自治和交互的自适应的软件模块。广域监测系统、保护和控制方案将集成数字保护、先进的通信技术以及计算机代理程序。在这样一个集成的分布式的保护系统中，保护元件能够自适应地相互通信，这样的灵活性和自适应能力极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统。

3.2 智能电网通信技术

建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现。因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络—电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当这样的通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。

适用于智能电网的通信技术需具备以下特征：一是具备双向性、实时性、可靠性特征，出于安全性考虑理论上应是与公网隔离的电力通信专网。二是具备技术先进性，能够承载智能电网现有业务和未来扩展业务。三是最好具备自主知识产权，可具有面向电力智能电网业务的定制开发和业务升级能力。

作为国家电网公司从事骨干信息通信网络建设、运行管理的直属公司，国网信息通信有限公司高度重视智能电网建设工作，积极开展相关前期研究工作，并着力推进有关信息通信技术（ICT）的软硬件产品研发，开展新一代电力信息通信（ICT）网络模式研究,加快信息通信产业化发展。

电力客户用电信息采集系统是智能电网的重要组成部分，信通公司积极参与其中与信息通信专业相关的研究，向国家电网公司提交了通信专题技术报告。同时，积极推进产业化进程，进一步完善了用电信息采集主站软件平台、基于电力线宽带通信技术的采集器等产品。智能电网客户服务是智能电网用电环节的重要组成部分，是实现电网与客户之间实时交互响应，增强电网综合服务能力，满足互动营销需求，提升服务水平的重要手段。信通公司将智能电网客户服务试点分别设立在北京莲香园小区和阜成路95号院。其中，阜成路95号院试点以光纤入户为主要特点，以机顶盒和电视机为展现手段，实现三表抄收和查询、物业、配送、网络增值等一系列特色服务，体现出良好的交互性和智能化特色。

3.3 信息管理系统

智能电网中的信息管理系统应主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全等五个功能。

信息采集与处理。主要包括详尽的实时数据采集系统、分布式的数据采集和处理服务、智能电子设备(intelligent electronic device，IED)资源的动态共享、大容量高速存取、冗余备用、精确数据对时等。

信息分析。对经过采集、处理和集成后的信息进行业务分析，是开展电网相关业务的重要辅助工具。纵向包括“发电–输电–配电–需求侧”四级产业链业务分析和“国家–大区–省级–地县”四级电网信息分析。横向包括发电计划、停电管理、资产管理、维护管理、生产优化、风险管理、市场运作、负荷管理、客户关系管理、财务管理、人力资源管理等业务模块分析。

信息集成。智能电网的信息系统在纵向上要实现产业链信息集成和电网信息集成，横向上要实现各级电网企业内部业务的信息集成。

（4）信息显示。为各类型用户提供个性化的可视化界面，需要合理运用平面显示、三维动画、语音识别、触摸屏、地理信息系统(GIS)等视频和音频技术。

（5）信息安全。智能电网必须明确各利益主体的保密程度和权限，并保护其资料和经济利益。因此，必须研究复杂大系统下的网络生存、主动实时防护、安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。

3.4 智能调度技术

智能调度是智能电网建设中的重要环节，智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心，是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。

现有的调度自动化系统面临着许多问题，包括非自动、信息的杂乱、控制过程不安全、集中式控制方法缺乏、事故决策困难等。为适应大电网、特高压以及智能电网的建设运行管理要求，实现调度业务的科学决策、电网运行的高效管理、电网异常及事故的快速响应，必须对智能调度加以分析研究。

为加快推进智能电网调度技术支持系统总体设计和应用功能规范编写工作，国网电力科学研究院受国家电力调度中心委托，承担智能电网调度技术支持系统总体设计工作。2009年7月6日至18日，在国调中心带领下，国网电科院工作组顺利完成智能电网调度技术支持系统总体设计，并讨论确定智能电网调度技术支持系统功能规范体系，为一体化智能电网调度技术支持系统的快速有序建设提供指导。国网电科院工作组成员全程参与了智能电网调度技术支持系统基础平台和四大应用的总体设计，承担并顺利完成调度计划应用、安全校核应用和调度管理应用的功能流程和总体设计。

3.5 高级电力电子技术

电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术，节能效果可达10%～40%，可以减少机电设备的体积并能够实现最佳工作效率。目前，半导体功率元器件向高压化、大容量化发展，电力电子产业出现了以SVC为代表的柔性交流输电技术、以高压直流输电为代表的新型超高压输电技术、以高压变频为代表的电气传动技术，以智能开关为代表的同步开断技术，以及以静止无功发生器、动态电压恢复器为代表的用户电力技术等。

柔性交流输电技术是新能源、清洁能源的大规模接入电网系统的关键技术之一，将电力电子技术与现代控制技术相结合，通过对电力系统参数的连续调节控制，从而大幅降低输电损耗、提高输电线路输送能力和保证电力系统稳定水平。

高压直流输电技术对于远距离输电、高压直流输电拥有独特的优势。其中，轻型直流输电系统采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，使中型的直流输电工程在较短输送距离也具有竞争力。此外，可关断器件组成的换流器，还可用于向海上石油平台、海岛等孤立小系统供电，未来还可用于城市配电系统，接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。轻型直流输电系统更有助于解决清洁能源上网稳定性问题。

高压变频技术最大的优点是节电率一般可达30%左右，但缺点是成本高，并产生高次谐波污染电网。同步开断(智能开关)技术是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。目前，高压开关大都是机械开关，开断时间长、分散性大，难以实现准确的定相开断。

实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。

3.6 分布式能源接入技术

智能电网的核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，可对电网与用户用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。

分布式电源（DER）的种类很多，包括小水电、风力发电、光伏电源、燃料电池和储能装置（如飞轮、超级电容器、超导磁能存储、液流电池和钠硫蓄电池等）。一般来说，其容量从1kW到10MW。配电网中的DER由于靠近负荷中心，降低了对电网扩展的需要，并提高了供电可靠性，因此得到广泛采用。特别是有助于减轻温室效应的分布式可再生能源，在许多国家政府政策上的大力支持下，迅速增长。目前，在北欧的几个国家，DER已拥有30%以上的发电量分额。在美国DER目前只占总容量的7%，而预期到2020年时这一份额将达25%。

大量的分布式电源并于中压或低压配电网上运行，彻底改变了传统的配电系统单向潮流的特点，要求系统使用新的保护方案、电压控制和仪表来满足双向潮流的需要。然而，通过高级的自动化系统把这些分布式电源无缝集成到电网中来并协调运行，将可带来巨大的效益。除了节省对输电网的投资外，它可提高全系统的可靠性和效率，提供对电网的紧急功率和峰荷电力支持，及其他一些辅助服务功能，如无功支持、电能质量改善等；同时，它也为系统运行提供了巨大的灵活性。如在风暴和冰雪天气下，当大电网遭到严重破坏时，这些分布式电源可自行形成孤岛或微网向医院、交通枢纽和广播电视等重要用户提供应急供电。小结

本文对智能电网的发展过程及国内外现状作了论述和分析，而且详细论述了智能电网各项关键技术如调度、输电、变电、配电、用电等领域，信息技术领域、数字化变电站技术等，提出了智能电网技术发展是一个渐进的过程。鉴于中国经济和电力负荷的高速发展，能源和负荷分布不均，发展特高压电网及其它各级电网是目前中国电网建设的重点，所以对此必须密切跟踪和深入研究。

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