《电力自动化系统边缘智能协同调控与安全防护规范》征求意见稿

1T/CWDPAXXX—2025电力自动化系统边缘智能协同调控与安全防护规范本文件规定了电力自动化系统边缘智能协同调控与安全防护的协同调控体系架构、协同调控要求、安全防护要求、试验方法和运维管理规范。本文件适用于电力自动化系统的边缘智能节点部署、协同调控实施、安全防护系统建设与运行维护。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T5080.7设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案GB/T17626.36电磁兼容试验和测量技术第36部分：设备和系统的有意电磁干扰抗扰度试验方法GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1边缘智能协同调控edgeintelligentcollaborativeregulationandcontrol边缘节点之间、边缘节点与云端平台之间通过数据交互、任务分工、资源调度，共同完成电力调度控制、设备运维、能源优化等业务的智能调控模式。3.2超低时延加密ultra-lowlatencyencryption适应电力控制业务低时延需求的轻量级加密算法及传输机制，确保加密解密过程不影响控制指令实时执行。4协同调控体系架构4.1总体架构电力自动化系统边缘智能协同调控采用“边缘层-协同层-云端层”三级架构：a）边缘层由分布在电力系统各终端侧的边缘智能节点集群构成，是数据采集、本地处理与实时控制的核心载体；b）协同层承担协议转换、数据路由、任务调度功能，是连接边缘层与云端层的桥梁；c）云端层为中心云平台，负责全局优化决策、模型训练更新与系统运维管理。4.2各层级功能组件要求4.2.1边缘层硬件组件T/CWDPAXXX—20252采用工业级设计，支持多核处理器(≥4核，主频≥1GHz本地存储容量≥64GB，具备至少8路工业总线接口（支持Modbus、Profinet、OPCUA协议），内置安全芯片（支持国密SM2/SM4算法），工作温度范围满足-40℃~+85℃,防护等级不低于IP65。软件组件搭载嵌入式实时操作系统（RTOS任务调度延迟≤1μs，集成数据预处理模块、轻量化AI推理引擎、本地控制模块，支持Docker容器化部署，支持模型在线更新与离线运行，软件故障率≤0.01次/千小时。核心功能应满足以下要求：a）实现电力数据（电气量、设备状态、环境参数）本地采集预处理，响应时间≤10ms；b）支持AI模型本地化推理，推理延迟≤50ms；c）具备本地故障诊断、紧急控制指令执行能力，可独立完成过流保护、电压越限调节等关键操作。4.2.2协同层通信协议支持MQTT/HTTPS/OPCUAoverTSN等协议，协议转换延迟≤2ms，满足电力控制业务实时性需求；支持协议自适应切换，当某一协议通信质量下降时，自动切换至备用协议。协同引擎具备任务分配、数据路由、冲突仲裁功能，支持分布式锁机制，锁获取延迟≤10ms；可根据边缘节点负载、网络带宽动态分配协同任务，确保任务执行效率最优。同步机制基于TSN实现时钟同步，边云时钟偏差≤1μs，边缘节点间时钟偏差≤5μs；支持断点续传，当通信中断恢复后，可自动同步中断期间的关键数据。4.2.3云端层平台能力提供设备全生命周期管理、海量数据存储(≥10TB）、AI模型训练、协同策略组态功能，支持每秒≥10万条边缘数据接入处理；支持多租户模式，不同用户数据与权限隔离。算力资源支持弹性计算，CPU利用率动态调整范围5%～90%，复杂模型训练响应时间≤100ms；配备GPU加速卡，单卡算力≥10TFLOPS，满足大规模AI模型训练需求。核心功能实现全局电力调度优化、边缘节点协同策略制定、AI模型迭代训练与下发更新、系统运行状态监控；可基于边缘上传的特征数据，生成全局负荷预测曲线，预测精度≥95%。5协同调控要求5.1核心功能要求5.1.1任务协同管理任务分配支持基于边缘节点负载（CPU利用率≤70%）、网络质量（丢包率≤1%）、算力水平的动态任务分配，分配响应时间≤20ms；支持任务分片，将大型计算任务拆分为多个子任务，分发至不同边缘节点并行处任务迁移当边缘节点故障或负载过高时，自动将任务迁移至备用节点，迁移过程业务中断时间≤50ms；迁移过程中保障数据完整性，迁移后任务执行进度可无缝衔接。任务优先级支持5级任务优先级设置，1级（最高）为紧急停机指令、故障隔离等关键任务，可抢占低优先级任务资源；低优先级任务包括数据统计、设备状态巡检等非实时业务，在系统资源紧张时可暂停执行。T/CWDPAXXX—202535.1.2数据协同交互数据分类传输原始数据在边缘节点预处理后，仅上传特征数据（数据量压缩至原始数据的0.2%以下关键故障数据（故障前后波形）本地缓存并按需上传；非关键数据采用批量传输方式，降低网络带宽占用。