智能电网的安全与隐私

　　本书涵盖了世界各地智能电网和相关领域研究人员的工作成果，介绍了智能电网及其安全与隐私的基本原理和应用情况，汇集了这些领域新的进展。本书分为两个部分，即通用智能电网以及智能电网的安全与隐私。本书介绍了电网安全开发和部署，提出了智能电网通信和安全的先进方法和创新技术，并涵盖这些领域的一系列主题。

　　肖杨博士在2002年加入孟菲斯大学计算机科学系之前，曾担任美国电气电子工程师学会（IEEE）802.11标准增强工作的MAC（媒介访问控制）架构师。目前是亚拉巴马大学计算机科学系教授。他是2001～2004年IEEE 802.11工作组的投票成员，也是IEEE高级会员。他是美国国家科学基金会（NSF）、加拿大创新基金会（CFI）电信专家委员会和美国生物科学研究所（AIBS）的小组成员，还是许多国家和地区国际资助机构的裁判/评审员。他的研究领域是安全、通信/网络、机器人和远程医疗。他发表了200多篇期刊文章、200多篇评审会议论文，并出版了一些学术专著。他的研究得到美国NSF、全球网络创新环境（GENI）、圣地亚哥舰队工业供应中心（FISCSD）和亚拉巴马大学研究资助委员会的支持。他目前担任国际安全与网络杂志（IJSN）和国际传感器网络杂志（IJSNet）的主编，也是国际远程医疗和应用杂志（IJTA）（2007～2009）的创始人之一。

