Modelling Chinese Smart Grid: A Stochastic Model Checking Case Study
信息-物理系统将信息和通信技术功能与系统的物理要素结合起来，用于监测和控制目的。传统电网向智能电网的转换是网络物理系统的一个基本例子，它提出了许多需要新方法和新应用的问题。在这方面，一个重要的问题是验证系统的某些定量特性。在本技术报告中，我们考虑了一个具体的中国智能电网实施，并试图解决某些定量属性的验证问题，包括性能和电池消耗。我们采用随机模型检验的方法，并提出我们的建模和分析研究使用PRISM模型检查。
2012-05-30 cs.NI
Secure and Energy Efficient Remote Monitoring Technique (SERMT) for Smart Grid
对电网等关键基础设施的监控和自动化是在高效、安全的通信网络的支持下即兴完成的。无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）具有低成本、低功耗、动态特性、高精度和可扩展性等优点，成为智能电网信息通信技术（ICT）系统的理想选择。然而，无线传感器网络的能量效率和安全性在很大程度上取决于网络设计和路由方案。本文提出了一种基于无线传感器网络的安全节能远程监测技术（SERMT），并给出了智能电网系统中基于无线传感器网络的ICT网络模型，用于对电网的发输电部分进行全面监测。在网络攻击期间，通过NS 2测试了为IEEE 118总线系统的智能电网设计的与安全路由技术相耦合的所提出的网络模型的性能，并且仿真结果表明，它在丢包数和吞吐量方面优于现有的智能电网监控方法，如Lo-ADI [1]。
2020-05-27 cs.NI
Transient Performance Modelling of 5G Slicing with Mixed Numerologies for Smart Grid Traffic
由第五代（5G）系统实现的网络切片具有满足来自不同垂直行业的多样化服务需求的潜力。智能配电网作为一个典型的垂直行业，对通信网络提出了新的挑战。本文研究了具有异构流量的5G无线电接入网络中智能电网应用的网络切片行为。为了促进这种网络中的网络切片，我们针对具有不同无线电资源和服务质量要求的两个业务类别采用不同的5G无线电接入参数集。三个多维马尔可夫模型的开发，以评估网络切片的瞬时性能的资源分配与流量优先级。通过分析和仿真，我们研究了智能电网保护和控制流量对其他类型的并行流量会话以及无线电资源利用率的影响。
2021-11-05 cs.NI
From Co- Toward Multi-Simulation of Smart Grids based on HLA and FMI Standards
在这篇文章中，提出了一个多仿真模型来衡量所有的智能电网的角度定义在IEEE P2030标准的性能。作为初步实现，一种新的信息技术（IT）和通信多模拟器的开发遵循高层体系结构（HLA）。为了说明这样的多模拟器的有用性，一个配电网操作应用的案例研究，提出了使用现实世界的拓扑结构配置与现实的通信流量的基础上IEC 61850。多模拟器允许在通信延迟和系统可靠性方面量化当长期演进（LTE）网络故障发生时基于数字移动无线电（DMR）在低容量无线链路上聚合所有业务的影响。案例研究表明，这样的多模拟器可用于实验新的智能电网机制，并验证其影响的所有智能电网的观点，以自动化的方式。更重要的是，多重仿真可以在修改/升级智能电网之前防止问题，从而潜在地降低公用事业成本。
2014-12-17 cs.NI
A Survey of Home Energy Management Systems in Future Smart Grid Communications
在本文中，我们提出了一个系统的审查各种家庭能源管理（HEM）计划。家庭能源管理计划的就业将使用电更智能，更有效。HEM的优点包括，增加消费者和公用事业的储蓄，降低峰均比（PAR）和峰值需求。在智能网格技术有众多应用的地方，家庭能源管理可能是最重要的一个要解决的问题。全球各地的公用事业公司已采取各种措施，以有效地消耗电力。针对智能电网提出了实时电价、分时电价、倾斜阻塞率、临界峰值电价等新的电价方案。分布式能源（DER）（本地发电）和/或家用电器协调以及不同的关税计划导致电力的有效消费。这项工作还讨论了HEM系统的一般架构和在智能电网中实现这种架构的各种挑战。
2013-07-26 cs.NI
Intent-based Network Management and Orchestration for Smart Distribution Grids
