翟宇飛 孫喜林

摘要：智能電網(wǎng)的本質(zhì)是運行在高冗余電力一次硬件基礎(chǔ)上的，基于全輸配送電系統(tǒng)大數(shù)據(jù)支持下的，高度自主化運行的電網(wǎng)系統(tǒng)。近年來，隨著對不可再生能源的大量開采，不可再生能源臨近枯竭，同時使用傳統(tǒng)能源造成的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重。僅僅依賴攫取不可再生能源以促進(jìn)中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方式顯然已不符合現(xiàn)如今中國的國情，以石油和煤炭為核心的化石能源時代注定在不遠(yuǎn)的將來宣告結(jié)束，新能源和化石能源互補(bǔ)的“混合能源時代”是中國在未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中要面臨的新時代。為了適應(yīng)即將到來的“混合能源時代”，中國亟需以新一輪技術(shù)革命、產(chǎn)業(yè)革命為支點，用更為科學(xué)的、環(huán)保的、可持續(xù)的發(fā)展模式來替代以往粗放的發(fā)展模式。因此，為了保證電力系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中繼續(xù)發(fā)揮中流砥柱的作用，智能電網(wǎng)在中國迅速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：中國;智能電網(wǎng);發(fā)展

引言

目前，智能電網(wǎng)處于不斷發(fā)展完善的階段。國家為了促進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，對電網(wǎng)建設(shè)項目給予了諸多政策支持，但推進(jìn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵在于電力通信技術(shù)的運用。與發(fā)電和輸電網(wǎng)相比，配電網(wǎng)更為復(fù)雜，其通過降低輸電電壓以滿足用戶的需求并直接與各種終端用戶相連，完成了從發(fā)電到用電的最后一步。配電網(wǎng)的功能和職責(zé)決定了其運行機(jī)制的復(fù)雜性。目前我國配電網(wǎng)由于整體以輻射式、單環(huán)網(wǎng)居多等原因還存在可靠性低、網(wǎng)損高、無法實現(xiàn)實時控制等缺點。這就需要更精確的故障診斷方法來提高配電網(wǎng)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量、維護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定、減少系統(tǒng)能量損失。

1智能電網(wǎng)的背景和定義

隨著社會的快速發(fā)展與進(jìn)步，傳統(tǒng)電網(wǎng)越來越不能滿足人們的日益增長的需求。因此，在電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸時期，亟需一個能夠集能源資源開發(fā)、輸送技術(shù)，傳統(tǒng)電網(wǎng)已有的發(fā)電、輸電、配電、售電功能，以及對終端用戶各種電氣設(shè)備和其他用能設(shè)施連接共享信息的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)為一體的智能系統(tǒng)，這種智能系統(tǒng)在提高能源利用效率的同時還兼顧環(huán)境保護(hù)。在這種情況下，智能電網(wǎng)的概念應(yīng)運而生。由于各國和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r不同，對建立智能電網(wǎng)的目標(biāo)也存在差異，因此到目前為止對智能電網(wǎng)尚未有一個世界范圍內(nèi)的定義。現(xiàn)階段中國智能電網(wǎng)建設(shè)的主要目標(biāo)是協(xié)調(diào)各級電網(wǎng)，優(yōu)化電力資源配置，最大限度提高電力資源利用效率，但在智能電網(wǎng)深度建設(shè)方面，與其他國家和地區(qū)還有一定差距。

2智能電網(wǎng)基本信息

2.1基于編碼策略的電網(wǎng)假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測

信息技術(shù)和通訊技術(shù)的深入應(yīng)用使得傳統(tǒng)電力系統(tǒng)逐漸發(fā)展為智能電網(wǎng)。先進(jìn)計量基礎(chǔ)設(shè)施和用電需求管理等多種監(jiān)控單元組的應(yīng)用使得能源利用率大大提高，但與此同時，系統(tǒng)封閉性的打破也給智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全帶來了新的威脅。虛假數(shù)據(jù)注入攻擊（FDIA）通過篡改監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)收集到的觀測數(shù)據(jù)，造成狀態(tài)估計結(jié)果的偏移，并且可以規(guī)避目前的不良數(shù)據(jù)檢測（BDD）機(jī)制。由于狀態(tài)估計為能源管理系統(tǒng)（EMS）中運行的核心步驟之一，其結(jié)果將會被用于EMS的其他步驟中，例如BDD、傳輸穩(wěn)定性分析等，因而該類攻擊對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全造成了嚴(yán)重的威脅。因此，為了提高智能電網(wǎng)的可靠性，對于FDIA檢測方法的研究無論是對于理論還是現(xiàn)實都有著十分重要的意義。

