引言
随着信息和通信技术的发展以及传感器技术的普及,物联网已广泛应用于医疗、智慧城市和智能电网等各个领域,可实现高效状态感知与资源管理。近年来,随着配电物联网建设的推进,新型智能配电网的结构和功能明显优化,除具备基本电能传输和分配功能外,还兼具全景状态采集、数据分布式存储转发与分析管理、电能交易、主动控制等功能。物联网技术在运行方式、拓扑形态等方面对配电网的建设具有很好的支撑作用,但配电网运行环境复杂,既要基于物联网技术实现泛在物联和全景感知,又要面临物联网灵活多样的接入方式以及数量庞大的装置带来的配电网结构动态多变和数据安全风险增大的问题。另一方面,配电物联网的分布式特性使其更难监视海量装置的历史数据,因此建立安全攻击检测机制变得更有挑战性。在此背景下,亟需开展攻防结合、里外兼顾、多维融合的配电物联网信息安全防护方法研究。
1区块链技术
区块链技术区块链源自于比特币(Bitcoin)的底层技术,2008年,化名为“中本聪”的学者在文献[18]提出了一种被称为比特币的数字货币,在没有任何权威中介机构统筹的情况下,互不信任的人可以直接用比特币进行支付,区块链是一种去中心化、不可篡改、可追溯、多方共同维护的分布式数据库,能够将传统单方维护的仅涉及自己业务的多个孤立数据库整合在一起,分布式地存储在多方共同维护的多个节点上,任何一方都无法完全控制这些数据,只能按照严格的规则和共识进行更新,从而实现了可信的多方间的信息共享和监督,避免了繁琐的人工对账,提高了业务处理效率降低了交易成本。区块链通过集成P2P协议、非对称加密、共识机制、块链结构等多种技术,解决了数据的可信问题,通过应用区块链技术,无须借助任何第三方可信机构,互不了解、互不信任的多方可实现可信、对等的价值传输。图1区块链的链接模型。
图1区块链的链接模型
2基于区块链的电网合作博弈
基于区块链信息平台可以将分散的微网各节点联合为一个去中心化的整体后,再通过区块链实现与国家大电网信息的共享,极大地缩减了电网交易的等待时间,有利于实现多种能源的有效利用.微网可再生能源供电商可以根据影响可再生能源发电量的不同因素(如光照强度、风力等)的历史数据及未来时段的预测,在自己的交易平台节点上实时更新自己的多余电量或需求电量,大电网火力供电商可以据此购买微网可再生能源供电商的多余电量或提供其缺少的电量.区块链的应用有效提高了双方交易的时效性及交易量,在提高可再生能源利用率的同时减少了温室气体的排放.因此,合作时各供电商的激励效益増加且惩罚成本减少,同时区块链的应用减少了其决策成本.这样,区块链上的各参与者构成一个基于区块链的利益共同体,通过合作博弈实现利益最大化.
3区块链的微网与大电网合作关键技术
3.1基于移动终端的用电APP建设
目前的移动互联网条件下,在用户体验方面,用户可以使用国网APP实现网上购电。但在信息提供方面,电力物联网的建设后,可以为用户提供更丰富的用电、用能数据,为用户用电决策提供依据。依托于移动网络终端应用及物联网传感设备网络提供的海量数据,电网企业地营销部门可以针对性地设置用电模式及典型场景,用户参与能源消费的行为将大大丰富,从而实现智慧用电。在终端应用的开发中,区块链技术、边缘计算等技术的应用可以有效提高线上交易的效率和可靠性。此外,区块链技术还可以用来提供电力消费金融等等,为电力消费带来便捷。
3.2分布式存储管理安全策略
文中基于区块链技术的电网业务数据分布式存储管理在区块链中使用匹配算法,并根据存储的电网业务数据请求将业务数据请求链接到存储资源上,为其提供节点。在核心云存储层中,匹配算法可以保证为存储的业务数据提供基本要素,当业务数据存储出现问题时可通过相应的安全策略实现对业务数据的安全管理。为了保证精准识别到业务数据分布式存储时的异常行为,首先要对每个电网业务数据进行捕获,为了使配置终端的节点之间相互连接,文中设置受信任的控制器使用流量模型消息指导转发设备,攻击者使用网络通信协议控制消息的子集。利用数据包解析设备对业务数据在传输过程中进行实时的动态监测,并将检测结果传输到数据包中。
3.3异常流量识别与流量规则
配电边缘代理装置中的数据聚合器会连续监视感知层上与其连接的配电智能终端和传感器节点的流量,并将监视的流量跟踪报告给对应配电边缘代理装置。流量跟踪由AC学习和分析,用于识别来自配电智能终端和传感器节点的恶意流量。AC利用流量的历史行为,如已知的攻击模式和攻击方,识别流量是恶意还是正常。执行分析后,将在AC中设置数据聚合器的流量规则。然后,AC动态地将流量规则下发至各自的数据聚合器。数据聚合器根据流量规则对来自配电智能终端和传感器的流量执行相应操作,如对异常流量进行限流甚至截断。
结束语
未来随着电网加入区块链,可选择某一区域微网和国家大电网的多种供电商作为研究对象,通过区域内大电网与微网真实数据,进行模型回测验证.同时,汲取国外相对成熟的项目经验并收集相关资料来进一步进行相关研究。
参考文献
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