基于云邊協(xié)同計(jì)算的主動配電網(wǎng)調(diào)度研究評述

2021-07-16 01:44:42李知藝宋克軒

浙江電力 2021年6期

李知藝，宋克軒

（浙江大學(xué)NGICS 大平臺/電氣工程學(xué)院，杭州 310027）

0 引言

我國配電網(wǎng)的運(yùn)行形態(tài)和技術(shù)特征正在經(jīng)歷重大變革。一方面，隨著配電業(yè)務(wù)日漸開放，新涌現(xiàn)的利益主體成為投資、建設(shè)和運(yùn)營增量配電項(xiàng)目的主要力量。2015 年3 月，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》，正式開啟新一輪電力改革的序幕，允許社會資本投資增量配電項(xiàng)目則成為配電業(yè)務(wù)發(fā)展的標(biāo)志性特征[1]。2018 年7 月，國家能源局印發(fā)的《關(guān)于簡化優(yōu)化許可條件、加快推進(jìn)增量配電項(xiàng)目電力業(yè)務(wù)許可工作的通知》[2]進(jìn)一步簡化了增量配電項(xiàng)目參與配電業(yè)務(wù)的許可條件。因此，日漸增多的利益主體將獨(dú)立于配電網(wǎng)調(diào)控中心之外，具備電能生產(chǎn)者和消費(fèi)者的雙重身份，并通過自主運(yùn)營和管理增量配電部分參與各項(xiàng)配電業(yè)務(wù)[3]。另一方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的蓬勃發(fā)展和滲透接入，配電網(wǎng)的運(yùn)營將融合能源革命和數(shù)字革命的最新成果，迅速向主動配電網(wǎng)躍遷[4]。在此趨勢下，主動配電網(wǎng)將成為承載多元利益主體供需互動的主要平臺（如圖1 所示），通過促成能源和信息在利益主體間的按需雙向流動，提升可再生能源的消納水平和整體的配電效率。

圖1 主動配電網(wǎng)形態(tài)特征

為順應(yīng)利益主體多元化的趨勢，主動配電網(wǎng)的調(diào)度方式將發(fā)生顯著改變。不同主體間差異化的利益訴求將直接增加配電網(wǎng)運(yùn)營復(fù)雜度，傳統(tǒng)的單主體（調(diào)控中心）集中調(diào)度方式將難以繼續(xù)適用[5]。增量配電部分（如微電網(wǎng)、智慧園區(qū)等）集成了分布式電源、儲能設(shè)備、柔性負(fù)荷等靈活性資源，通常具備主動孤島能力，且在滿足本地用電需求的基礎(chǔ)上能對外進(jìn)行電能返送。然而，利益主體在調(diào)度本地靈活性資源時往往只考慮自身效用，而忽略了對配電網(wǎng)整體運(yùn)行的影響。潮流過路[6]等問題的出現(xiàn)，更將迫使相關(guān)利益主體的調(diào)度決策無法完全獨(dú)立，轉(zhuǎn)而需要在分布自治運(yùn)行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)合作和協(xié)同[7]。同時，隨著統(tǒng)一潮流控制器等軟開關(guān)技術(shù)[8]的應(yīng)用，配電網(wǎng)調(diào)控中心能靈活調(diào)整電力互聯(lián)網(wǎng)架的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而具備管理和協(xié)調(diào)利益主體多方互動的天然優(yōu)勢。因此，有必要融合分布自治和集中協(xié)調(diào)的能量管理理念，建立面向多元利益主體的聯(lián)合調(diào)度范式，進(jìn)而優(yōu)化整合分散的靈活性資源達(dá)成供需實(shí)時平衡。