5G技术为智能配电网等不同垂直行业的通信服务提供了补充。自动化是配电网运行管理的重要组成部分。本文提出了一种框架，通过该框架，智能配电网可以使用5G网络切片和基于意图的网络（IBN）来获得面向服务的通信服务。IBN为服务用户和网络利益相关者提供了一个接口，以便以网络不可知的方式通过服务供应的高级抽象模型进行合作。通过使用IBN的动态和闭环机制以及用于网络管理和编排的网络切片和网络功能虚拟化来促进配电网的自动化和适应性。我们确定了配电网的自动化部分，并说明了意图处理及其包含在网络切片实例，服务和网络配置模型的定义中。
2021-05-12 cs.NI
Home Energy Management in Smart Grid
为了使家用电器在能源使用方面更有效，已经进行了大量的研究。为了控制电力需求和供应，已经设计和实现了各种技术。本文综述了灵巧家庭的各种能源管理技术，旨在减少能源消耗和最大限度地减少能源浪费。阐述了灵巧家庭的概念，并对现有的能源管理方法进行了回顾。
2013-11-21 cs.NI
Comments on "CRB-RPL: A Receiver-based Routing Protocol for Communications in Cognitive Radio Enabled Smart Grid"
Yang等人最近的一篇论文[1]提出CRB-RPL作为一种新的基于RPL的路由协议，用于认知无线电（CR）启用的智能电网中的通信。本质上，CRB-RPL采用CRB-MAC的操作，CRB-MAC是用于认知机器对机器（M2M）通信的介质访问控制（MAC）协议，并将其描述为网络层增强。CRB-RPL在协议操作和分析方面存在许多技术缺陷。本文的主要目的是突出CRB-RPL的这些技术缺陷，并提供分析建模的校正。
2017-03-22 cs.NI
Home Energy Management Systems in Future Smart Grids
我们提出了各种家庭能源管理计划（HEM，S）的详细审查。HEM将增加储蓄、降低峰值需求和Pto Average Ratio（PAR）。在智能网格技术的各种应用中，家庭能源管理可能是最重要的一个要解决的问题。电力公司已经采取了各种措施来提高能源消耗效率。新的定价方案，如使用时间（ToU），实时的定价（RTP），临界峰值定价（CPP），倾斜块率（IBR）等，已经被设计用于未来的智能电网。家用电器和/或分布式能源协调（本地发电）以及不同的定价方案导致能源消耗效率。本文讨论了各种通信和优化为基础的住宅能源管理计划和不同的通信和网络技术，这些计划中涉及的。
2013-06-05 cs.NI
Smart Grid Communications: Overview of Research Challenges, Solutions, and Standardization Activities
未来智能能源网络（或智能电网）中的能耗优化将基于发电、输电、配电和负荷中各种电网元件之间的电网集成近实时通信。本文讨论了智能电网和智能计量领域通信研究的一些挑战和机遇。特别是，我们专注于实现可互操作和面向未来的智能电网/计量网络，智能电网安全和隐私的一些关键通信挑战，以及如何将现有的一些网络技术应用于能源管理。最后，我们还讨论了在欧洲协调标准化的努力，以协调通信标准和协议。
2011-12-15 cs.DC cs.NI
The Enhancement of Communication Technologies and Networks for Smart Grid Applications
目前的电网可能是20世纪最伟大的工程成就。然而，它越来越过时和负担过重，导致代价高昂的停电和烧毁。出于这个原因和其他各种原因，正在进行改造工作，使目前的电网更加智能。可靠、通用和安全的通信基础设施是未来智能电网实施和部署的必要条件。一个特别的兴趣是给高效和强大的网络架构的设计，能够管理下一代电网的操作和控制。为此，除了以前用于帮助升级当前电网的技术之外，新的有线和无线技术正在出现。在本文中，我们将给出一个智能电网参考模型的概述，和智能电网的可用网络的全面调查和智能电网通信基础设施的有线和无线通信技术的进展的关键审查。并提出了智能电网应用中的家庭局域网（HAN）、邻居局域网（NANS）和广域网（WAN）的端到端通信架构。我们相信，这项工作将提供赞赏的见解，为新手谁愿意遵循相关的研究在SG域。
2014-03-03 cs.CY cs.NI
Ensuring a Secure and Resilient Smart Grid: Cyber-Attacks and Countermeasures
本文综述了智能电网安全的最新进展。它侧重于对网络攻击所产生的威胁，脆弱性和后果方面的风险的深刻理解。
2015-03-01 cs.CR cs.NI
Smart Grid: Cyber Attacks, Critical Defense Approaches, and Digital Twin
本文综述智能电网面临的网络攻击、关键防御方法及数字孪生技术，旨在打破领域知识壁垒，为基于数字孪生的智能电网安全设计提供指导。
2025-07-07 cs.CR cs.NI
