张捷华-基于“无线公网+量子加密”的电力全场景研究及示范应用.pdf

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1、基于“无线公网+量子加密”的电力全场景研究及示范应用国网东阳市供电公司2023年3月EPTC2CO NTENTS目 录1主要做法2实施成效3成果获奖情况4工作背景EPTC一、工作背景（国家战略）量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，将引领新一轮科技革命和产业变革方向找准我国量子科技发展的切入点和突破口，统筹基础研究、前沿技术、工程技术研发，培育量子通信等战略性新兴产业国家政策中共网络安全和信息化委员会“十四五”国家信息化规划加强量子信息等关键前沿领域的战略研究布局和技术融通创新到2023年，量子信息等前沿数据技术研发取得明显进展，在若干行业落地一批融合应用示范国务院“十四五”数字经济发展规划

2、瞄准量子信息，网络通信等战略性前瞻性领域，提高数字技术基础研发能力抢先布局前沿技术融合创新，重点布局量子信息等新兴技术，推动多领域技术融合和群体性突破行业标准中共中央、国务院发布国家标准化发展纲要，加强量子信息等领域的行业化研究国家密码管理局在量子通信领域发布了密码行业标准国家工信部正在组建量子信息网络产业联盟EPTC一、工作背景（新型电力系统的通信需求）成为支撑新型电力系统能源转型的重要战略资源和新型基础设施。超低时延超高可靠大带宽大规模连接大容量型集中式新能源场站和海量泛在的园区家庭分布式小型新能源电站将在未来涌现，两类新能源发电的间歇性和随机性将对电网并网的安全性提出严峻挑战。用户侧用电

3、量和最大负荷在未来也将呈现双极增长，电力负荷峰谷差增速明显，单纯靠扩容满足最大负荷增长将造成极大的资源投入和浪费。利用在线调节手段实现负荷优化运行势在必行新能源电源接入消纳负荷侧尖峰抑制调度控制类的实时性、安全性要求高运行检修类带宽颗粒大、安全隔离性要求高用户数据采集类数量大、分布广转型升级智能电网实现“五全”需要在输电、变电、配电和用电各环节拥有海量数据信息的采集，并且这些数据能够高效传送、精准速算和回传。全业务信息感知全系统协同控制全过程在线决策全时空优化平衡全方位负荷调度5G通信技术EPTC一、工作背景（需求总结）引入量子保密通信技术，利用量子不确定性原理与量子态不可复制的特性进行安全密

4、钥分发，实现通信报文的安全传输。在智能设备侧进行加密改造，在提高终端安全性的同时，同步提升操作效率，实现电网远程安全控制，进一步提高供电可靠性。信息接入：分布在用能侧大量智能终端设备点多面广，传统电网采取的光纤铺设存在成本高、通道受限的问题；信息控制：大量终端设备需要实时监控，遥控需求日益增多，然而在无线公网环境中难以实现，现场操作费时费力；信息互动：现有信息安全架构类智能作业终端大带宽数据实时交互受到制约，状态感知数据难以回传，预警预测作用有限。痛点需求需求分析 提高设备数字化、智能化建设水平，有效提高了电网管控能力、服务用户水平。研究意义EPTC6CO NTENTS目 录2主要做法及应用情

5、况1实施成效3成果获奖情况4工作背景EPTC二、主要做法及应用情况（平台概述）针对前述痛点及需求，引入量子保密通信技术，联合科大国盾量子共同研发了一套适用于电力场景的量子随机数建立的应用服务平台。其作为量子密钥分发网的扩展和延伸，通过安全的身份认证等机制将密钥分发服务拓展到非光纤量子密钥分发网可及的应用中，为任意电力场景应用提供密钥分发服务，是量子安全大范围应用的服务平台。EPTC 以柱上开关和环网柜为例，我们在金华公司部署电力量子安全服务平台、量子安全网关、防火墙等设备，在雅门环网柜、柱上开关侧部署具有5G接入功能的量子CPE，利用量子技术加密5G网络，构建基于量子防护技术的5G加密通道，平

6、台分别向量子安全网关和加装量子CPE的智能开关终端提供量子密钥，使用量子密钥对业务数据进行加密传输，实现业务数据安全传输。二、主要做法及应用情况（实例）EPTC电力量子安全服务平台融合量子密钥生成（QKD）、量子随机数两种技术，通过安全服务移动引擎统一调度管控，实现量子密钥的离线充注和在线分发，为量子应用设备的加密通信提供高安全的密钥服务。图例密钥充注加密通信会话密钥分发 安全充注 统一调度 一次一密 即时分发 安全传输1.量子安全服务平台可分区域部署；2.使用充注密钥保护会话密钥安全分发。量子密钥充注终端量子随机数发生器2密钥系统交换密码机2密钥系统交换密码机1量子随机数发生器1量子密钥充注