高效、可信的調(diào)度決策過程，是主動配電網(wǎng)快速、前瞻地應(yīng)對可再生能源發(fā)電等不確定性的重要支撐。由于主動配電網(wǎng)將接入數(shù)量龐大、分布廣泛的量測終端，急劇增加的量測信息不可避免地加重了數(shù)據(jù)儲存和分析負(fù)擔(dān)。此外，利益主體為防范隱私泄漏不會輕易分享增量配電部分的真實(shí)物理細(xì)節(jié)，使得調(diào)度決策過程面臨模型完備性的挑戰(zhàn)。為突破以上困境，主動配電網(wǎng)的調(diào)度決策過程將由調(diào)控中心統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)向利益主體協(xié)同實(shí)現(xiàn)變革。新興的云邊協(xié)同計(jì)算模式契合主動配電網(wǎng)計(jì)算資源的分布特征，是促成多主體分層分布式協(xié)同決策的合適選擇。事實(shí)上，配電網(wǎng)調(diào)控中心通常配備有高性能的計(jì)算和存儲資源，能快速處理復(fù)雜計(jì)算問題，符合云計(jì)算中心的功能特征；而其他利益主體自有的計(jì)算資源則能構(gòu)成邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，為自治運(yùn)行的增量配電部分就近提供計(jì)算和存儲服務(wù)，以減少通信時延、提高響應(yīng)速度。因此，構(gòu)建云邊協(xié)同、層級化的計(jì)算體系能有效整合分散、異構(gòu)的計(jì)算資源，提升利益主體決策互動的整體效率（如圖2 所示）。在此基礎(chǔ)上，有必要結(jié)合主動配電網(wǎng)運(yùn)行特性，挖掘云邊協(xié)同計(jì)算優(yōu)勢，提升多主體參與調(diào)度決策的協(xié)同性和靈活性。

與此同時，隨著電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，主動配電網(wǎng)的信息系統(tǒng)將由封閉、孤立轉(zhuǎn)向包容、開放，并進(jìn)一步聚合具備傳感、通信、計(jì)算功能的海量終端設(shè)備，安全邊界模糊化和復(fù)雜化的趨勢明顯。黑客極有可能通過挖掘和利用終端設(shè)備的安全漏洞，實(shí)現(xiàn)對邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程操縱，影響云邊協(xié)同計(jì)算流程，進(jìn)而破壞調(diào)度決策的時效性和最優(yōu)性。因此，多主體協(xié)同決策面臨比傳統(tǒng)集中式?jīng)Q策更為嚴(yán)重的信息安全風(fēng)險(xiǎn)。然而，目前電力信息安全措施（如防火墻、單向隔離裝置等）以被動的基礎(chǔ)防御為主，面對專業(yè)性強(qiáng)、滲透點(diǎn)多的網(wǎng)絡(luò)攻擊缺乏足夠的應(yīng)對能力。目前，網(wǎng)絡(luò)空間已經(jīng)成為繼陸、海、空、天之后各國爭奪的第五大戰(zhàn)略空間，針對電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊事件層出不窮。烏克蘭電網(wǎng)在2015 年和2016 年先后2 次遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊而引發(fā)大面積停電，引起國內(nèi)外輿論的高度關(guān)注[9]。2019 年起，委內(nèi)瑞拉多次發(fā)生全國性大規(guī)模停電，事故起因也被多數(shù)專家歸為網(wǎng)絡(luò)攻擊[10]。我國各級電網(wǎng)也面臨日趨嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)攻擊威脅。比如，2019 年我國東北電網(wǎng)的發(fā)電生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)平臺被黑客利用漏洞成功滲透，雖未直接造成停電事故但造成了惡劣的社會影響[11]。因此，針對主動配電網(wǎng)云邊協(xié)同計(jì)算體系的信息安全防御研究刻不容緩。2019 年12 月，我國正式開始實(shí)施網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)2.0 標(biāo)準(zhǔn)體系[12]，把云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用場景納入標(biāo)準(zhǔn)范圍，為管理主動配電網(wǎng)信息安全風(fēng)險(xiǎn)指明了方向。為順應(yīng)國家網(wǎng)絡(luò)安全2.0 的發(fā)展要求，有必要融合云邊協(xié)同計(jì)算的方法特征和配電網(wǎng)調(diào)度的決策機(jī)理制定信息安全防御策略，以保障多主體協(xié)同決策過程的可信程度。

綜上所述，構(gòu)建滿足多元利益主體聯(lián)合調(diào)度需求的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法，并提升云邊協(xié)同計(jì)算過程中數(shù)據(jù)流的信息安全性（即機(jī)密性、完整性和可用性），是實(shí)現(xiàn)主動配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障，也是促成前沿IT（信息技術(shù)）與OT（電網(wǎng)運(yùn)營技術(shù)）安全融合的重要探索，對推動能源革命和數(shù)字革命協(xié)同發(fā)展具有重要意義。

