随着高比例可再生能源持续接入和电网智能化程度不断提升,电网动态特性日趋复杂,同时电网作为国家关键信息基础设施,已成为网络空间攻防对抗的高价值目标,网络安全形势愈发严峻。在此背景下,通过构建电网数字孪生基座,在数字空间构建与物理电网高度一致的高精度动态模型,为电网系统分析、运行预测和优化调控提供关键技术支撑,特别是在攻防对抗领域,为应对新型威胁、提升国家关键基础设施主动防御能力发挥重要作用。
一、体系构建,筑牢电网防线
平台面向国家能源安全与网络空间安全重大战略需求,构建火电、风电、水力、光伏等电力场景一次系统、二次系统仿真模型,依托电网仿真引擎实现实时潮流计算、电网脆弱性综合评估等核心算法,形成完备的电力网络攻防推演体系,实现对复杂网络攻击动态模拟与防御方案的有效性验证。仿真引擎基于分布式电源构建,支持动态向量仿真(DP)、电磁暂态仿真(EMT)及连续潮流计算,采用高性能现代C++(C++11)实现,提供Python封装以支持Pandas、Matplotlib、Numpy等数据分析工具,具备50μs最小步长的实时仿真能力,并支持IEC61970 CIM/CGMES解析及IEC61850 SV/GOOSE、MQTT等通讯协议。基于数据智能驱动与实时推演能力,支撑规模化、精准化、持久化的电网攻防博弈仿真,赋能防御体系迭代优化,支撑构建弹性可靠的新型电力系统安全防线。
二、核心能力,驱动安全演进
01.电力一二次设备仿真
平台基于实时潮流计算精准模拟电网动态运行状态,实现发电、输变电与负载的交互仿真。通过真实数据驱动实现一次设备仿真与二次系统的联动,支撑电网仿真从物理量采集到控制策略验证的全流程闭环,其高逼真性体现在毫秒级实时数据同步与高保真模型映射。仿真引擎采用改进节点分析法(MNA)求解方程组,确保每个仿真步长内确定性求解,满足实时仿真需求,支持单机大规模微秒级仿真及跨机多引擎分布式协同仿真。
02.攻击模拟
针对电网网络结构进行脆弱性评估,基于漏洞知识图谱引擎推荐可攻击的网络对象,智能分析不同网络攻击方式的原理和不同网络攻击方式的影响程度。根据不同的攻击目的选择可能网络攻击方式,结合渗透链路描述网络攻击路径。
提供针对电网攻击的后果分析算法,评估攻击对电网系统的影响。考虑攻击的目标、手段、位置等因素,分析电网系统的损坏程度与状态,输出攻击后的电网系统状态。
03.防御方案推荐
根据攻击方式进行防御方案的自动推荐,支持针对电网场景和网元设备开启不同的防御方式,防止信息域的提权攻击或弱口令爆破攻击等多样化攻击方式。
04.攻击后果分析
针对不同的攻击结果进行综合分析,分析评估不同攻击模式对电力系统的破坏程度,包括电力体系的功能损失评估、修复时间及防御有效性等,分析结果以3D态势进行呈现。
05.攻防态势展示
采用三维动画的特效方式进行攻击过程的模拟,在态势仿真过程中,支持日志记录、功能回放的功能。以分层递进的态势展示方案展示攻击链的攻击过程、防御实施、态势导调的全过程。
三、独特优势,引领卓越标准
平台相对于主流商业仿真平台(如RTDS)核心优势在于:在保证高性能的前提下,通过创新的软件架构,实现更高的灵活性、更强的实时性、更全面的协议支持以及更低的成本。
四、重要价值,构筑前沿高地
平台高精度复现网络攻击对电力系统的破坏效果,验证电网应急处置与恢复能力,并基于推演结果优化主动防御策略,为电网从“风险预警”到”韧性提升“的安全持续赋能。
01.电网攻击效果验证
分析不同网络攻击方式对电网系统的损坏程度,输出遭受攻击后的电网系统状态。通过不同攻防方案的仿真推演,评估不同攻击模式下电力系统的防御效果。
02.电网应急处置恢复支撑
平台采用网络分层的方法,有向遍历形成若干自愈单元。通过启发式规则恢复非故障失电区供电,再通过网络分层判断各层支路的载流情况,交换最小自愈单元内所有满足交换条件的联络开关与分段开关状态,实现电网的恢复。
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