第一部分 通用智能电网 3
第1章 智能电网基础设施建议概述 3
1.1概述 3
1.2IEC TC57参考架构概述 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TC57参考架构的结构 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
1.2.5.1IEC61970：能源管理系统应用程序接口 8
1.2.5.2IEC61968：电力公用事业公司应用集成-配电管理系统接口 9
1.2.5.3IEC62325：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IEC62351-3安全通信 26
1.2.7.2通过IEC62351-4安全配置文件 27
1.2.7.3IEC62351-5的认证技术 28
1.2.7.4IEC62351-6的协议数据单元安全扩展 29
1.2.7.5IEC62351-7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
4.2AMI 66
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AMI 70
4.3.1标准AMI通信协议 71
4.3.1.1ANSI C12.22 71
4.3.1.2IEC62056 73
4.3.2标准AMI信息模型 74
4.3.2.1ANSI C12.19-2008 75
4.3.2.2IEC62056-62 75
4.4AMI和DMS集成 77
4.4.1DMS中的电表数据模型 77
4.4.1.1IEC61968-9：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
5.1.2IEEE802.22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2 93
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 123
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/IEC27000系列 134
7.2.3IEC智能电网战略组 135
7.2.4ISO/IEC62351-1～11 135
7.2.5ISO/IEC62443 138
7.2.6国际自动化学会 138
7.2.7电气与电子工程师学会 138
7.2.8国际大型电子系统理事会 138
7.2.9电力系统信息系统和内联网安全 138
7.2.110电力公用事业公司信息安全治理 139
7.2.11北美电力可靠性公司 139
7.2.12互联网工程工作组 140
7.3国家规定 140
7.3.1美国国家标准与技术研究所（NIST） 140
7.3.2特刊800-53 141
7.3.3特刊800-82 141
7.3.4特刊1108 141
7.3.5NIST IR7628 141
7.3.6美国国土安全部 141
7.3.7德国能源供应商联合会 141
7.3.8欧盟工作组智能电网 141
7.3.9欧洲智能电网协调组的结果 142
7.4小结 143
参考文献 144
第8章 变电站自动化系统漏洞评估 147
8.1概述 147
8.2评估方法 148
8.2.1规划 149
8.2.1.1控制中心 149
8.2.1.2变电站 149
8.2.1.3网络协议概述 150
8.2.1.4支持协议 151
8.2.2检查技术 151
8.2.2.1系统配置检查 151
8.2.2.2网络配置/规则集 151
8.2.2.3网络传播评估 152
8.2.3目标识别与分析 152
8.2.3.1网络发现 153
8.2.3.2漏洞扫描 153
8.2.4目标漏洞验证 153
8.2.5后期处理 154
8.3实践状态检查 154
8.4小结 155
参考文献 156
第9章 智能电网、自动化和SCADA系统安全 158
9.1能源网络、SCADA：高级介绍 158
9.2能源系统和自动化系统的最新攻击和事故 159
9.3SCADA安全 161
9.3.1对SCADA系统的威胁 163
9.3.2安全的SCADA远程连接 164
9.3.3sSCADA协议套件 165
9.3.4计数器同步 168
9.4小结 168
参考文献 169
第10章 智能电网安全最后一英里 172
10.1概述 172
10.2最后一英里智能电网系统架构 172
10.3控制系统：智能电网对电力系统稳定性的影响 173
10.4安全和隐私规划 173
10.5现场网络/邻域网络中的安全威胁 174
10.5.1物理层攻击 174
10.5.2链路层攻击 174
10.5.3网络层攻击 175
10.5.4互联网协议寻址特定攻击 175
10.5.5传输层攻击 175
10.5.6应用层攻击 175
10.5.7其他突出的安全威胁 176
10.5.7.1后台管理系统威胁 176
10.5.7.2电网不稳定性 176
10.5.7.3安全性差异 176
10.6AMI系统的安全性：AMI问题和当前的缺陷 176
10.6.1AMI组件 176
10.6.2AMI组件中的安全问题 176
10.6.2.1AMI系统的保密性 176
10.6.2.2AMI系统的完整性 177
10.6.2.3AMI系统的可用性 177
10.6.2.4AMI系统的不可否认性 177
10.6.2.5AMI系统授权 177
10.6.3当前AMI系统的主要漏洞 177
10.6.3.1明文NAN流量 177
10.6.3.2总线监听 178
10.6.3.3错误的加密 178
10.6.3.4直接篡改 178
10.6.3.5电表认证缺陷 178
10.6.3.6拒绝服务威胁 178
10.6.3.7存储的密钥和密码 178
10.6.3.8加密密钥分配 179
10.7采用传感器网络技术解决智能电网的加密和密钥管理需求 179
10.7.1数据加密 179
10.7.2密钥建立和管理 180
10.7.3链路层安全框架 181
10.8小结与展望 181
参考文献 181
推荐阅读 184
附录 缩略语表 186