1 電力系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度

電力調(diào)度是保障電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要理念，也是應(yīng)對復(fù)雜條件下供需不平衡挑戰(zhàn)的核心方法。因此，電力調(diào)度一直受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注。尤其在面向電網(wǎng)調(diào)控中心的集中調(diào)度領(lǐng)域，已取得豐富的理論成果和成功的工程經(jīng)驗(yàn)。隨著能源革命的發(fā)展，電力系統(tǒng)的形態(tài)特征和業(yè)務(wù)模式面臨重大變革，參與調(diào)度的利益主體呈現(xiàn)多元化趨勢。在此背景下，考慮多個利益主體的聯(lián)合調(diào)度方式成為研究熱點(diǎn)。然而，不同利益主體在多個時空尺度下的博弈互動將導(dǎo)致電力供需關(guān)系復(fù)雜化，調(diào)度建模和求解機(jī)制成為理論難題。針對這個難題，分層分區(qū)協(xié)同調(diào)度是主流的解決思路，其通過按邏輯分層使復(fù)雜調(diào)度問題可以被迭代求解，同時通過按地理位置分區(qū)實(shí)現(xiàn)求解效率的進(jìn)一步提升。目前，這方面的研究以協(xié)同輸、配電網(wǎng)的調(diào)度為主，比如：文獻(xiàn)[13]針對輸、配電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度問題，設(shè)計(jì)了滿足迭代過程有限步收斂性的異構(gòu)分解算法；文獻(xiàn)[14]基于多參數(shù)規(guī)劃理論，提出了適合輸、配電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度的分布式求解策略并驗(yàn)證了最優(yōu)解的可達(dá)性；文獻(xiàn)[15]建立了考慮高比例風(fēng)電接入的輸、配電網(wǎng)層次化調(diào)度模型，并提出了分層優(yōu)化和層間協(xié)調(diào)相結(jié)合的求解方式。

另外，部分學(xué)者將輸、配電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度的理念下沉，用于指導(dǎo)配電網(wǎng)中多個利益主體的聯(lián)合調(diào)度，比如：文獻(xiàn)[16]搭建了基于分布式集群控制的配電網(wǎng)能量管理與運(yùn)行調(diào)控體系結(jié)構(gòu)，并分析了實(shí)現(xiàn)集群自律、群間協(xié)調(diào)等功能的關(guān)鍵技術(shù)；文獻(xiàn)[17]和[18]分別采用Benders 分解法和目標(biāo)級聯(lián)分析法，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)群和配電網(wǎng)的分散自治運(yùn)行和迭代調(diào)度決策；文獻(xiàn)[19]從弱中心化配電網(wǎng)電力市場的角度，進(jìn)一步研究了分布式的雙邊市場出清方法。然而，由于配電網(wǎng)運(yùn)行特性更為復(fù)雜（如三相不平衡、電壓安全）以及靈活性資源更為豐富（如分布式電源、儲能設(shè)備），多主體聯(lián)合調(diào)度模型在理論上更為復(fù)雜。具體來說，由于連續(xù)變量（如儲能設(shè)備輸出功率）和整數(shù)變量（如儲能設(shè)備充/放電狀態(tài)）大概率并存，每個利益主體的調(diào)度模型都可能符合混合整數(shù)規(guī)劃的特征，照搬輸、配電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度的求解方式將面臨收斂困難、陷入局部最優(yōu)等痛點(diǎn)。文獻(xiàn)[20]提出了增廣Benders 分解法，并證明存在整數(shù)變量時分布式迭代求解過程的有限步收斂性和最優(yōu)解可達(dá)性，為求解此類聯(lián)合調(diào)度問題提供了一種可行思路。

