智能电网标准与物联网技术：安全与应用的全面解析

### 智能电网标准与物联网技术：安全与应用的全面解析 #### 1. 智能电网标准概述 智能电网标准的协作是电力行业发展的关键。不同标准组织在智能电网标准制定中发挥着重要作用，它们需要在合适的层面开展工作，以适应不同的应用场景。例如，在指定协议时，比特和字节很重要；而在指定业务集成框架时，工作流则更为关键。 使用开放标准有助于支持互操作性，推动新技术的普及。开放标准是公开可用的，并具有相关的使用权利，不同组织对其定义和解释有所不同。在已知的标准组织中，只有 IETF 和 ITU - T 明确将其标准称为开放标准，允许合理且非歧视性的专利许可费用要求。 #### 2. 智能电网标准制定的关键参与者 智能电网标准制定涉及众多关键参与者，以下是部分主要参与者及其职责： | 参与者 | 职责 | | --- | --- | | NIST | 前联邦技术机构，负责协调智能电网信息管理标准框架的开发 | | ISA | 控制工业过程的工程师国际组织 | | SGIP | 专注于智能电网不同领域的互操作性 | | UCA 国际用户组 | 提供电力、燃气和水公用事业系统的供应商 | | GridWise 联盟 | 致力于改造美国电网，实现可持续能源未来 | | EPRI/EEI | 在多个领域进行研究和创新 | | ZigBee 联盟 | 专注于建筑物内的低功率无线电 | | Wi - Fi | 保障无线产品的互操作性 | | IEEE P2030 | 制定智能电网应用的标准和指南 | | IRENA | 推动国际可再生能源整合 | | ISO | 制定国际标准和技术标准 | | IEC | 在智能电网多个领域积极开展工作 | | IETF | 负责智能电网多个领域的互联网标准 | | ITU - T | 在电信和智能电网多个领域发挥作用 | | ANSI | 致力于电表相关标准 | | NAESB | 制定北美天然气和电力行业的互操作性标准 | | NEMA | 代表电气设备制造商 | | NRECA | 代表电力合作社公用事业 | | 州立法机构 | 参与相关立法工作 | | 联邦/州监管机构 | 进行监管工作 | | FERC | 美国联邦能源监管委员会，负责能源监管 | | NERC | 保障美国互联系统（包括加拿大和墨西哥部分地区）的可靠性 | | OASIS | 制定跨领域标准，支持基于机器的人类活动调度 | | ASHRAE | 制定 HVAC 和制冷标准 | | SAE | 负责 PEV 与电网之间的通信标准 | | OpenADR 联盟 | 制定需求响应实施标准 | | Bacnet | 制定商业建筑与智能电网集成的标准 | | OPC | 制定工业控制系统开放连接和过程控制标准 | #### 3. 关键组织的作用 - **GridWise 架构委员会**：由 DOE 赞助，成员来自智能电网技术的不同领域。尽管 NIST 被赋予协调智能电网设备和系统互操作性标准框架开发的主要责任，但 2007 年的《能源独立与安全法案》要求 NIST 与 GridWise 架构委员会协商确定标准并设立投资赠款。该委员会在智能电网框架和 GWAC 堆栈的开发中具有巨大影响力，GWAC 堆栈改编自 OSI 分层堆栈，曾推动计算机行业的创新。 - **NIST 智能电网互操作性小组（SGIP）**：NIST 于 2009 年发起 SGIP，以履行其在《能源独立与安全法案》下协调智能电网标准开发的责任。自 2013 年 1 月起，SGIP 成为一个自我维持的实体，大部分资金来自行业利益相关者。SGIP 致力于智能电网标准的制定、优先级行动计划的制定以及测试和认证标准的设计。它开发了智能电网概念模型和网络安全要求，并提出了安全解决方案的建议。具体活动包括识别现有适用标准、解决标准中的差距以及识别多个标准的重叠部分。SGIP 有多个特定优先级的委员会和工作组，如网络安全（SGCC）小组和领域专家工作组（DEWGs）。 #### 4. FERC 的标准优先级与实施 FERC 识别出四个关键互操作性标准的功能优先级领域： - 需求响应 - 广域态势感知 - 能源存储 - 电动交通 此外，FERC 还确定了两个跨领域的优先级：系统安全（网络安全和物理安全）和系统间通信（一种通用语义框架，以实现系统间接口的有效通信和协调）。 2013 年 11 月 22 日，FERC 批准了关键基础设施保护标准的第 5 版（CIP Version 5），这在减轻大容量电力系统的网络风险方面取得了重大进展。2014 年，NERC 启动了一个项目，帮助行业从当前可执行的 CIP Version 3 标准直接过渡到 CIP Version 5。不同影响级别的 BES 系统过渡时间不同，高、中影响级别的 BES 系统需在 2016 年 4 月 1 日过渡到 NERC - CIP v5，低影响级别的 BES 系统可等到 2017 年 4 月 1 日。但目前仍缺乏明确的网络安全战略，许多 CIP 标准处于非活动状态或有待执行。 #### 5. 标准的使用 智能电网标准化是一个重要话题，但大学课程中很少涉及如何使用标准的教育内容。一些指南和书籍可以提供使用标准的帮助，但由于许多标准可能会在短时间内过时或不断变化，因此需要一种选择新标准的方法。使用成熟标准是一个不错的选择，成熟标准是指经过足够时间使用，其初始故障和固有问题已被识别并通过进一步开发得到解决或减少的标准。 #### 6. 网络安全标准 网络安全标准使组织能够实施安全技术，减少网络攻击的成功次数。国际、联盟、区域和国家层面的组织都在不断开发和修订网络安全标准。例如，DOE 与 NIST 合作，使产品制造商能够使用当前的网络安全指南。美国 NIST 发布的标准对联邦机构具有强制性，同时也为私营企业提供信息系统安全指南。 当前工业控制系统（ICS）安全活动得到了众多标准、项目、组织和协会的支持，包括： - 美国天然气协会（AGA）标