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智能电网中的云计算应用及安全研究

2012年01月10日 ?? 收藏0
0引言

智能电网是为了实现能源替代和兼容利用,它需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,整合系统中的数据,优化电网的运行和管理.国际上没有给出智能电网的精确定义,通常其技术定义为:综合应用现代通讯、计算、控制等技术的电网能够持续不断地适应各种正常操作、运行方式调整的优化运行,并能主动预测和应对电网扰动.因此国际智能电网在功能上希望适应未来数字化信息社会对电能的高可靠性、高质量的要求;适应灵活的发、用电方式,满足分布式、可再生能源发电接入和灵活的用户供、用的需求;电网具有自适应纠正和自愈能力,主动预防而不是被动地应对紧急情况;持续优化运行以最有效地应用各种资源和设备;电网信息整合更全面;鼓励需求侧响应和用户对电网的交互,提供相应的便利接口.总体特点上具有交互性、自愈和自适应、优化能力、预测能力、包容能力、集成能力和更高的安全性.我国的智能电网以物理电网为基础(特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网.它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务.中国的智能电网具有信息化、数字化、自动化、互动特性,以坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现"电力流、信息流、业务流"的高度一体化融合,是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网.

智能电网面临的主要风险如下:1)网络通信更复杂,无线局域网、移动通信网络、卫星通信、智能传感网等多种通信方式、多种网络协议并存,使得电网通信网络更加复杂.信息在传输过程中存在被非法窃听、篡改和破坏的风险.2)信息交互更频繁;信息系统集成度、融合度更高,系统依赖性更强,业务系统之间、业务系统与外界用户之间实时交互更加丰富与频繁.同时,海量交互信息有可能导致数据吞吐量过大,造成网络波动、业务过载.终端用户交互信息存在泄露、篡改和破坏的风险.3)新技术应用更广泛:

随着新型无线通讯技术、智能设备、虚拟化、物联网云计算、多网融合等前沿技术逐步应用、发展和成熟,各类信息安全问题可能凸显.4)智能终端接入更多:智能表计、智能家电、分布式能源设备等多种智能终端大量接入,业务终端数量庞大、类型多样,存在信息泄露、非法接入、被控制的风险.

随着智能电网建设的推进,云计算、物联网等相关新技术将得到广泛应用,这些技术为用户带来效益和便利的同时,也带来新的信息安全问题,研究和解决这些问题已成为当务之急.下面仅讨论智能电网中的云计算安全问题.

1云计算及其在智能电网中可能的应用模式云计算[1]

(CloudComputing)是一种新兴的商业计算模型,它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务.

云计算是分布式计算、并行计算和网格计算的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现.狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、平台、软件).提供资源的网络被称为"云"."云"中的资源在使用者看来是可以无限扩展的,并且可以随时获取,按需使用,随时扩展,按使用付费.这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施.广义云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务.这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是任意其他的服务.下面就目前云计算在智能电网中可能的两个应用做简要陈述.

1.1基于云计算的智能电网数据灾备

智能电网的电力传输系统用于双向传送电力信息,数据将在智能电网内的各个部分间流动,电力设备智能化后所产生的海量电网数据每天都需要进行分析和处理.因此,典型的应用是基于云计算的数据存储(云存储),即是将用户的大量电网信息等大容量数据包存储在网络的数据中心,用户端设备不必安装大容量的硬盘,使设备造价大幅降低,而用户在需要时通过安全认证后可提取.为保证利用云计算平台来对电力行业数据存储的高可用、高可靠和经济性,云计算一般采用分布式存储的方式来存储数据,同时采用冗余存储的方式来保证存储的电力数据的可靠性,即为同一份数据存储多个副本.另外,云计算系统需要同时满足大量电力用户的需求,并行地为这些用户提供服务.因此,云计算的数据存储技术必须具有高吞吐率和高传输率的特点.

智能电网未来云计算平台可采用企业私有云方式,建设几个区域性的大型计算机和大型服务器的云存储中心向各级单位提供基础设施、平台以及软件层面的云计算服务.同时,通过计算能力扩充和业务应用的逐步集中,这几个中心支持智能电网业务的集约化管理.为了保护对各级电力企业数据中心的建设投资,通过广泛应用云计算技术,这几个中心与相近的各级电力企业数据中心有机结合,建设总部信息系统资源池,有效利用各级电力企业数据中心存储计算能力,实现一级多地云计算数据中心.图1给出了基于云计算的智能电网数据灾备系统的体系架构.

基于云计算的智能电网数据灾备系统的体系架构

基于云计算的智能电网数据灾备系统体系架构包括三层:


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物联网? 云计算?

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