然而，以上文獻(xiàn)都是基于整體理性的假設(shè)，即所有利益主體遵從同一個調(diào)度目標(biāo)開展合作以保障整體利益（如總運(yùn)行成本最小化、社會效益最大化）。事實(shí)上，利益主體在博弈互動時往往呈現(xiàn)個體理性的特征，即追求自身利益的最大化而忽略整體利益。理論上，滿足整體理性假設(shè)的聯(lián)合調(diào)度模型都可以等價(jià)轉(zhuǎn)化為單層優(yōu)化問題，而在個體理性假設(shè)下聯(lián)合調(diào)度模型則為更難求解的多層優(yōu)化問題，其中每一層分別對應(yīng)目標(biāo)需求相似的利益主體。目前只有少數(shù)學(xué)者對個體理性下的聯(lián)合調(diào)度方式進(jìn)行了探索，主要是把配電網(wǎng)調(diào)控中心和其他利益主體分別作為主從博弈的上層和下層決策者，比如：文獻(xiàn)[21]和[22]基于雙層優(yōu)化思想構(gòu)建了協(xié)同配電網(wǎng)和微電網(wǎng)群的調(diào)度模型，并分別根據(jù)KKT（庫恩-塔克）條件和強(qiáng)對偶理論將下層（微電網(wǎng)）線性規(guī)劃問題等價(jià)轉(zhuǎn)換成上層（配電網(wǎng)）問題的約束，進(jìn)而以一體化求解的方式兼顧配電網(wǎng)和微電網(wǎng)多方的目標(biāo)需求；文獻(xiàn)[23]和[24]分別將負(fù)荷調(diào)用狀態(tài)和備用選擇方案等整數(shù)變量考慮進(jìn)代表工業(yè)園區(qū)和微電網(wǎng)的下層問題，并應(yīng)用遺傳算法使其與代表配電網(wǎng)的上層問題決策互動，進(jìn)而保障聯(lián)合調(diào)度決策結(jié)果能有效權(quán)衡差異化的目標(biāo)需求。值得指出，當(dāng)下層問題是混合整數(shù)規(guī)劃問題時，雙層優(yōu)化問題的精確求解面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。文獻(xiàn)[25]構(gòu)建了基于C&CG（列-約束生成法）的雙層優(yōu)化模型轉(zhuǎn)換和分解框架，通過隱性枚舉下層問題整數(shù)變量的極值保證了上下層交替迭代過程能在有限步到達(dá)最優(yōu)解，為個體理性假設(shè)下的優(yōu)化調(diào)度提供了基礎(chǔ)性的理論指導(dǎo)。然而，此求解框架需要多次復(fù)制下層信息到上層問題，數(shù)據(jù)傳輸和存儲量大，且尚未考慮利益主體的隱私防護(hù)需求，有待結(jié)合配電網(wǎng)運(yùn)行特性和多主體互動需求加以改進(jìn)。

綜上所述，現(xiàn)有研究大多局限于集體理性假設(shè)，且沒有充分考慮不確定性因素對聯(lián)合調(diào)度的影響，亟待開展個體理性假設(shè)下的多元利益主體聯(lián)合調(diào)度研究，并在不確定性表征、模型精確求解、個體隱私防護(hù)等方面取得突破性進(jìn)展。

2 電力系統(tǒng)云、邊計(jì)算

云計(jì)算和邊緣計(jì)算是信息技術(shù)的發(fā)展前沿，也是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。云計(jì)算主要依托虛擬化服務(wù)技術(shù)，將各類計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化后集中管理，從而給用戶提供高性能的數(shù)據(jù)存儲和計(jì)算服務(wù)。關(guān)于云計(jì)算在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，目前主要基于以下2 個思路開展理論研究和工程實(shí)踐。其一，業(yè)務(wù)外包，即租賃第三方公司已經(jīng)開發(fā)成熟的云平臺，將本地計(jì)算任務(wù)遷移到云平臺上執(zhí)行。這方面的代表性成果有：文獻(xiàn)[26]探討了電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)營商在亞馬遜網(wǎng)頁服務(wù)平臺構(gòu)建虛擬私有云的可行性，并驗(yàn)證了大規(guī)模電網(wǎng)規(guī)劃仿真以云計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)的有效性；文獻(xiàn)[27]設(shè)計(jì)了求解經(jīng)濟(jì)調(diào)度等線性規(guī)劃問題的外包機(jī)制，并指出基于云平臺的應(yīng)用開發(fā)具有計(jì)算性能強(qiáng)、可擴(kuò)展性好、性價(jià)比高等優(yōu)勢；文獻(xiàn)[28]提出了能實(shí)現(xiàn)外包計(jì)算任務(wù)脫敏的信息掩碼理論，并在終端用戶能量管理、區(qū)域負(fù)荷聚合管理和多區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度等線性規(guī)劃典型場景下進(jìn)行了實(shí)用性驗(yàn)證。其二，自主建設(shè)，即在本地硬件資源虛擬化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用服務(wù)化等私有云功能。這方面的代表性成果有：文獻(xiàn)[29]系統(tǒng)地闡述了國家電網(wǎng)公司構(gòu)建企業(yè)管理云、公共服務(wù)云和生產(chǎn)控制云的必要性和實(shí)用性，并指出云計(jì)算能顯著提升信息感知同步、在線電網(wǎng)分析、精益調(diào)度管理和數(shù)據(jù)深度應(yīng)用等層面的支撐能力；文獻(xiàn)[30]進(jìn)一步提出了基于云平臺的計(jì)算、存儲資源自動搜索與定位機(jī)制，旨在支撐狀態(tài)估計(jì)等調(diào)控應(yīng)用的在線計(jì)算。

