电力系统信息物理融合仿真平台解决方案

概述

在数字化和智能化发展过程中，电力系统逐渐发展成为由信息系统和物理系统融合构成的信息物理系统（cyber physical system，CPS）。随着能源互联网、智能配电网和主动式配电网的发展，电力系统的信息物理交互越来越重要。而且电力信息物理融合系统（Grid cyber physical system，GCPS）中有大量的继电保护控制、监控设备等二次设备，同时信息链路传输、信息完整性保护、信息安全性检测、信息防御技术等也是重中之重，任何一个微小的安全问题都可能导致严重的后果。

科梁提供的这套电力系统信息物理融合仿真平台基于国际领先的电力系统实时仿真平台，并与电力系统网络通信仿真无缝连接，易扩展的功率或信号接口方便与客户设备完成联合测试，可仿真电力系统多种信息攻击技术、演练信息安全防护及检测方案，为将来物理信息高度融合的电力系统的通讯网络安全提供有效的开发、测试、演练的平台。

系统原理和组成

电力系统信息物理融合仿真平台如图1所示：

图1 电力系统信息物理融合仿真平台原理图

电力系统信息物理攻防仿真平台由六部分构成：

1、电力仿真系统：由电力系统（包括发电、输电、变电和配变）电磁暂态实时仿真组成；

2、二次仿真系统（可直接替换真实二次设备）：由PMU、RTU、继电保护设备（包括IEC61850和TCP/IP等协议、嵌入式操作系统和控制算法）、柴油机组控制设备、发电机组控制设备、风电机组控制设备、电动机控制设备、光伏控制设备及储能控制设备等组成；

3、通讯仿真系统：由专业并行实时通讯仿真平台组成，与电力仿真系统并行实时交互；

4、电力信息物理融合演示系统：直观的展示整个仿真平台的运行情况；

5、电力中心控制仿真系统：可以进行数据采集和监控，以及指令下达等功能（包括SCADA和调度等功能）；

6、电力信息物理监控系统：实时监测和控制电力系统信息物理融合仿真平台。

电力系统信息物理融合仿真平台架构图如图2所示：

图2 电力系统信息物理融合仿真平台架构图

系统特色

提供电力系统电磁暂态仿真和信息系统通讯仿真的联合混合仿真，真实模拟电网输、发、配、变中的物理信息融合系统；

支持电力系统信息系统通讯模型和实时仿真；

提供完成的电力系统二次系统模型及IEC61850通讯协议等仿真；

提供系统级的解决方案，与信息系统无缝连接，可仿真多种信息安全问题对电力系统的影响，以及电力系统对信息系统的反作用；

与电力系统实时仿真平台无缝对接的可视化编程，对所搭建的模型实现代码自动生成、加载到实时目标机中运行，可实时仿真大型电力系统模型；

硬件模块化设计方便扩展。

应用领域

电力系统信息物理融合系统的开发和测试；

发电系统、输电系统、变电系统、配电系统信息物理混合仿真及安全攻防演练；

电网高级量测体系（Advanced Metering Infrastructure ，AMI）入侵、检测及防御；

电力监控系统入侵监测、检测、报警以及防御；

DDOS（Distributed Denial of Service）攻击、设备仪器设置参数入侵、通信劫持等电力攻防监测及防御；

电力系统信息与通信安全及主动防御算法研究。