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)運行人員需通過比現(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；另外專用的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也不可避免的會受到來自通訊及互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的安全性攻擊及挑戰(zhàn)，目前的專用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)難以應(yīng)對。故由此可知，對我國電力網(wǎng)絡(luò)，使用信息物理融合的實時仿真平臺研究、分析并最終規(guī)避信息通信領(lǐng)域的威脅勢在必行。

概述

針對以上背景，上海科梁開發(fā)的基于CPS的電力系統(tǒng)信息物理融合實時仿真平臺，該平臺結(jié)合先進(jìn)電力仿真系統(tǒng)RT-LAB大型電力系統(tǒng)實時仿真設(shè)備和OPNET通訊網(wǎng)絡(luò)實時仿真設(shè)備的混合仿真平臺，提供了一個用于信息物理混合仿真和電力安全攻防的仿真平臺，可實現(xiàn)電力CPS和電力安全攻防的快速驗證為電力系統(tǒng)整體安全測試和關(guān)鍵設(shè)備測試提供了有效途徑。

組成與功能

該信息物理融合仿真平臺包含RT-LAB電力實時仿真部分，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)仿真部分：RT-LAB電力實時仿真系統(tǒng)完成電力系統(tǒng)部分的實時仿真，同時RT-LAB可以和外部的實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)的實時仿真，同時OPNET可以和外部的實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

信息物理系統(tǒng)安全演練：

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

數(shù)據(jù)虛擬化：

該仿真平臺可容易的分類出用戶所關(guān)心的各類數(shù)據(jù)，幫助用戶明確在平臺中每一步的實時仿真中系統(tǒng)發(fā)生了什么，有效的觀察并記錄每一個網(wǎng)絡(luò)攻擊的全部流程，評估系統(tǒng)的安全預(yù)防措施是否有效。

兼容性：

該仿真平臺為客戶提供了一個信息物理融合的測試環(huán)境，可從信息和物理兩個角度評估每一個智能電力設(shè)備的工作狀態(tài)。

靈活性：

該仿真平臺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，從而可以幫助用戶各類不同結(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)安全攻防對抗靶場

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。該平臺模擬了西部某大型風(fēng)場通過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)字仿真場景，包含了12個大型風(fēng)電場、MMC柔性直流輸電、繼電保護(hù)裝置、風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)和一套SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)分別建立在12臺虛擬仿真機(jī)上。比賽模擬的靶場場景和風(fēng)電場監(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12套風(fēng)場監(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，可以真實反映被攻擊成功后風(fēng)電場和電網(wǎng)的實時狀況，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。