當(dāng)數(shù)據(jù)源離云平臺距離較遠(yuǎn)時，通信延遲概率往往較高，影響云計(jì)算的實(shí)時響應(yīng)能力。為解決以上痛點(diǎn)，云計(jì)算的模式應(yīng)下移到通信網(wǎng)絡(luò)邊緣，使計(jì)算、存儲等資源更靠近數(shù)據(jù)源，從而降低通信延遲、隱私泄漏等風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)[31]把此類在通信網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行的計(jì)算模式正式定義為邊緣計(jì)算，并指出邊緣計(jì)算可以由從數(shù)據(jù)源到云平臺通信路徑上的任意計(jì)算資源執(zhí)行（如本地服務(wù)器、邊緣網(wǎng)關(guān)和智能終端）。思科公司基于邊緣計(jì)算的理念開發(fā)了名為霧計(jì)算的虛擬化計(jì)算平臺，為云計(jì)算的本地化執(zhí)行提供了技術(shù)解決方案[32]。由于邊緣計(jì)算具有數(shù)據(jù)本地存儲、計(jì)算本地執(zhí)行的優(yōu)勢，部分學(xué)者就邊緣計(jì)算在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用開展了理論探索，比如：文獻(xiàn)[33]探討了在廣域發(fā)電控制、站域保護(hù)控制與負(fù)荷建模評估等場景下邊緣計(jì)算的部署方式和應(yīng)用前景；文獻(xiàn)[34]提出了借助邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)自動需求響應(yīng)的設(shè)想，并針對接口服務(wù)等問題給出了相應(yīng)的解決思路。

邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)本質(zhì)上是對云計(jì)算中心的主動延伸和有效補(bǔ)充。然而受資源部署的限制，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的存儲、計(jì)算性能和云計(jì)算中心存在較大差距。為結(jié)合邊緣計(jì)算和云計(jì)算的優(yōu)勢，云邊協(xié)同計(jì)算成為了理想選擇，相關(guān)研究方興未艾。其中，代表性的成果有：文獻(xiàn)[35]面向?qū)崟r視頻分析、智慧城市管理等應(yīng)用場景，構(gòu)建了云與邊緣節(jié)點(diǎn)間計(jì)算任務(wù)流的優(yōu)化管理框架，為解決應(yīng)用分解、任務(wù)分配、資源管理和分布執(zhí)行等問題奠定了基礎(chǔ)；文獻(xiàn)[36]為縮減數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼w延時，應(yīng)用遺傳-粒子群融合算法實(shí)現(xiàn)了云和邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲的優(yōu)化分配；文獻(xiàn)[37]提出了以用戶體驗(yàn)質(zhì)量為核心理念的云計(jì)算與邊緣計(jì)算集成方案，并建立了基于綜合信任度的邊緣計(jì)算資源協(xié)同優(yōu)化模型。值得指出，云邊協(xié)同的計(jì)算模式與電力系統(tǒng)的層級化管理方式天然契合。目前，只有少數(shù)學(xué)者對云邊協(xié)同計(jì)算在電力系統(tǒng)調(diào)控環(huán)節(jié)的應(yīng)用開展了探索性研究，比如：文獻(xiàn)[38]針對電動汽車有序充電場景，探討了如何應(yīng)用云邊協(xié)同計(jì)算模式實(shí)現(xiàn)配電臺區(qū)的自治管理以及物聯(lián)網(wǎng)云平臺的監(jiān)督控制。然而，大多數(shù)研究都假定云計(jì)算中心和邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)歸屬于同一個利益主體，通過統(tǒng)一調(diào)度計(jì)算資源權(quán)衡各節(jié)點(diǎn)的計(jì)算量和通信量。此外，為實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算負(fù)載的均衡分布，調(diào)度計(jì)算資源時往往只考慮了計(jì)算任務(wù)的數(shù)學(xué)特征，使得計(jì)算任務(wù)遷移時用戶隱私難以保障。

綜上所述，云計(jì)算和邊緣計(jì)算在電力系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究剛剛起步，且缺乏靈活可靠的協(xié)同機(jī)制，亟待開展考慮計(jì)算資源歸屬方多元化的云邊協(xié)同計(jì)算研究，并在計(jì)算資源共用、計(jì)算過程容錯、計(jì)算任務(wù)脫敏等方面取得突破性進(jìn)展。

