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第1章 什么是智能电网，为什么要关心智能电网的安全性1

1.1 传统电网的定义1

1.2 什么是智能电网2

1.3 为什么需要更为智能的电网5

1.4 智能电网面临的风险6

1.5 智能电网：风险与收益并存9

注释10

第2章 智能电网行业标准和相关法规12

2.1 引言12

2.2 美国大电力系统的智能网络划分和管理14

2.3 隐私保护对智能电网的影响17

2.4 安全标准19

2.5 智能电网安全策略22

2.6 智能电网安全性带来的影响27

2.7 智能电网的安全控制框架28

2.8 智能电网的安全风险管理32

注释34

第3章 智能量测：首要安全风险36

3.1 引言36

3.2 智能量测的成本36

3.3 智能量测系统37

3.3.1 智能电表的架构40

3.3.2 家用能耗显示系统41

3.3.3 智能电表43

3.3.4 邻域网43

3.3.5 智能电表采集器44

3.3.6 广域网45

3.3.7 隔离区46

3.3.8 前端系统46

3.4 智能电表认证46

3.5 智能量测的安全性48

3.6 智能电表供应商管理49

3.7 智能电表安全性管理51

3.7.1 AMI的脆弱性52

3.7.2 AMI的安全性影响54

注释55

第4章 家庭局域网：赋予消费者控制权还是打开了潘多拉魔盒57

4.1 引言57

4.2 家庭局域网的组成58

4.2.1 能源服务接口59

4.2.2 可编程温控器61

4.2.3 室内显示系统和能源管理系统62

4.2.4 负荷控制与智能家电62

4.2.5 家庭局域网中的非电力仪表63

4.2.6 插电式电动汽车和电动汽车充电设备64

4.2.7 移动家庭局域网设备64

4.2.8 其他设备65

4.3 家庭局域网的通信66

4.4 家庭局域网的授权、注册和登记67

4.5 深度防御和其他安全解决方案68

注释69

第5章 配电自动化：从传统到安全71

5.1 引言71

5.2 什么是配电系统71

5.3 配电系统结构73

5.3.1 公共现场传感器73

5.3.2 公共配电和馈线电表74

5.3.3 公共现场控制器75

5.3.4 局域网75

5.3.5 传感器／电表聚合器75

5.3.6 广域网76

5.3.7 数据中心访问76

5.3.8 传感器前端76

5.3.9 电表前端77

5.3.10 配电监控与数据采集系统主终端装置（SCADA MTU）77

5.3.11 后台计算平台77

5.3.12 传统后台应用77

5.4 配电自动化的定义78

5.5 配电自动化系统如何运行82

5.6 配电系统的成本85

5.7 什么是智能电网的配电自动化85

5.8 配电系统的重要性及其安全风险86

5.9 配电系统的安全化87

5.10 配电管理系统88

5.11 标准、不可操作性和网络安全89

注释90

第6章 输电自动化：各种设备能安全地协同工作吗93

6.1 引言93

6.2 输电设施的成本93

6.3 输电设施的功能94

6.4 输电技术97

6.4.1 能源管理系统99

6.4.2 图板99

6.4.3 自动发电量控制100

6.4.4 监督控制100

6.4.5 应急储备管理100

6.4.6 交换调度101

6.4.7 SCADA主终端装置102

6.4.8 SCADA前端处理器102

6.5 输电变电站102

6.5.1 IED同步移相器103

6.5.2 IED继电器104

6.5.3 IED可编程序逻辑控制器104

6.5.4 IED远程终端装置104

6.6 智能输电网络安全105

6.6.1 控制中心网络安全106

6.6.2 输变电站网络安全108

6.7 输电系统的安全策略109

注释111

第7章 分布式发电和微电网：分布式系统能协同工作吗113

7.1 引言113

7.2 主要发电资源113

7.3 主要发电成本114

7.3.1 核电116

7.3.2 燃煤发电116

7.3.3 天然气发电117

7.3.4 水力发电118

7.3.5 分布式能源118

7.4 分布式能源的成本119

7.4.1 能量产生系统119

7.4.2 能量存储系统120

7.4.3 DER项目121

7.5 DER的网络安全122

7.6 微电网123

7.6.1 微电网与智能电网相互作用123

7.6.2 微电网的网络安全124

7.6.3 微电网的未来发展125

7.7 分布式控制系统125

7.8 智能电网和分布式发电126

7.9 网络安全和分布式发电127

注释129

第8章 运营和外包131

8.1 引言131

8.2 设计131

8.3 工程132

8.4 通信132

8.5 信息技术132

8.6 规划133

8.7 电网运营134

8.8 发电厂运营136

8.9 变电站运营136

8.10 会计核算138

8.11 市场运作138

8.12 保养维护138

8.13 变电站维护139

8.14 发电厂维护139

8.15 后期建设140

8.16 测量支持140

8.17 智能电网运营141

8.17.1 外包142

8.17.2 网络安全事件响应与外包143

8.17.3 网络安全控制146

注释147

第9章 插电式电动汽车与能量存储：大幕正在拉开148

9.1 引言148

9.2 存储技术148

9.3 计量与协同150

9.4 插电式电动汽车的特点151

9.5 电动汽车到电网的能量传输151

9.6 电网到电动汽车的能量传输153

9.7 能量存储和网络安全155

9.8 能量存储的未来发展156

注释156

第10章 各项电力设施与用户之间的安全关系158

10.1 引言158

10.2 电动汽车充电站158

10.3 家庭局域网159

10.4 分布式发电159

10.5 用户需求响应160

10.6 用户的健康风险与智能电网160

10.7 用户保护160

10.8 用户对电力设施的保护161

10.9 第三方服务提供商163

10.10 用户自我保护166

注释167

第11章 电网的网络灾难识别与恢复168

11.1 引言168

11.2 恶意威胁169

11.3 非恶意威胁176

11.4 事件的识别177

11.5 事件的控制177

11.6 事件的根除179

11.7 网络灾难179

11.7.1 甩负荷事件180

11.7.2 网络灾难响应181

11.7.3 网络灾难恢复182

注释183

第12章 展望未来：安全电网能实现吗，它能给我们带来什么184

12.1 引言184

12.2 智能电表的安全184

12.3 家庭局域网185

12.4 前端和电表的数据管理185

12.5 配电系统的安全186

12.6 输电安全和大电力系统187

12.7 配电系统和NERC CIP188

12.8 身份和密钥管理189

12.9 微功率分析及其他侧信道攻击190

12.10 能源盗窃与市场操纵191

12.11 隐私192

12.12 智能电网能变得安全吗192

注释193

参考文献195