Research focuses and advance technologies of smart grid in recent years

The smart grid is attracting more and more attention in electrical engineering for its promising features.However,huge challenges also exist in the implementations of the smart grid,such as high penetration of renewable energy resources,low carbon electricity and cyber-physical security,etc.In this paper,the latest progress of some research focuses and advance technologies in the development of smart grid is reviewed.     

基于深度学习的智能合约漏洞检测方法综述

智能合约是区块链三大特点之一,也是区块链具有应用价值和灵活性的领域.本质上,智能合约是一段用特定脚本语言实现的代码,不可避免地存在安全漏洞风险.如何及时准确地检查出各种智能合约的漏洞,就成为区块链安全研究的重点和热点.为了检测智能合约漏洞,研究者提出了各种分析方法,包括符号执行、形式化验证和模糊测试等.随着人工智能技术的快速发展,越来越多基于深度学习的方法被提出,并且在多个研究领域取得了很好的效果.目前,针对基于深度学习的智能合约漏洞检测方法并没有被详细地调查和分析.本文首先简要介绍了智能合约的概念以及智能合约漏洞相关的安全事件;然后对基于深度学习的方法中常用的智能合约特征进行分析;同时对智能合约漏洞检测中常用的深度学习模型进行描述.此外,为了进一步推动基于深度学习的智能合约漏洞检测方法的研究,本文将近年来基于深度学习的智能合约漏洞检测方法根据其特征提取形式进行了总结分类,从文本处理、静态分析和图像处理3个角度进行了分析介绍;最后,总结了该领域面临的挑战和未来的研究方向.     

AES算法在智能家居通信安全系统中的应用

针对智能家居系统在数据通信过程中出现恶意攻击、隐私泄露和身份盗用等网络安全问题,设计了基于混沌加密算法的通信安全系统.该系统采用AES加密算法进行加密设计,可以有效抵御静态口令丢失、伪服务器攻击等安全威胁,提高了系统保密性,使智能家居系统中的数据传输更加安全.     

基于多层次非负稀疏编码和SVM的窃电检测方法

针对现有方法对新型窃电方式检测准确率不高的问题,文中提出了一种基于多层次非负稀疏编码和支持向量机(support vector machines, SVM)的窃电检测新方法。该方法以月度用电曲线为检测对象,基于多层次非负稀疏编码提取样本的多层次用电模式特征,以及窃电情景分析提取样本的数值统计特征,将二者的融合检测特征输入SVM分类器进行窃电检测。以爱尔兰智能电表数据集构造的算例验证了所提方法能够提高窃电检测的精确率和召回率。     

Security Considerations Based on PKI/CA in Manufacturing Grid

In the manufacturing grid environment, the span of the consideration of security issues is more extensive, and the solutions for them are more complex, therefore these problems in manufacturing grid can＇t longer be addressed by existing security technologies. In order to solve this problem, the paper first puts forward the security architecture of manufacturing grid on the basis of the proposal of the security strategies for manufacturing grid; then the paper introduces key technologies based on public key infrastructure-certificate authority （PKI/CA） to ensure the security of manufacturing grid, such as single sign-on, security proxy, independent authentication and so on. Schemes discussed in the paper have some values to settle security problems in the manufacturing grid environment.     

基于IRSO算法的含分布式电源配电网重构

在智能电网的背景下,为了减少含分布式电源(distributed generation, DG)配电网的网络损耗,同时提高电网安全性,提出“单条支路安全系数”“最小安全系数”“平均安全系数”三个安全性评价指标,并建立以网损、“平均安全系数”“最小安全系数”为目标的配电网重构数学模型,采用改进鼠群优化算法进行求解。针对传统鼠群算法随机初始种群的迭代次数较多问题,采用有序环网配合启发式规则在初始化阶段生成一个初始解;针对传统算法在运行过程中产生众多无效变异的问题,提出“映射规则”,最大化调用鼠群变异规则;为了避免最后结果未优化到最优,提出“最优个体微调策略”。采用IEEE33节点电力系统和Taipower84节点电力系统进行对比验证分析,证明了该文方法的通用性和有效性。     

物联网让电网更智能

物联网技术近年来已成为国内外研究的热点,其发展引起了我国政府的高度重视。本文首先介绍了物联网的发展,进而介绍了智能电网的概念。重点叙述了国内未来智能电网的发展模式,以及现阶段国内外物联网技术在智能电网中的应用。最后,指出我国面向智能电网的物联网技术发展存在的问题与挑战。     

