智能电网跨域安全通信服务模型设计与实现

摘要

智能电网设备的互操作性在增强了变电站间通信和资源共享便捷性的同时，也给变电站的通信系统带来了新的安全挑战和威胁。一方面，由于各个变电站之间的安全通信策略是先于互操作执行之前设置好的，如何保证在提高变电站间的互操作过程中不给变电站带来二次安全威胁是一个广受关注的问题。另一方面，变电站在进行跨域互访问时，变电站的授权不再由其站内资源管理独自决定，而是依靠电力系统中多个数字化变电站共同决策，变电站面临的安全问题将变得更为严峻。因此，保障智能电网跨域安全通信是实现数字化变电站系统互操作性的重要基础。本文从以下方面进行了相关研究工作：
　　(1)分析了数字化变电站互操作性的机制和技术所产生的安全问题，研究了数字化变电站跨域互操作中的安全需求。
　　(2)通过研究智能 Agent安全通信的相关技术，分析了现有变电站安全模块和跨域互操作过程中存在的问题，并利用Agent技术设计了一种基于ECC加密技术的智能变电站Agent安全通信模块IASCM（Intelligent Agent security communication model）及其实现方案。
　　(3)基于多Agent技术和IASCM安全通信模块，提出了一种更加灵活的智能变电站间互操作安全通信服务模型（Substation across interoperability safety communication framework，SAISCF），并给出了该多代理系统详细的设计原理和实现方案。
　　(4)基于JADE和java平台开发了实验仿真系统，对本文提出的IASCM安全模块和变电站跨域互操作安全通信模型互操作安全通信模型进行了性能仿真测试。
　　最后本文以数字化变电站站间闭锁互操作为应用实例，基于SAISCF构建了站间闭锁互操作实验系统，成功验证了本文提出的SAISCF安全互操作模型设计的正确性和可靠性。本文的工作完全遵循IEC61850标准的相关定义和互操作规范，便于工程实现和推广应用。

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第1章 绪论

1.1 研究背景目的及意义

1.2 数字化变电站间多域间互操作安全研究现状

1.3 本文的研究内容和研究方法

1.4 论文的主要工作安排

第2章 数字化变电站通信系统关键技术研究

2.1数字化变电站及IEC 61850标准

2.2 数字化变电站间通信系统及安全需求分析

2.3 变电站间闭锁操作时所需的进行的互操作

2.4 智能电网中的Agent技术

2.5 本章小结

第3章 基于Agent技术的数字化变电站安全通信模块设计

3.1 变电站安全模块及跨域通信存在的问题

3.2 IASCM安全通信模块设计

3.3 IASCM的身份认证

3.4 IASCM模块的安全性能与特点分析

3.5 本章小结

第4章 基于IASCM和RBAC的变电站间跨域安全通信模型设计

4.1 SAISCF模型设计

4.2 SAISCF模型中Agent安全通信模块

4.3 RBAC管理Agent设计

4.4 风险管理Agent

4.5 角色映射Agent

4.6 安全性能综合分析

4.7 本章小结

第5章 仿真实验

5.1 JADE平台简介

5.2 实验仿真系统开发测试环境

5.3 实验仿真系统设计

5.4 IASCM实验仿真及结果分析

5.5 SAISCF跨域安全通信模型实验仿真

5.6 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的项目