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智能电网

智能电网的发展

时间:2014-07-22 11:04??阅读:
    世界上的电网并不是设计出来的,而是逐步发展起来的。大部分地区电网一开始时是发电站和负载之间的点对点连接。负载可能是特殊的大用户,例如,工厂或者有轨电车电力线,也可能是向居民分配电力的变电站。电厂选址以及用户位置决定了网络的拓扑。
    开始时,这些连接是分层的:传送的电能越多,距离越长,电压就越高。不同连接段之间的接口需要开关、断路器和变压器。随着时间的发展,这些连接发展到星形拓扑,变电站位于每一星形的中心,然后在更高层上增加冗余链路。
    控制网络随着电力传输网络同步发展。最初时,它使用机械开关;机电仪表用于电压、电流、相位和伏安反应(VAR)测量;由人员进行控制。由于人员不总是能够快速反应以防止对网络造成损坏,因此,电网在关键点使用了自动电路断路器。随着技术的发展,网络增加了遥测仪、远程激活开关、中央控制室,以及继电器等本地智能设备——电路断路器会自动及时的关闭并恢复电路。
    在下一发展阶段中,这一智能本地设备、遥测仪以及远程控制拼凑而成的网络逐步发展为初期的智能电网。在一些较偏远的地方,变电站发出嗡嗡声,还有臭氧的味道,这些地方最先应用了智能电网。
    智能电网的理念是将变电站中的所有传感器和致动器联网,并沿多个方向进行延伸。这些新方向包括:
在一个大洲上分布有数百万个传感器、开关、继电器以及断电器等。
 
新一类网络连接。
 
通过发电设备进行控制,通过新电源和负载进行控制,而不仅仅是通过分布式电网。
 
新一类传感器。
 
新的控制算法。
 
这些新挑战促使变电站中已有的私有网络进行变革。
 
第一个也是最明显的变化就是智能电网,它有大量的节点,覆盖广阔的地理范围,无法通过将现有的私有网络桥接起来进行管理。它需要使用互联网,而不仅仅是互联网骨干网。为能够延伸到独立的电厂、居民街区的电路断路器、屋顶太阳能板控制器、智能电表以及家庭中的电动车辆充电设备,智能电网的控制网络需要采用无线和固网,以及公网和私网进行连接。
 
这种变化对电网安全产生了深刻的影响。据报道,已经有人通过互联网来连续探测并攻击控制网络。而智能电网采用了公共基础设施,这些攻击会发现新目标。
 
业界曾尝试预测IEC62351会遇到什么样的挑战,这一标准提供了认证和防入侵探测,保护不受非法监听和欺骗的影响。但是,网络虽然很好,但在这些方面也只是采取了临时应急措施。早在2010年,AnthonyMetke和RandyEkl以及后来的摩托罗拉,讨论认为只有完全公开密钥的加密方法能够有效的保护电网的安全。其他专家提醒说,即使是这一方法,在其他应用中也是脆弱的,只有通过连续监测、主动防御,甚至是攻击将要发起的攻击,才能实现智能电网的安全。对于网络适配器设计人员,一直对威胁进行防御并不可行,因此,对于不断扩大的城市,其物理安全取决于功能电网。

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