基于集成学习的智能电网主机恶意软件检测方法

目前智能电网恶意软件检测系统主要基于特征库对已知恶意软件进行检测,不适用检测恶意软件未知变种.而现有基于机器学习的恶意软件未知变种检测方法的准确性和鲁棒性有待进一步提升,不足以满足智能电网实际需要.因此,提出一种基于集成学习的恶意软件未知变种检测方法,利用多源数据集和多种机器学习方法交叉构建单一检测模型,并设计一种基于Logistic的集成学习方法,构建恶意软件未知变种集成检测模型.实验对比分析表明,构建的集成检测模型相较于传统单一检测模型在准确性和鲁棒性方面有着显著提升.     

智能电网需求侧个性化推荐系统

基于智能电网的双向通信基础设施与先进量测设备,个性化推荐技术从收集的需求侧大数据中获取知识,为优化电网运营提供有力支持,并向终端用户推荐面向能源的产品/服务/建议。研究首先探讨了个性化推荐技术的原理以及在需求侧中引入个性化推荐技术的前景;其次,介绍了实现智能电网需求侧推荐系统的关键技术,并对现有研究工作以及未来构建的需求侧个性化推荐系统进行分析;最后,讨论了实现需求侧个性化推荐系统可能遇到的挑战。     

基于胶囊网络和注意力机制的智能合约漏洞检测方法

近年来,随着智能合约的数量越来越多,因合约漏洞而造成的经济损失愈发严重,智能合约的安全性越来越受到广泛的关注。基于深度学习的漏洞检测方法能够解决早期传统智能合约漏洞检测方法检测效率低、准确率不足的问题,但大多现有基于深度学习的漏洞检测方法都是直接使用智能合约源代码、操作码序列或字节码序列作为深度学习模型的输入,会因引入过多无效信息而削弱有效信息。为此,文中提出了一种基于胶囊网络和注意力机制的智能合约漏洞检测方法。考虑到程序的执行时序信息,文中通过提取智能合约的关键操作码序列作为源代码特征,然后利用胶囊网络和注意力机制的混合网络进行训练,其中胶囊网络模块用于提取智能合约的上下文信息以及局部与整体的联系,注意力机制用于给不同的操作码按照其重要程度分配不同的权重。实验结果表明,文中提出的算法在智能合约数据集中的F₁分数和准确率分别为94.48%和97.15%,与其他传统检测方法和深度学习方法相比有较明显的性能提升。     

网格安全技术研究综述

分析了网格安全技术的特点和面临的挑战,总结了目前的网格安全领域研究的主要内容,综述了网格安全的最新研究进展,讨论了该领域尚存在的问题及今后的趋势。对于网格安全技术的研究具有较好的参考意义。     

基于智能电表数据的配电网络拓扑修正

在现代的智能电网系统中,一个优秀的配电网络,不仅要能稳定高效地为千家万户传输电力,而且还要能获得清晰的拓扑网络关系,这对整个电网的研究有着重要的作用。对于网络拓扑的研究,通常采用的是传统的树搜索法等算法进行拓扑关系辨识,但是这些方法的辨识效果不高。随着智能电表地普及与应用,对配电网络的辨识提供了一种有效的方法。为了得到更加精确的拓扑关系,提出一种基于智能电表数据的配电网络拓扑的修正方法,相比之下有更高的辨识效果。     

浅谈开发区电网智能化建设

按照国家电网"十一五"末期公布的智能电网发展计划及其建设时间表,结合开发区电网实际,提出从光纤敷设和智能电表安装工程开始,逐步开展智能变电站、配网自动化、智能营销系统建设,为实现电网智能化奠定基础。     

德国智能电网的实践及启示

 德国一直致力于在可再生能源时代领军世界,而智能电网是未来低碳电力系统的重要一环,其中企业、政府的支持与管制对智能电网的发展尤为重要。德国E-Energy（信息化能源）试点项目,旨在通过一个开放式的区域电力市场,将发电商、用电可调节的消费者、能源服务供应商、电网运营商集成为一体,借助信息和通信技术将发电直至消费的全部流程集成在一个平台,及时地交换信息进而优化整个系统。而需求侧作为缓解电力供需平衡的一种重要资源,在电力用户主动参与方面有很大的发展空间。本文综述德国智能电网的发展、实践及经验,分析其对中国电网发展的启示。     

A new secure password authentication scheme using smart cards

Thirteen security requirements for an ideal password authentication scheme using smart cards are listed and a new smart card based password authentication scheme with identity anonymity is proposed. The new scheme can satisfy all the listed ideal security requirements and has the following merits： （1） it can resist all the attacks listed in introduction; （2） less storage memory requirement due to no verification table stored in server; （3） low computational cost due to hash functions based operations; （4） even if the smart card is lost, the new system is still secure; （5） As user identity is anonymous, this scheme is more practical. The new proposed scheme can be applied in source constraint networks.     