2.2配電網(wǎng)智能故障診斷

智能電網(wǎng)的通信主要采用光纖進(jìn)行信息傳輸，電力線載波、衛(wèi)星、微波等是輔助通信傳輸?shù)闹饕侄?。智能電網(wǎng)是電力流和信息流雙向的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是在原有的電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新而發(fā)展起來的，通信能力的提高和通信方式的多樣性極大地提升了智能電網(wǎng)通信的水平，WiFi、WLAN、4G、5G和光纖等通信通過與運營商公網(wǎng)的融合實現(xiàn)了全國電力資源共享，逐步擴(kuò)大服務(wù)范圍。電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)雙向電力信息流的傳輸方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。電力通信技術(shù)通過對智能設(shè)備的信息采集，運用智能化技術(shù)把復(fù)雜的多系統(tǒng)融合成技術(shù)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)采用電力通信技術(shù)有利于智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，且能夠?qū)崟r監(jiān)控電力系統(tǒng)的狀態(tài)。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，基于電力通信技術(shù)和智能化技術(shù)的智能電網(wǎng)會第一時間將故障信息反饋給電網(wǎng)管理者，使電力系統(tǒng)更便于管理者進(jìn)行控制。

2.3智能電網(wǎng)中基于密鑰生成的物理層安全技術(shù)

智能電網(wǎng)涉及泛在的環(huán)境感知、嵌入式計算、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程，其中無線通信是非常重要的組成部分，網(wǎng)絡(luò)底層的數(shù)據(jù)傳輸、控制信令、導(dǎo)航信號都需要依賴于無線信號作為載體。因此，無線鏈路和無線網(wǎng)絡(luò)的安全可靠在智能電網(wǎng)中至關(guān)重要。然而，無線信道的開放性和電磁信號傳播的廣播特性給智能電網(wǎng)帶來了嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上的無線通信安全主要依靠密碼學(xué)在信息層面進(jìn)行信源加密來避免信息泄露或者直接移植有線通信系統(tǒng)中的高層安全協(xié)議。此類安全措施無疑會帶來較高的計算復(fù)雜度和能耗，而且，密鑰的分發(fā)、存儲和管理等過程也會帶來巨大的開銷。幸運的是，物理層安全提供了一種低復(fù)雜度的解決方案，它充分利用了無線信道固有的特征來保障無線通信安全，可以作為傳統(tǒng)高層安全措施在物理層的互補(bǔ)手段，為無線安全提供雙重保證。密鑰生成是物理層安全領(lǐng)域的一個重要分支：通過提取無線信道本質(zhì)特征生成密鑰，可以有效避免傳統(tǒng)密鑰技術(shù)的密鑰分發(fā)和管理等復(fù)雜環(huán)節(jié)，以及密鑰本身傳輸?shù)陌踩珕栴}。

結(jié)語

總之，未來分布式電源想要大規(guī)模普及主要涉及到兩個方面，其一是分布式電源設(shè)備本身，既要保證風(fēng)力和光伏發(fā)電設(shè)備的小規(guī)?；?，以方便終端用戶的安裝，又要保證設(shè)備的發(fā)電效率是未來中國分布式電源設(shè)備制造企業(yè)研究的方向;其二，要讓終端用戶從中受益，大范圍設(shè)備的安裝才可以順利進(jìn)行。在新老電網(wǎng)的過渡方面，目前中國特高壓線路的建設(shè)數(shù)量還不能滿足智能電網(wǎng)建設(shè)的需求，加快特高壓線路的建設(shè)，最終使大量的特高壓線路連接成堅強(qiáng)的特高壓網(wǎng)絡(luò)，是堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。最后，加強(qiáng)對智能電網(wǎng)的宣傳，建設(shè)更多的智能電網(wǎng)示范工程，讓用戶參與到建設(shè)中來，對于智能電網(wǎng)概念的推廣有積極作用。

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