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考虑安全性和实时性的变电站通信系统研究

2020-12-11阅读(215)

考虑安全性和实时性的变电站通信系统研究

论文摘要

变电站通信网络是连接变电站内各种智能电子设备以及控制中心的纽带,数据实时传输是变电站保护、控制安全运行的基础,数据通信安全是变电站可靠运行的重要保证。考虑数据传输实时性的同时,对通信安全性进行分析研究具有重要的理论价值和实际意义。本文分别从变电站通信系统数据传输实时性和安全性角度出发,系统地分析了提高数据传输实时性和安全性的解决策略；首先,基于数字化变电站自动化系统的体系构架,分析了基于IEC61850的通信网络、组网方式、拓扑结构以及数据分类。特别地,从实时性和安全性两个角度对变电站通信系统所涉数据进行系统分类。接着,提出了一种基于D-S证据理论的变电站通信系统信息安全评估方法。该算法在分析变电站通信系统信息安全需求的基础上,根据信息安全的四个性质将影响其安全的各种威胁进行分类；根据上述分类建立变电站通信系统信息安全评估指标体系并建立层次关系；利用1-9标度法计算各个安全威胁的联合权重；并运用D-S证据理论将专家对各种安全威胁的评估进行量化并加以合成；最终依据信任区间将各个安全威胁进行大小排序。算例分析表明,该方法能有效量化安全威胁的综合影响大小,进而为安全策略的制定和应用提供重要的证据。进一步地,从不同角度探讨了变电站通信系统信息安全的解决策略。比较分析了遵循IEC62351标准提供的安全传输层协议（Transport Layer Security, TLS）以及虚拟局域网（Virtual Local Area Network, VLAN）技术在提高变电站通信安全方面的作用。其中,后者在逻辑上将各相关智能电子设备设备划分为一个虚拟局域网,减少数据流量,在提高变电站通信系统中数据传输实时性的同时,可以提高传输安全性。最后,基于OPNET的仿真验证表明,虚拟局域网技术可有效提高变电站数据传输的实时性和安全性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 选题背景和意义
  • 1.2 变电站通信系统数据实时性研究现状
  • 1.2.1 数据采样报文
  • 1.2.2 通用面向对象的变电站事件报文
  • 1.2.3 变电站通信系统数据实时性的研究方法
  • 1.3 变电站通信系统信息安全性的研究现状
  • 1.3.1 变电站通信系统数据安全性分析
  • 1.3.2 变电站通信系统数据安全性解决策略
  • 1.4 本文的研究内容与主要工作
  • 第2章 基于IEC61850变电站自动化系统通信网络分析
  • 2.1 IEC61850规约概述
  • 2.2 基于IEC61850的变电站自动化系统的主要特征
  • 2.3 基于IEC61850的变电站自动化系统体系构架
  • 2.4 基于IEC61850的变电站自动化系统通信网络技术分析
  • 2.4.1 基于IEC61850的变电站通信系统的性能要求
  • 2.4.2 基于交换式以太网的变电站通信网络
  • 2.4.3 基于变电站总线的变电站组网方式
  • 2.4.4 变电站通信网络的拓扑结构
  • 2.5 基于IEC61850的变电站通信系统数据分类
  • 2.5.1 基于实时性的数据分类
  • 2.5.2 基于信息安全需求的数据分类
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 基于 D-S 证据理论的变电站通信系统信息安全综合评估
  • 3.1 基于IEC61850的变电站通信系统信息安全需求
  • 3.2 变电站通信网络中主要存在的安全威胁
  • 3.3 安全威胁产生的机理分析
  • 3.3.1 OSI参考模型
  • 3.3.2 TCP/IP参考模型
  • 3.3.3 安全威胁攻击的原理
  • 3.4 基于层次分析法的变电站通信系统信息安全综合评估
  • 3.4.1 变电站通信系统信息安全评估指标体系的建立
  • 3.4.2 信息安全评估指标的量化
  • 3.5 基于 D-S 证据理论的变电站通信系统信息安全评估
  • 3.5.1 D-S 证据理论的基本思想和概念
  • 3.5.2 基于 D-S 证据理论的证据合成
  • 3.5.3 基于置信区间的优劣比较
  • 3.5.4 基于 D-S 证据理论的变电站信息安全评估流程
  • 3.6 算例分析
  • 3.7 小结
  • 第4章 考虑实时性的变电站通信系统信息安全的解决策略
  • 4.1 基于IEC62351的变电站信息安全解决策略
  • 4.1.1 IEC62351标准在变电站通信系统中的应用
  • 4.1.2 基于IEC62351的变电站安全解决策略
  • 4.1.3 基于虚拟局域网技术解决策略
  • 4.2 基于OPNET和VLAN的变电站通信系统仿真
  • 4.2.1 OPNET软件介绍
  • 4.2.2 D2-1典型变电站数据流分析
  • 4.2.3 基于OPNET的典型D2-1变电站建模
  • 4.2.4 基于OPNET和VLAN的D2-1典型变电站仿真的实现
  • 4.3 本章小结
  • 结论
  • 本文研究工作的总结
  • 下一步工作的展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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