通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡系統(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備和其他用能設施連接在一起，通過智能化控制，提高能源利用效率和保障能源供應**，這就是智能電網(wǎng)思想的起源[1]。

關于智能電網(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;能快速響應電力企業(yè)業(yè)務需求;具有智能化的通信架構(gòu)，以實現(xiàn)實時、**和靈活的信息流管理，并為用戶提供可靠、經(jīng)濟的電力服務。

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、用過程當中。智能電網(wǎng)在開放系統(tǒng)和共享信息模式的基礎上，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)從設備功能上可以分為4個層次，分別是基礎硬件層、感知測量層、信息通信層和調(diào)度運維層[4]。

(1)基礎硬件層

基礎硬件主要分布在“發(fā)、輸、配、用”4個環(huán)節(jié)中。發(fā)電涵蓋風電、分布式電源、光伏電源、接入電源等;輸電涵蓋互濟、超導、特高壓、網(wǎng)架等;配電涵蓋微網(wǎng)、虛擬電廠、**電表設施等;用電涵蓋電器、用電自動控制設備、分布式電力供應站、電力儲能設備等。

(2)感知測量層

感知測量層主要通過智能測控設備來實現(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，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、能量管理、無線網(wǎng)絡、數(shù)字移動通信以及光纖通信等領域，能夠?qū)崿F(xiàn)實時控制、信息和數(shù)據(jù)交換，以保障達到*佳的系統(tǒng)可靠性、*好的資產(chǎn)利用率，實現(xiàn)*高的**性。

(4)調(diào)度運維層

智能電網(wǎng)的災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**管理控制，因此需要與人工智能技術相結(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)等形式的設計將融入到系統(tǒng)建設中。系統(tǒng)可以被用來實施分布式?jīng)Q策控制，也可以進行集中協(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支撐。

在智能電網(wǎng)中，數(shù)字化、網(wǎng)絡化、信息化技術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**技術的分析將主要圍繞這3層展開。

1 智能電網(wǎng)的信息**需求

智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)時代*重要的應用之一，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**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)濟上的損失，更會危及到人身和社會**。因此，智能電網(wǎng)的信息**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**需求主要包括物理**、網(wǎng)絡**、數(shù)據(jù)**及備份恢復等方面。

 

(1)物理**

智能電網(wǎng)的物理**是指智能電網(wǎng)系統(tǒng)運營所必需的各種硬件設備的**。這些硬件設備主要包括智能計、測量儀器在內(nèi)的各類型傳感器，通信系統(tǒng)中的各種網(wǎng)絡設備、計算機以及存儲數(shù)據(jù)的各種存儲介質(zhì)。物理**主要指保證硬件設備本身的**和智能電網(wǎng)系統(tǒng)中其他相關硬件的**，是智能電網(wǎng)信息**控制中的重要內(nèi)容。物理**的防護目標是防止有人通過破壞業(yè)務系統(tǒng)的外部物理特性以達到使系統(tǒng)停止服務的目的，或防止有人通過物理接觸方式對系統(tǒng)進行入侵。要做到在信息**事件發(fā)生前和發(fā)生后能夠執(zhí)行對設備物理接觸行為的審核和追查。

(2)網(wǎng)絡**

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基礎上，智能化的通信網(wǎng)絡架構(gòu)的智能電網(wǎng)應具有較高的可靠性。該通信網(wǎng)絡必須具備二次系統(tǒng)**防護方案。防護的原則是：**分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離、縱向認證。根據(jù)這個原則，智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡可劃分為4個分區(qū)：**區(qū)I(實時控制區(qū))、**區(qū)II(非控制生產(chǎn)區(qū))、**區(qū)III(生產(chǎn)管理區(qū))、**區(qū)IV(管理信息區(qū))。其中，**區(qū)I、**區(qū)II和**區(qū)III之間必須采用經(jīng)相關部門認定核準的電力專用**隔離裝置，必須達到物理隔離的強度。網(wǎng)絡縱向互聯(lián)時，互聯(lián)雙方必須是**等級相同的網(wǎng)絡。要避免**區(qū)縱向交叉，同時在網(wǎng)絡邊界要采用邏輯隔離。信息系統(tǒng)網(wǎng)絡運行過程中要充分利用防火墻、虛擬專用網(wǎng)，采用加密、**隔離、入侵檢測以及網(wǎng)絡防殺病毒等技術來保障網(wǎng)絡**。