译者序
原书前言
致谢
关于主编
贡献者名单
第一部分 通用智能电网
第1章 智能电网基础设施建议概述3
1.1概述3
1.2IEC TC 57参考架构概述4
1.2.1标准化简介4
1.2.2参考架构的主要结构4
1.2.3当前TC 57参考架构的结构5
1.2.4无缝集成的未来愿景7
1.2.5业务合作伙伴和应用的集成7
1.2.5.1IEC 61970：能源管理系统应用程序接口8
1.2.5.2IEC 61968：电力公用事业公司应用集成-配电管理系统接口9
1.2.5.3IEC 62325：能源市场通信框架9
1.2.5.4IEC通用信息模型10
1.2.5.5组件接口规范12
1.2.5.6接口参考模型13
1.2.6能源系统的集成14
1.2.6.1收入电表 15
1.2.6.2智能电子设备、继电器、电表 、开关设备、电流互感器、电压互感器 18
1.2.6.3分布式能源和电表23
1.2.6.4其他控制中心24
1.2.7安全和数据管理26
1.2.7.1通过IEC 62351-3安全通信26
1.2.7.2通过IEC 62351-4安全配置文件27
1.2.7.3IEC 62351-5的认证技术28
1.2.7.4IEC 62351-6的协议数据单元安全扩展 29
1.2.7.5IEC 62351-7的入侵检测29
1.3无缝集成架构的应用 30
1.4小结与展望33
参考文献33
第2章 智能电网和云计算：最大限度地降低数据中心的功耗和公用事业公司支出39
2.1概述39
2.2服务级协议40
2.3云计算中虚拟机镜像的迁移41
2.3.1数据迁移41
2.3.2网络迁移42
2.4架构43
2.4.1应用管理器43
2.4.2站点代理45
2.4.3混合云代理45
2.5解决方案45
2.5.1应用管理器45
2.5.2站点代理47
2.5.3混合云代理49
2.6智能电表和智能负载50
2.6.1数据中心智能电网50
2.6.2数据中心中的智能设备51
2.7小结52
参考文献53
参考书目54
第3章 建立负载控制的分配机会调度55
3.1概述55
3.2请求响应56
3.2.1电价56
3.2.2请求响应57
3.2.3DR优点57
3.2.4DR指南57
3.3最佳停止规则57
3.4问题陈述58
3.5模拟与结果60
3.6讨论62
3.6.1价格信号模型62
3.6.1.1价格信号的随机模型62
3.6.1.2基于用电的电价63
3.6.2公平63
3.7小结63
致谢63
参考文献64
第4章 高级量测体系（AMI）及其与配电管理系统（DMS）的集成65
4.1概述65
4.2AMI66
4.2.1AMI电表系统66
4.2.2AMI通信网络68
4.2.2.1分层AMI通信网络68
4.2.2.2基于互联网协议的网状AMI通信网络69
4.2.3电表数据管理系统70
4.3标准化AMI70
4.3.1标准AMI通信协议71
4.3.1.1ANSI C12.2271
4.3.1.2IEC 6205673
4.3.2标准AMI信息模型74
4.3.2.1ANSI C12.19-2008 75
4.3.2.2IEC 62056-62 75
4.4AMI和DMS集成77
4.4.1DMS中的电表数据模型77
4.4.1.1IEC 61968-9：CIM中的电表模型77
4.4.1.2多重会话78
4.4.1.3通用电表模型与电力系统、特定领域电表模型的比较78
4.4.2AMI和DMS集成79
4.4.2.1业务注意事项79
4.4.2.2AMI和DMS集成的挑战80
4.5电表数据集成（MDI）层：AMI和DMS集成的统一解决方案80
4.5.1MDI层的背景80
4.5.2MDI层的软件架构80
4.5.2.1MDI层的组件81
4.5.2.2MDI层的行为82
4.5.3MDI架构评估83
4.5.3.1策略83
4.5.3.2测试结果与讨论85
4.6小结85
致谢86
参考文献86
第5章 智能电网认知无线电网络89
5.1概述89
5.1.1认知无线电89
5.1.2IEEE 802.22系统90
5.1.2.1系统拓扑90
5.1.2.2服务范围90
5.1.2.3系统容量90
5.2智能电网认知无线网络92
5.2.1认知无线电网络测试平台：认知无线电网络的硬件平台92
5.2.1.1通用软件无线电外设293
5.2.1.2小型封装软件无线电发展平台94
5.2.1.3无线开放访问研究平台94
5.2.1.4微软研究院软件无线电95
5.3认知无线电网络和智能电网创新测试平台96
5.3.1新硬件平台的主板96
5.3.2建立网络测试平台节点的功能架构97
5.3.3创新网络测试平台98
5.4智能电网的认知算法99
5.4.1认知无线电网络中的降维和高维数据处理99
5.4.1.1降维方法99
5.4.1.2使用具有实验认证的降维和支持向量机进行频谱监测100
5.4.2稳健的主成分分析102
5.4.3在强宽带干扰的情况下，用于恢复智能电表无线传输的具有稳健的PCA预处理的独立分量分析106
5.4.3.1独立分量分析信号模型和接收机框图106
5.4.4使用稳健的PCA-ICA方法的模拟结果109
5.5智能电网中的安全通信110
5.5.1通信基础设施的开发111
5.5.2智能电网基于FPGA的模糊逻辑入侵检测112
5.6小结113
参考文献113
第二部分 智能电网的安全与隐私
第6章 智能电网通信基础设施网络安全的要求和挑战123
6.1概述123
6.1.1背景123
6.1.2高级要求125
6.2漏洞和安全要求126
6.2.1隐私126
6.2.2可用性127
6.2.3完整性127
6.2.4认证128
6.2.5授权128
6.2.6可审计性128
6.2.7不可否认性128
6.2.8第三方保护128
6.2.9信任128
6.3网络安全挑战129
6.3.1网络互联129
6.3.2安全策略和运营129
6.3.3安全服务130
6.4小结130
参考文献131
第7章 有关智能电网安全的规定和标准134
7.1概述134
7.2标准化134
7.2.1国际标准化组织（ISO）/国际电工委员会（IEC）134
7.2.2ISO/IEC 27000系列134
7.2.3IEC智能电网战略组135
7.2.4ISO/IEC 62351-1～11 135
7.2.5ISO/IEC 62443 138
7.2.6国际自动化学会138
7.2.7电气