A Security Plan for Smart Grid Systems Based On AGC4ISR
本文提出了一种基于自主网格计算体系结构AGC4ISR的智能网格系统安全方案。智能电网结合了分布式计算和通信的许多优点，可以提供实时信息，并在设备级实现近乎瞬时的供需平衡。AGC4ISR体系结构由自主网格计算和C4ISR（Command，Control，Communications，Computers and Intelligence，Surveillance，& Reconnaissance）体系结构组成。在本文中，我们将提出一个解决方案的安全计划，将考虑加密，入侵检测，密钥管理和网络安全的智能电网的细节。本文在C4ISR中对数据包采用加密技术，在智能电网中对数据包的发送和接收采用密钥管理，这是智能网络防止数据包丢失的必要条件。
2014-01-24 cs.CR cs.NI
M2M Communications for E-Health and Smart Grid: An Industry and Standard Perspective
概述了机器对机器（M2M）通信的几个标准化活动，分析了一些使能技术和M2M在智能电网和电子健康等行业领域的应用。从工业和标准化的角度对M2M正在进行的工作进行的总结和概述补充了该领域迄今为止此类出版物的流行学术观点。
2013-06-14 cs.CY cs.NI
On Coordination of Smart Grid and Cooperative Cloud Providers
云联盟形式的合作云提供商可以通过利用不同地点的电价波动来降低能源成本。在这种环境下，一方面，电价对所形成的联盟具有显著影响，从而对云提供商所赚取的利润具有显著影响，另一方面，云合作对智能电网的性能具有不可避免的影响。在这方面，独立的云提供商和智能电网之间的相互作用建模为一个两阶段的Stackelberg游戏交织在本文中的联盟游戏。在这个博弈中，在第一阶段，作为领导者的智能电网选择一个合适的电价机制，以最大化自己的利润。在第二阶段，云计算提供商合作管理他们的工作负载，以最大限度地降低电力成本。考虑到云提供商在联盟形成过程中的动态性，智能电网采用了一种基于约束马尔可夫决策过程（CMDP）的优化模型来实现最优策略。数值结果表明，与非合作方案相比，该解决方案分别为智能电网和云提供商带来了约28%和29%的利润改善
2020-03-30 cs.GT cs.NI
Performance Evaluation of Communication Technologies and Network Structure for Smart Grid Applications
设计一个支持智能电网应用的有效可靠的通信网络需要选择合适的通信技术和协议。本文的目的是研究和量化的能力，先进的计量基础设施（AMI），以支持主要的智能电网功能的同时运行。这些包括智能计量、价格诱导控制、配电自动化、需求响应和电动汽车充电/放电应用（吞吐量和延迟）。OPNET用于模拟选定的通信技术和协议的性能。研究结果表明，智能电网应用程序可以通过搭载现有的AMI基础设施同时运行，并仍然达到其延迟要求。
2019-01-31 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Demand Response and User Adaptation in Smart Grids
提出了一种分布式智能电网需求响应和用户自适应框架。特别是，我们借用拥塞定价的概念，在互联网流量控制和定价信息是非常有用的，以调节用户的需求，从而平衡网络负载。用户偏好被建模为一个愿意支付参数，可以被看作是一个指标的差异服务质量。分析和仿真结果表明，该算法的动态和收敛行为。
2010-07-30 cs.DC cs.NI
Edge Offloading in Smart Grid
本文综述智能电网中的边缘卸载，分析边缘-雾-云等架构及优化算法，并通过SWOT分析支持决策，以应对低延迟和高可靠性挑战。
2024-01-15 cs.DC cs.NI
Digital Twinning in Smart Grid Networks: Interplay, Resource Allocation and Use Cases
本文探讨数字孪生技术在智能电网网络中的应用，提出通过实时监控、精确建模和高效无线电资源分配来优化拥塞资源并支持服务恢复，同时指出了实时通信、互操作性和安全等未来挑战。
2023-06-26 cs.NI eess.SP
The Impact of Stealthy Attacks on Smart Grid Performance: Tradeoffs and Implications
