電力系統(tǒng)信息物理融合仿真平臺解決方案

概述

在數(shù)字化和智能化發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)逐漸發(fā)展成為由信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)融合構成的信息物理系統(tǒng)（cyber physical system，CPS）。隨著能源互聯(lián)網、智能配電網和主動式配電網的發(fā)展，電力系統(tǒng)的信息物理交互越來越重要。而且電力信息物理融合系統(tǒng)（Grid cyber physical system，GCPS）中有大量的繼電保護控制、監(jiān)控設備等二次設備，同時信息鏈路傳輸、信息完整性保護、信息安全性檢測、信息防御技術等也是重中之重，任何一個微小的安全問題都可能導致嚴重的后果。

科梁提供的這套電力系統(tǒng)信息物理融合仿真平臺基于國際領先的電力系統(tǒng)實時仿真平臺，并與電力系統(tǒng)網絡通信仿真無縫連接，易擴展的功率或信號接口方便與客戶設備完成聯(lián)合測試，可仿真電力系統(tǒng)多種信息攻擊技術、演練信息安全防護及檢測方案，為將來物理信息高度融合的電力系統(tǒng)的通訊網絡安全提供有效的開發(fā)、測試、演練的平臺。

系統(tǒng)原理和組成

電力系統(tǒng)信息物理融合仿真平臺如圖1所示：

圖1 電力系統(tǒng)信息物理融合仿真平臺原理圖

電力系統(tǒng)信息物理攻防仿真平臺由六部分構成：

1、電力仿真系統(tǒng)：由電力系統(tǒng)（包括發(fā)電、輸電、變電和配變）電磁暫態(tài)實時仿真組成；

2、二次仿真系統(tǒng)（可直接替換真實二次設備）：由PMU、RTU、繼電保護設備（包括IEC61850和TCP/IP等協(xié)議、嵌入式操作系統(tǒng)和控制算法）、柴油機組控制設備、發(fā)電機組控制設備、風電機組控制設備、電動機控制設備、光伏控制設備及儲能控制設備等組成；

3、通訊仿真系統(tǒng)：由專業(yè)并行實時通訊仿真平臺組成，與電力仿真系統(tǒng)并行實時交互；

4、電力信息物理融合演示系統(tǒng)：直觀的展示整個仿真平臺的運行情況；

5、電力中心控制仿真系統(tǒng)：可以進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，以及指令下達等功能（包括SCADA和調度等功能）；

6、電力信息物理監(jiān)控系統(tǒng)：實時監(jiān)測和控制電力系統(tǒng)信息物理融合仿真平臺。

電力系統(tǒng)信息物理融合仿真平臺架構圖如圖2所示：

圖2 電力系統(tǒng)信息物理融合仿真平臺架構圖

系統(tǒng)特色

提供電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真和信息系統(tǒng)通訊仿真的聯(lián)合混合仿真，真實模擬電網輸、發(fā)、配、變中的物理信息融合系統(tǒng)；

支持電力系統(tǒng)信息系統(tǒng)通訊模型和實時仿真；

提供完成的電力系統(tǒng)二次系統(tǒng)模型及IEC61850通訊協(xié)議等仿真；

提供系統(tǒng)級的解決方案，與信息系統(tǒng)無縫連接，可仿真多種信息安全問題對電力系統(tǒng)的影響，以及電力系統(tǒng)對信息系統(tǒng)的反作用；

與電力系統(tǒng)實時仿真平臺無縫對接的可視化編程，對所搭建的模型實現(xiàn)代碼自動生成、加載到實時目標機中運行，可實時仿真大型電力系統(tǒng)模型；

硬件模塊化設計方便擴展。

應用領域

電力系統(tǒng)信息物理融合系統(tǒng)的開發(fā)和測試；

發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、變電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)信息物理混合仿真及安全攻防演練；

電網高級量測體系（Advanced Metering Infrastructure ，AMI）入侵、檢測及防御；

電力監(jiān)控系統(tǒng)入侵監(jiān)測、檢測、報警以及防御；

DDOS（Distributed Denial of Service）攻擊、設備儀器設置參數(shù)入侵、通信劫持等電力攻防監(jiān)測及防御；

電力系統(tǒng)信息與通信安全及主動防御算法研究。