(3)數(shù)據(jù)**及備份恢復

在智能電網(wǎng)中，數(shù)據(jù)**的含義有兩點：其一，數(shù)據(jù)本身的**。即采用密碼技術對數(shù)據(jù)進行保護，如數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)完整性保護、雙向強身份認證等。其二，數(shù)據(jù)防護的**，即采用信息存儲手段對數(shù)據(jù)進行主動防護，如通過磁盤陣列、數(shù)據(jù)備份、異地容災以及云存儲等手段保證數(shù)據(jù)的**。

智能電網(wǎng)整體的信息**不能通過將多種通信機制的**簡單疊加來實現(xiàn)。除了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的信息**問題之外，智能電網(wǎng)還會面臨由多網(wǎng)融合引發(fā)的新的**問題[5-7]。

(1)感知測量節(jié)點的本地**問題

由于智能電網(wǎng)中的智能設備可以取代人來完成一些復雜、危險和機械的工作，所以智能電網(wǎng)的感知測量節(jié)點多數(shù)部署在無人監(jiān)控的環(huán)境中。攻擊者可以輕易地接觸到這些設備，從而對他們造成破壞，甚至通過本地操作更換機器的軟硬件。

(2)感知網(wǎng)絡的傳輸與信息**問題

感知測量節(jié)點通常情況下功能**、能量存儲有限，使得復雜的**保護技術無法應用。而智能電網(wǎng)的感知網(wǎng)絡形式多樣，從功率測量到穩(wěn)壓監(jiān)控，再到電價實時控制，它們的數(shù)據(jù)傳輸沒有特定的標準，所以沒法提供統(tǒng)一的**保護體系。

(3)核心通信網(wǎng)絡的傳輸與信息**問題

核心通信網(wǎng)絡具有相對完整的**保護能力。但是由于智能電網(wǎng)中節(jié)點數(shù)量龐大，且以集群方式存在，因此會導致在數(shù)據(jù)傳播時，由于大量機器的數(shù)據(jù)發(fā)送使網(wǎng)絡擁塞，產(chǎn)生例如拒絕服務攻擊等一系列**威脅。此外，現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的**架構(gòu)都是從人與人之間通信的角度設計的，并不適用于機器之間通信。簡單套用現(xiàn)有**機制不符合智能電網(wǎng)的設備之間的邏輯關系。

(4)智能電網(wǎng)業(yè)務的**問題

由于智能電網(wǎng)中的設備可能是先部署后連網(wǎng)，同時又會面臨無人看守的情況，所以如何對智能電網(wǎng)中的設備進行身份認證和業(yè)務配置就成了難題。龐大且內(nèi)部多樣化的智能電網(wǎng)需要一個強大而統(tǒng)一的信息**管理平臺來統(tǒng)一管理，否則獨立化的子平臺會被各式各樣的智能電網(wǎng)應用所淹沒。另外，如何在對智能電網(wǎng)中設備的日志等**信息進行管理的同時，不破壞通信網(wǎng)絡與業(yè)務平臺之間的信任關系也是必須研究的問題。

 

未來的信息**技術必須要與智能電網(wǎng)信息通信系統(tǒng)相互融合，而不僅僅是簡單的集成。在制訂智能電網(wǎng)標準的時候就需要考慮到可能存在的各種信息**隱患，而不能先制訂標準再去考慮信息**，否則就會重蹈互聯(lián)網(wǎng)的覆轍。

未來智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應用，將會融合更多的先進的信息**技術，如可信計算、云**等。智能電網(wǎng)將會發(fā)展成基于可信計算的可信網(wǎng)絡平臺。智能電網(wǎng)中的可信設備通過網(wǎng)絡搜集和驗證接入者的完整性信息，依據(jù)**策略對這些信息進行評估，從而決定是否允許接入，以確保智能電網(wǎng)的**性。同時，可信計算還可以協(xié)助智能電網(wǎng)建立合理的用戶控制策略，并依據(jù)用戶的行為分析數(shù)據(jù)來建立統(tǒng)一的用戶信任管理模型。智能電網(wǎng)還將會融合云**技術，借助于云端的數(shù)據(jù)信息，在病毒未危害到設備時就提前阻止危害發(fā)生。云端數(shù)據(jù)信息的實時更新將會是物聯(lián)網(wǎng)時代應對病毒的有效手段。