智能电网被设想为通过利用消费者和运营商之间的双向通信渠道来显著提高能源消耗的效率。例如，运营商可以适时地利用能量需求的延迟容限，以便随着时间的推移平衡能量负载，从而降低总运营成本。然而，这个机会也伴随着安全威胁，因为电网变得更容易受到网络攻击。在本文中，我们研究了这种恶意网络攻击对简化设置中电网能效的影响。更确切地说，我们考虑一个简单的模型，其中智能电网消费者的能量需求被拦截和改变的主动攻击者之前，他们到达的运营商，谁配备了有限的入侵检测能力。我们制定的运营商和攻击者所面临的最优化问题，并提出了几个调度和攻击双方的策略。有趣的是，我们的研究结果表明，与促进智能电网的成本降低相反，增加能量需求的延迟容忍度可能会使攻击者迫使系统增加成本。这突出了需要精心构造和强大的入侵检测机制在运营商。
2016-06-14 cs.CR cs.NI math.OC
FogGrid: Leveraging Fog Computing for Enhanced Smart Grid Network
本手稿集中在雾计算的智能电网网络，包括一个分布式发电系统称为微电网的应用。它解决了智能电网的特点和优势。讨论了基于共享信息资源的按需处理的两种计算方法。雾计算作为计算和/或通信节点的附加层，在处理大量数据的同时将云后端从多任务中卸载。比较了雾计算和云计算分层体系结构在资源利用效率方面的差异。为了缓解雾计算的优势，提出了一种基于Intel Edison的雾计算框架。所提出的架构已硬件实现的微电网系统。所获得的结果显示了雾计算在低功耗、降低存储需求和覆盖分析能力方面对智能电网网络的功效。
2017-12-27 cs.DC cs.NI
Blockchain for Future Smart Grid: A Comprehensive Survey
智能电网的概念已被引入作为传统电网的新愿景，以找出整合绿色和可再生能源技术的有效方法。互联网智能电网，也称为能源互联网，也正在成为一种创新的方法，以确保随时随地的能源。这些发展的最终目标是建立一个可持续发展的社会。然而，集成和协调大量不断增长的连接对于传统的集中式网格系统来说是一个具有挑战性的问题。因此，智能电网正在经历从集中式拓扑结构向分散式拓扑结构的转变。另一方面，区块链具有一些优秀的特性，使其成为智能电网范例的一个有前途的应用。在本文中，我们的目的是提供一个全面的调查区块链在智能电网中的应用。因此，我们确定了可以通过区块链解决的智能电网场景的重大安全挑战。然后，我们提出了一些基于区块链的最新研究工作，这些研究工作在不同的文献中提出，以解决智能电网领域的安全问题。并总结了近年来出现的几个相关的实际项目、试验和产品。最后，我们讨论了将区块链应用于智能电网安全问题的基本研究挑战和未来方向。
2020-05-13 cs.CR cs.DC cs.NI
Throughput Optimal Uplink Scheduling in Heterogeneous PLC and LTE Communication for Delay Aware Smart Grid Applications
智能电网是集先进的电力设备、通信技术和控制技术于一体的能源网络。它可以同时在电网的所有组件之间传输双向电力和数据。现有的智能电网通信技术包括电力线载波通信、工业以太网、无源光网络和无线通信等，各有优势。由于智能电网应用场景复杂、采样点多、传输可靠性要求高，单一的通信方式已不能完全满足智能电网的通信需求，需要采用异构的通信方式。此外，随着蜂窝技术的发展，基于长期演进（LTE）的标准已被确定为能够满足智能电网中的各种操作的严格要求的有前途的技术。分析了PLC和LTE通信的优缺点，设计了一种智能电网中PLC和LTE通信上行异构通信的网络框架。在此基础上，根据系统时延和可靠性的要求，提出了一种吞吐量最优的采样数据上行调度传输方法。然后，利用公式推导，从理论上证明了调度系统的稳定性和可解性。仿真结果表明，在满足时延要求的情况下，该框架能够优化分配无线通信资源，最大化上行传输系统的吞吐量。关键词：智能电网，异构通信，优化吞吐量。
2020-11-19 cs.NI cs.SY eess.SY
Enabling a Zero Trust Architecture in a 5G-enabled Smart Grid
物联网最有前途的应用之一是智能电网（SG）。将SG的数据通信网络集成到电网中，可以收集和分析来自电力线路、配电站和最终用户的信息。智能电网（SG）需要快速可靠的连接，以通过物联网提供实时监控。因此，5G可以被视为升级现有电网系统的催化剂。尽管如此，5G中无处不在的连接的广泛采用带来了信息基础设施的额外攻击面，智能电网中的典型信息安全系统无法迅速响应。因此，要在充满威胁、不断变化的环境中保证网络的隐私和安全，需要突破性的架构，这些架构要远远超出传统静态安全措施的限制。以“持续身份认证和动态访问控制”为基础，分析了物联网电力系统特有的零信任（ZT）架构，并利用ZT架构设计了一种安全防护架构。
2022-10-21 cs.CR cs.CY cs.NI
For the Grid and Through the Grid: The Role of Power Line Communications in the Smart Grid