基于区块链技术的数据共享系统

区块链技术具有去中心化、公开透明、全程可追溯等技术特点,为解决数据共享及智能应用提供了新的技术方向和手段,但受限于区块链的性能等因素,数据共享应用的便捷性和使用率受到影响,为此提出了一种基于区块链技术的数据共享系统应用方案。通过分析智能电网用电信息采集系统技术架构,采用云边端协同方式,保证业务应用速度及系统性能;结合工作量证明(proof of work, POW)及权益证明(proof of stake, POS)共识机制,灵活调整区块的难度系数提高区块写入速度,通过权益值、信用值及时间奖励,确定用户的记账权,激励主节点创建区块的积极性;通过可编程智能合约的设计,使用户在数据类型的调取更加便捷;通过仿真分析,验证了该系统能够满足智能电网信息系统的应用需求,并极大地保障了数据信息产生、传输、采集、存储、共享的各环节应用的全生命周期安全性。     

Load Profiling and Its Application to Demand Response: A Review

The smart grid has been revolutionizing electrical generation and consumption through a two-way flow of power and information. As an important information source from the demand side, Advanced Metering Infrastructure(AMI) has gained increasing popularity all over the world. By making full use of the data gathered by AMI, stakeholders of the electrical industry can have a better understanding of electrical consumption behavior. This is a significant strategy to improve operation efficiency and enhance power grid reliability. To implement this strategy,researchers have explored many data mining techniques for load profiling. This paper performs a state-of-the-art,comprehensive review of these data mining techniques from the perspectives of different technical approaches including direct clustering, indirect clustering, clustering evaluation criteria, and customer segmentation. On this basis, the prospects for implementing load profiling to demand response applications, price-based and incentivebased, are further summarized. Finally, challenges and opportunities of load profiling techniques in future power industry, especially in a demand response world, are discussed.     

一种输电线路智能巡检系统设计与实现

输电线路是电力系统的重要组成部分,确保其安全稳定运行是供电企业的一项基本工作．线路运行管理是有效保证输电线路及其设备安全的一项基础工作．随着智能电网技术的发展,传统的输电线路运行管理方法已很难满足电网发展的要求．本文设计的输电线路智能巡检系统,能够为输电线路运行管理提供极大的便利,有效满足线路巡检工作电子化、信息化、智能化的要求．     

Secure Device Pairing via Handshake Detection

Multi-party applications are becoming popular due to the development of mobile smart devices. In this work, we explore Secure Device Pairing(SDP), a novel pairing mechanism, which allows users to use smart watches to detect the handshake between users, and use the shaking information to create security keys that are highly random. Thus, we perform device pairing without complicated operations. SDP dynamically adjusts the sensor's sampling frequency and uses different classifiers at varying stages to save the energy. A multi-level quantization algorithm is used to maximize the mutual information between two communicating entities without information leakage. We evaluate the main modules of SDP with 1800 sets of handshake data. Results show that the recognition accuracy of the handshake detection algorithm is 98.2%, and the power consumption is only 1/3 of that of the single sampling frequency classifier.     

智能变电站二次设备状态的灰色层次聚类评估

智能变电站作为智能电网建设的核心部分,其二次设备运行状态关系着电力系统的安全性和稳定性。针对智能变电站二次设备故障原因错综复杂以及运行状态信息不完全的特征,建立智能变电站二次设备状态评估层次模型和指标体系,引入灰色聚类对智能变电站二次设备状态进行灰色分类以及构建灰色白化权函数,并利用层次分析法计算状态指标权重,结合层次分析法与灰色聚类对智能变电站二次设备进行定性和定量的状态评估。实例分析验证了文中方法有效易行,为智能变电站二次设备状态检修工作提供了理论依据。