3 電力信息安全防御

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中信息流與能量流緊密耦合、相互依存，因此電力信息安全防御比傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)安全防御在機(jī)理上更為復(fù)雜?？傮w而言，電力信息安全防御既要滿足信息安全的通用要求，又要結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)營特征定向擴(kuò)展。目前，相關(guān)研究領(lǐng)域在機(jī)理性、系統(tǒng)性和普適性等方面存在廣闊的發(fā)展空間。部分學(xué)者針對如何構(gòu)建電力信息安全防御體系提出了指導(dǎo)性建議，比如：文獻(xiàn)[39]強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)流的機(jī)密性、完整性和可用性是實(shí)現(xiàn)電力等工控系統(tǒng)信息安全的三大要素，即要保障數(shù)據(jù)不能因泄露而被非法利用、不能被隨意篡改或偽造以及能隨時按需使用；文獻(xiàn)[40]基于對烏克蘭電網(wǎng)遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊的思考，指出電力信息基礎(chǔ)設(shè)施的脆弱性客觀存在，因而必須變被動防御為主動防御；文獻(xiàn)[41]具體分析了電力信息安全防御面臨的挑戰(zhàn)，并強(qiáng)調(diào)必須要以立體化、全局式的視角設(shè)計(jì)安全防御架構(gòu)。

與互聯(lián)網(wǎng)相比，電力系統(tǒng)面臨的網(wǎng)絡(luò)攻擊專業(yè)性和目標(biāo)性更強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)電力信息安全防御時知己知彼，部分學(xué)者探究了潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊，比如：文獻(xiàn)[42]基于實(shí)際量測系統(tǒng)特征研究了針對配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，指出黑客可能只需依靠少量歷史數(shù)據(jù)就可以更改狀態(tài)估計(jì)結(jié)果；文獻(xiàn)[43]分析了拒絕服務(wù)攻擊對負(fù)荷頻率控制的影響，并揭示了通信參數(shù)與系統(tǒng)可耐受攻擊時間的相關(guān)性；文獻(xiàn)[44]分析了物聯(lián)網(wǎng)攻擊對配電網(wǎng)安全運(yùn)行的破壞性，指出黑客可能通過規(guī)?；倏v家用電器引發(fā)嚴(yán)重停電事故。面向如何最優(yōu)化部署安全防御資源的難題，部分學(xué)者對網(wǎng)絡(luò)攻防博弈進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，比如：文獻(xiàn)[45]通過構(gòu)建表征攻防雙方交互影響的數(shù)學(xué)模型，提出了防御虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的有效方法；文獻(xiàn)[46]通過研究電力系統(tǒng)的信息物理耦合特性，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)冗余度強(qiáng)化策略以降低網(wǎng)絡(luò)攻擊對安全運(yùn)行的影響；文獻(xiàn)[47]綜合考慮網(wǎng)絡(luò)攻擊的破壞程度與成功概率，從攻防博弈角度進(jìn)一步提出了優(yōu)化分配防御資源的數(shù)學(xué)方法。

以上文獻(xiàn)從宏觀角度分析了電力信息安全防御的迫切性和重要性，但未涉及實(shí)現(xiàn)防御的具體措施。傳統(tǒng)的電力信息安全防御體系集成了防火墻、單向隔離裝置、入侵檢測系統(tǒng)和密鑰系統(tǒng)等被動防御措施，比如：文獻(xiàn)[48]根據(jù)事前預(yù)防和事后應(yīng)對的不同要求，梳理了以被動防御為主的傳統(tǒng)防御措施。為提升對網(wǎng)絡(luò)攻擊威脅的應(yīng)對能力，少數(shù)學(xué)者對電力信息安全主動防御措施開展了理論探索，比如：筆者在文獻(xiàn)[49]中提出了針對微電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的移動目標(biāo)防御思路，通過隨機(jī)篩選冗余的量測數(shù)據(jù)有效降低了網(wǎng)絡(luò)攻擊的成功率；文獻(xiàn)[50]提出了基于虛構(gòu)線路的主動誘騙思路，有效提升了電力調(diào)度系統(tǒng)的容侵性。

綜上所述，考慮信息-物理耦合特性的電力信息安全防御理論研究尚處于起步階段，且缺少支撐性的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，亟待開展切合主動配電網(wǎng)發(fā)展需求的主動防御研究，并在防御資源分配、移動目標(biāo)防御、網(wǎng)絡(luò)攻擊誘捕等方面取得突破性進(jìn)展。

4 結(jié)語