ASSIA, Inc.（ASSIA公司）；Panasonic Corporation（松下公司）；University of California at Davis（加州大学戴维斯分校）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文通过综述PLC技术发展、智能电网应用场景及信道建模，论证PLC在智能电网中的适用性，并强调电网作为信息源与传输系统的双重角色。
2011-01-12 cs.IT cs.NI cs.SY
Relaying Technologies for Smart Grid Communications
无线技术可以支持广泛的智能电网应用，包括高级计量基础设施（AMI）和需求响应（DR）。然而，当无线技术应用于智能电网时，存在许多艰巨的挑战，例如，无线覆盖和容量之间的折衷、通信的高可靠性要求以及有限的频谱资源。中继已成为解决这些问题的最有前途的候选解决方案之一。在这篇文章中，介绍了各种中继策略，以及如何提高频谱效率和覆盖范围的讨论，在基于中继的信息和通信技术（ICT）基础设施的智能电网应用。特别注意的是使用单向中继，协作波束成形，和双向中继策略。
2013-02-07 cs.IT cs.NI math.IT
Graph-based Model of Smart Grid Architectures
信息和通信技术在智能电网中的日益广泛使用同样增加了危及电力供应安全的故障风险，例如，由于通信配置中的错误、错误的控制算法或网络攻击。联合仿真可以用来研究这种影响，但需要在集成的智能电网基础设施模型中对能源、通信和信息领域进行精确建模。鉴于智能电网场景的复杂性和缺乏详细的公开可用的通信网络模型，需要一种自动化和系统化的方法来创建这种耦合模型。在本文中，我们提出了一种方法来自动生成智能电网基础设施模型的基础上，任意的配电网模型，使用通用的建筑模板。我们展示了我们的方法的适用性和独特的功能，以及有关网络规划，协同仿真设置和特定领域的入侵检测系统的规范的例子。
2020-09-01 cs.CR cs.NI cs.SE
Game Theoretic Methods for the Smart Grid
未来的智能电网被设想为一个大规模的网络物理系统，包括先进的电力，通信，控制和计算技术。为了适应这些技术，它必须建立在坚实的数学工具之上，以确保这种异构和大规模的网络物理系统的有效和稳健的运作。在这种情况下，本文是一个概述的潜力，应用博弈论来解决相关的和及时的开放的问题，在三个新兴领域，涉及到智能电网：微电网系统，需求侧管理和通信。在每个领域，国家的最先进的贡献收集和系统的治疗，利用博弈论，一些最相关的问题，为未来的电力系统提供。未来的机会，采用博弈论的方法，从传统系统向智能和智能电网的过渡进行了讨论。简而言之，这篇文章提供了一个全面的帐户的博弈论在智能电网系统中的应用，这些系统集成了电力系统，网络，通信和控制组件的跨学科特性。
2012-02-02 cs.GT cs.IT cs.NI
A Routing and Link Scheduling Strategy for Smart Grid NAN Communications
随着智能设备在电网中的大规模部署，研究工作需要越来越多地关注所生成信息的有效通信。本文描述了一种策略，静态路由和调度的消息在多跳无线智能电网的邻居区域网络（NAN）与多个源节点和一组共同的目的地或网关。该问题被制定为一个混合线性规划（MILP），并使用商业优化求解器CPLEX解决。使用不同的网络模型，约束条件，消息注入速率和初始条件的方案的可行性进行了论证。结果表明，所提出的方法可以用来产生一个最佳的链路调度收集用户产生的出价在交易的能源市场在尽可能少的时间。它还表明，该方法适用于多个目的地节点，它们的位置影响消息传递时间。
2019-11-11 cs.NI cs.SY eess.SY
Analyzing Cascading Failures in Smart Grids under Random and Targeted Attacks
我们将智能电网建模为复杂的相互依赖的网络，并首次研究了针对智能电网的攻击。智能电网由两个网络组成：电力网络和通信网络，通过边缘互连。在一个网络中发生故障（攻击）会触发另一个网络中的故障，并在整个网络中级联传播。这种级联故障可能导致网络中的任何一个（或两个）解体。早期的工程只考虑随机故障。在实际情况中，攻击者更有可能选择性地危害节点。我们研究了智能电网中的级联故障，攻击者有选择地以与其度成比例的概率损害节点;度高的节点以更高的概率受到损害。我们从数学上分析了网络在有针对性的攻击下的巨组件的大小，并将结果与随机攻击下的相应大小进行了比较。我们表明，网络瓦解更快的有针对性的攻击相比，随机攻击。对一小部分高度节点的有针对性的攻击会分解一个或两个网络，而这两个网络都包含对同一部分节点进行随机攻击的巨大组件。
2014-02-27 cs.DM cs.NI cs.SI
