應(yīng)用背景

隨著智能化設(shè)備、通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新能源或者分布式的電力智能化設(shè)備接入到我們的電力網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，電網(wǎng)運(yùn)行人員需通過(guò)比現(xiàn)有電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)更強(qiáng)的通訊網(wǎng)絡(luò)才能完成對(duì)電網(wǎng)中海量的電力智能化設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊并控制；另外專(zhuān)用的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也不可避免的會(huì)受到來(lái)自通訊及互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的安全性攻擊及挑戰(zhàn)，目前的專(zhuān)用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)難以應(yīng)對(duì)。故由此可知，對(duì)我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)，使用信息物理融合的實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)研究、分析并最終規(guī)避信息通信領(lǐng)域的威脅勢(shì)在必行。

概述

針對(duì)以上背景，上?？屏洪_(kāi)發(fā)的基于CPS的電力系統(tǒng)信息物理融合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，該平臺(tái)結(jié)合先進(jìn)電力仿真系統(tǒng)RT-LAB大型電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真設(shè)備和OPNET通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)仿真設(shè)備的混合仿真平臺(tái)，提供了一個(gè)用于信息物理混合仿真和電力安全攻防的仿真平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)電力CPS和電力安全攻防的快速驗(yàn)證為電力系統(tǒng)整體安全測(cè)試和關(guān)鍵設(shè)備測(cè)試提供了有效途徑。

組成與功能

該信息物理融合仿真平臺(tái)包含RT-LAB電力實(shí)時(shí)仿真部分，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)仿真部分：RT-LAB電力實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)完成電力系統(tǒng)部分的實(shí)時(shí)仿真，同時(shí)RT-LAB可以和外部的實(shí)際或仿真電力智能設(shè)備互聯(lián)及數(shù)據(jù)交互； OPNET程序完成電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)仿真，同時(shí)OPNET可以和外部的實(shí)際或仿真的控制中心、變電站通訊控制設(shè)備互聯(lián)及數(shù)據(jù)交互。

系統(tǒng)模塊

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

信息物理系統(tǒng)安全演練：

該信息物理融合仿真平臺(tái)不僅可以按照同一時(shí)間基準(zhǔn)同步地完成電力系統(tǒng)及電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的實(shí)時(shí)仿真，同時(shí)還可以仿真出在真實(shí)世界中在信息和物理范疇實(shí)際存在的各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)攻擊和偶然性的電力事故。

數(shù)據(jù)虛擬化：

該仿真平臺(tái)可容易的分類(lèi)出用戶(hù)所關(guān)心的各類(lèi)數(shù)據(jù)，幫助用戶(hù)明確在平臺(tái)中每一步的實(shí)時(shí)仿真中系統(tǒng)發(fā)生了什么，有效的觀察并記錄每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攻擊的全部流程，評(píng)估系統(tǒng)的安全預(yù)防措施是否有效。

兼容性：

該仿真平臺(tái)為客戶(hù)提供了一個(gè)信息物理融合的測(cè)試環(huán)境，可從信息和物理兩個(gè)角度評(píng)估每一個(gè)智能電力設(shè)備的工作狀態(tài)。

靈活性：

該仿真平臺(tái)可以很方便的更改所仿真的電力系統(tǒng)的拓?fù)浜碗娏φ{(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼巴ㄓ崊f(xié)議，從而可以幫助用戶(hù)各類(lèi)不同結(jié)構(gòu)的耦合的電力信息物理系統(tǒng)的仿真和各類(lèi)不同工況（包括電力系統(tǒng)故障工況和網(wǎng)絡(luò)遭到攻擊的工況）的仿真。

應(yīng)用案例

電力通訊網(wǎng)絡(luò)安全攻防對(duì)抗靶場(chǎng)

我公司為某單位的網(wǎng)絡(luò)安全攻防年度決賽提供了一套GCPS融合仿真平臺(tái)。該平臺(tái)模擬了西部某大型風(fēng)場(chǎng)通過(guò)柔性高壓直流輸電到某東部負(fù)荷中心的電力系統(tǒng)的數(shù)字仿真場(chǎng)景，包含了12個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)、MMC柔性直流輸電、繼電保護(hù)裝置、風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和一套SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)分別建立在12臺(tái)虛擬仿真機(jī)上。比賽模擬的靶場(chǎng)場(chǎng)景和風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控的界面如下圖所示：

該攻防比賽由12組選手參加，分別對(duì)12套風(fēng)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊和防守，按照攻擊成功的速度判定比賽結(jié)果。這套信息物理融合系統(tǒng)不僅模擬了風(fēng)電場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信和監(jiān)控系統(tǒng)，并且有準(zhǔn)確的電力系統(tǒng)模型，可以真實(shí)反映被攻擊成功后風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀況，給電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)安全提供了非常逼真的演練平臺(tái)。