隨著高比例可再生能源持續接入和電網智能化程度不斷提升,電網動態特性日趨復雜,同時電網作為國家關鍵信息基礎設施,已成為網絡空間攻防對抗的高價值目標,網絡安全形勢愈發嚴峻。在此背景下,通過構建電網數字孿生基座,在數字空間構建與物理電網高度一致的高精度動態模型,為電網系統分析、運行預測和優化調控提供關鍵技術支撐,特別是在攻防對抗領域,為應對新型威脅、提升國家關鍵基礎設施主動防御能力發揮重要作用。
一、體系構建,筑牢電網防線
平臺面向國家能源安全與網絡空間安全重大戰略需求,構建火電、風電、水力、光伏等電力場景一次系統、二次系統仿真模型,依托電網仿真引擎實現實時潮流計算、電網脆弱性綜合評估等核心算法,形成完備的電力網絡攻防推演體系,實現對復雜網絡攻擊動態模擬與防御方案的有效性驗證。仿真引擎基于分布式電源構建,支持動態向量仿真(DP)、電磁暫態仿真(EMT)及連續潮流計算,采用高性能現代C++(C++11)實現,提供Python封裝以支持Pandas、Matplotlib、Numpy等數據分析工具,具備50μs最小步長的實時仿真能力,并支持IEC61970 CIM/CGMES解析及IEC61850 SV/GOOSE、MQTT等通訊協議。基于數據智能驅動與實時推演能力,支撐規模化、精準化、持久化的電網攻防博弈仿真,賦能防御體系迭代優化,支撐構建彈性可靠的新型電力系統安全防線。
二、核心能力,驅動安全演進
01.電力一二次設備仿真
平臺基于實時潮流計算精準模擬電網動態運行狀態,實現發電、輸變電與負載的交互仿真。通過真實數據驅動實現一次設備仿真與二次系統的聯動,支撐電網仿真從物理量采集到控制策略驗證的全流程閉環,其高逼真性體現在毫秒級實時數據同步與高保真模型映射。仿真引擎采用改進節點分析法(MNA)求解方程組,確保每個仿真步長內確定性求解,滿足實時仿真需求,支持單機大規模微秒級仿真及跨機多引擎分布式協同仿真。
02.攻擊模擬
針對電網網絡結構進行脆弱性評估,基于漏洞知識圖譜引擎推薦可攻擊的網絡對象,智能分析不同網絡攻擊方式的原理和不同網絡攻擊方式的影響程度。根據不同的攻擊目的選擇可能網絡攻擊方式,結合滲透鏈路描述網絡攻擊路徑。
提供針對電網攻擊的后果分析算法,評估攻擊對電網系統的影響。考慮攻擊的目標、手段、位置等因素,分析電網系統的損壞程度與狀態,輸出攻擊后的電網系統狀態。
03.防御方案推薦
根據攻擊方式進行防御方案的自動推薦,支持針對電網場景和網元設備開啟不同的防御方式,防止信息域的提權攻擊或弱口令爆破攻擊等多樣化攻擊方式。
04.攻擊后果分析
針對不同的攻擊結果進行綜合分析,分析評估不同攻擊模式對電力系統的破壞程度,包括電力體系的功能損失評估、修復時間及防御有效性等,分析結果以3D態勢進行呈現。
05.攻防態勢展示
采用三維動畫的特效方式進行攻擊過程的模擬,在態勢仿真過程中,支持日志記錄、功能回放的功能。以分層遞進的態勢展示方案展示攻擊鏈的攻擊過程、防御實施、態勢導調的全過程。
三、獨特優勢,引領卓越標準
平臺相對于主流商業仿真平臺(如RTDS)核心優勢在于:在保證高性能的前提下,通過創新的軟件架構,實現更高的靈活性、更強的實時性、更全面的協議支持以及更低的成本。
四、重要價值,構筑前沿高地
平臺高精度復現網絡攻擊對電力系統的破壞效果,驗證電網應急處置與恢復能力,并基于推演結果優化主動防御策略,為電網從“風險預警”到”韌性提升“的安全持續賦能。
01.電網攻擊效果驗證
分析不同網絡攻擊方式對電網系統的損壞程度,輸出遭受攻擊后的電網系統狀態。通過不同攻防方案的仿真推演,評估不同攻擊模式下電力系統的防御效果。
02.電網應急處置恢復支撐
平臺采用網絡分層的方法,有向遍歷形成若干自愈單元。通過啟發式規則恢復非故障失電區供電,再通過網絡分層判斷各層支路的載流情況,交換最小自愈單元內所有滿足交換條件的聯絡開關與分段開關狀態,實現電網的恢復。