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电气安全监测与保护、电能质量优化及工业自动化领域

看重点!薛禹胜院士对“两网”融合的进一步思考!

随着讨论和认识的深入,业内人士进一步通过功能框架及具体案例理清了两网任务的科学划分;提出在开放的互联网与坚强的智能电网之间增加缓冲环节,实现互联网数据及专用网数据在进入内网前的安全清洗与边缘计算。由互联网及缓冲网共同组成了电力物联网,不但继承了互联网的泛在性,同时也大大减少了与内网交互的数据流量及入侵风险,使综合能源系统兼蓄智能电网的高度可靠性与人-机-物互联的开放性。


国网公司寇伟董事长在2019年工作报告中提出:一方面持之以恒地建设运营好坚强的智能电网(SG);另一方面,实现万物互联的泛在的电力物联网(IOTE)。


一、电力转型对能源安全与环境至关重要。


二、电力系统是能源链的核心环节,长期来依靠了其上下游支撑而保持平稳运行。



三、电力系统是能源链的核心环节,但并非其全部。


四、在大规模的清洁替代及电能替代下,智能电网必须融入智慧能源。




在市场环境下,不能忽视参与者的知情权及参与权。


然而,社会大数据的信息源往往轻易受Cyber攻击,故不能直接进入SG的内网。


电力(能源)系统不可回避的技术责任与社会责任。



缓冲网贯通了坚强的智能电网与开放的互联网。



缓冲网利用Internet与SG对响应速度要求上的差别,付出额外的时滞来换取信息安全防御的可行性。


1、CPS in Things of Energy通过与Internet的接口,间接地获得了高开放性。


――loTE采集信息源达不到要求的厂站外部物体及非授权人员的数据;

――在非授权数据的风险在接口中得到控制后才接入loTE,其代价是响应的时滞。

 

2、SG通过与CPS in Things of Energy的接口,间接地与社会交互


――进一步的信息安全措施使进入SG的数据达到内网的信息安全标准;

――其代价是时间响应的进一步时滞。


3、两个接口及其之间的信息缓冲区(即IoTE)成为信息安全的枢纽。


――以响应的时滞来换取信息安全,其时滞小于CISSE可承担的值可以采用更多,更强大,但也更耗时的信息安全措施;


――通过工业专用网采集的人员及物体的信息,比Internet的可信度高,可考虑直接接入信息缓冲区。


4、IoTE中的边缘分析环节的作用


――只需要向SG传递知识提取后的少量信息,缩短了响应时滞;

――减小SG的信息处理量;

――提高信息可靠性。


五、能源转型需要极为可靠又充分开放的CPSSE的支撑,封闭的SG与欠安全的Internet均无法独自满足要求。


六、智能电网的本身就是CPS,只是不能直接开放。


两网间的信息交流:


两网各自的任务必须科学划分。


1、IoTE获取的数据来自Internet上的社会终端(经过安全接口),不能完全保证信息安全的工业终瑞,以及智能电网发布的数据等。


2、 loTE的任务有:对Internct上传数据的信息安全处理,及处理与社会相关的综合能源服务,例如业扩接入、清洁能源替代、电能替代、电动汽车和岸电、装表接电、远程检查、计量管理、负控采集,配电抢修、95598服务、节能减排、需求响应、反窃电等边缘计算等,将有助SG的综合性信息经过安全接口上传给内网。


3、SG获取的数据来自:厂站内的授权终端(经过内网),经过安全接口与IoTE交互


4、SG原有任务及其扩展,与IoTE的任务互补,没有重叠。


5、智能电网与电力物联网深度融合后的应用。


七、能源(电力)领域中的信息物理社会系统。


SE及IoTE都可纳入信息物理系统(CPS)的理念。


――通过信息采集-知识提取-决策支持环节, 强调信息与物理系统的深度融合;


――智能电网(SG)或智慧能源(SE)是能源领域中的CPS, 即CPS in Energy;


――电力物联网(IoTE)是物/物,人/物,人/人交互的CPS,即CPS in Social Things of Energy;


――需要明确两网的分工,并构建统领两者的技术框架,以利于其协同发展。



从正在研究的部分案例看两网的融合:






八、恢复控制过程中要与大量社会人员与物体交互。


▪采集广义环境中可能受到代码污染的数据;


▪对黑启动及救灾能力的实时掌提与调度;


▪恢复控制方案的沙盘推演;


▪应急处置的突发性、复杂多变、紧迫性、弱经济性;


――不完备信息的应对;

――对工程抢修资源;(人力、物力、备品备件)的实时优化调度;

――对教灾人员本身安全的监控;

――应急通信组网。


▪不确定性带来的各种风险;


▪与SG多道防线自适应决策的协调;


▪分布自治特性和集中协调的交互。


九、必须在对象、信息及时间等多维度上拓展。


▪从物理系统拓展到社会系统;

▪从专用网拓展到互联网、物联网、社交网络;

▪从忽视博弃行为的影响拓展到计入博弈行为;

▪从文本数据拓展到各种非文本数据;

▪从因果数据拓展到统计数据;

▪从时间断面数据拓展到时间序列数据。


十、结论

▪能源研究的发展趋势


――将智能电网的研究融入到对综合能源的研究;

――建立CPSS in Energy(能源的信息-物理-社会系统)的研究框架。


▪能源转型强调服务,必须要与大量的社会人员及物体交互;


――充分的开放性,意味着面对大量不安全信息,不能直接进入SG;

――对未经授权终端发出的大量数据,必须在缓冲区中清洗;

――数据驱动、模型驱动、行为驱动的融合。


▪SG是可靠的CPS,但封闭;IoTE是开放的CPSS,但易受攻击;


▪SG融合IoTE成为既可靠又开放的SPSSE


――SG处理安全的数据终端;IoTE处理安全性不够的数据终端;

――两者有明确的区分。


▪大数据思维是各种数据共享,并从中提取知识的方法论。


――统计分析、行为分新与模型分析需要深度融合;

――研究型式的融合应该是数据融合理念的合理延伸。