同步方式支持增量同步、全量同步、断点续传三种同步方式，增量同步间隔可配置（1s～300s），全量同步每日凌晨自动执行；断点续传支持按时间戳或数据块标记同步进度，避免重复传输。数据一致性边云数据同步包携带SHA-256校验码，校验失败时自动触发重传，数据一致性保证率≥99.99%；建立数据冲突解决机制，当边缘与云端数据不一致时，以时间戳最新的数据为准，或触发人工审核。5.1.3边缘自治功能自治触发条件满足以下任一条件自动启动自治模式：a）网络中断时长超过设定阈值；b）云端响应延迟超过设定阈值；c）与协同层通信质量持续低于设定阈值。自治运行能力自治模式下，边缘节点可独立完成故障诊断、紧急控制、基础运维等核心业务，自治运行时长≥72小时；支持本地策略组态，运维人员可提前预设自治模式下的控制策略。协同恢复机制当触发条件消失后，边缘节点自动切换回协同模式，切换过程无业务中断，数据同步延迟≤30s；切换后自动向云端上报自治期间的运行数据与事件记录。5.2性能指标要求协同调控系统关键性能指标应满足表1规定。表1协同调控系统关键性能指标要求性能指标要求值测试方法关键控制任务端到端延迟≤50ms部署测试工具记录控制指令传输全程耗时边缘节点间数据传输延迟≤20ms边缘节点间发送测试数据包统计延迟边缘AI推理延迟≤50ms运行标准测试模型统计推理耗时系统平均无故障时间（MTBF）≥15000小时GB/T5080.7单点故障恢复时间≤100ms模拟节点故障记录业务恢复时长云端可管理边缘节点数量≥1000个逐步增加节点数量测试管理极限协同任务执行成功率≥99.9%统计10万次协同任务执行成功次数数据同步成功率≥99.99%统计10万次数据同步成功次数6安全防护要求6.1总体安全要求应满足以下要求：a）安全等级：符合GB/T22239规定的三级及以上网络安全等级保护要求，建立“一个中心、三重防护”的安全防护体系；T/CWDPAXXX—20254b）合规要求：边缘节点接入日志、安全事件记录留存≥6个月，支持第三方合规审计，符合《工业数据安全管理办法》要求，敏感数据出境应经过安全评估；c）安全适配性：支持5GSA/NSA组网模式，兼容3GPPR16及以上协议版本，5G模组应通过工信部进网安全认证；支持与电力专用安全隔离装置对接。6.2各层级安全要求6.2.1边缘层安全硬件安全应满足以下要求：a）边缘节点内置安全芯片，支持国密SM2/SM4算法，具备物理防拆设计，拆封后自动擦除敏感数据；b）实现5G模组与边缘控制器硬件级隔离，防止模组被篡改影响核心控制功能；c）配置可信平台模块（TPM），确保硬件运行环境可信。系统安全应满足以下要求：a）嵌入式操作系统采用最小化安全裁剪，关闭冗余端口和服务；b）支持安全启动，验签时间≤500ms，防止恶意固件植入；c）定期更新系统补丁，补丁更新应经过兼容性测试。接入安全应满足以下要求：a）采用USIM卡+数字证书双因子认证，鉴权失败时自动拉黑IP，默认拉黑时长1小时；b）支持接入权限动态分配与回收，基于RBAC模型为不同运维人员分配不同操作权限；c）未授权设备接入检测率≥100%，检测时延≤1s。6.2.2协同层安全切片隔离工业边缘业务独占5G切片，切片内采用专用加密密钥，跨切片数据访问拒绝率100%，切片资源占用率≥99%；支持切片动态调整，可根据业务需求分配带宽资源。传输安全5G空口采用256位AES加密，边缘节点与协同层之间采用IPsec隧道加密，隧道建立时间≤300ms，重连时间≤100ms；关键控制指令采用超低时延加密，加密解密时延≤10ms。QoS保障为安全防护流量分配专用QoS标识（5QI=65确保加密数据优先传输，时延抖动≤10ms；建立流量异常监测机制，当流量超出阈值时，自动触发限流或告警。6.2.3云端层安全平台防护部署安全管理平台，支持边缘节点状态实时监控（信号强度、加密状态、安全告警），异常时告警时延≤1s；配置防火墙、入侵检测系统（IDS）、入侵防御系统（IPS），攻击检测率≥99%，防御成功率≥98%。数据安全应满足以下要求：a）云端存储边缘数据采用国密SM4加密，按5G切片维度隔离存储；b）敏感数据（如控制策略、密钥信息）采用加密存储，访问应二次认证；c）支持数据脱敏，对非授权人员隐藏敏感字段。容灾备份安全应满足以下要求：a）配置数据实时备份，备份间隔≤5min；b）灾难恢复时安全策略恢复时间≤30s，数据恢复完整性≥99.99%；c）采用异地灾备模式，主备数据中心距离≥100km，确保极端情况下数据不丢失。T/CWDPAXXX—202556.3特殊场景安全要求6.3.1抗干扰安全在5G信号波动（强度±20dBm）、网络切片切换场景下，安全防护功能无中断，协同任务安全执行率≥99%；当信号强度≤-100dBm时，自动启动抗干扰机制，切换至备用通信链路（如光纤、卫星通信）。6.3.2故障处置安全应满足以下要求：a）故障状态下，边缘节点优先保障安全控制指令传输，安全事件响应处理时间≤50ms；b）故障数据加密存储，仅授权运维人员可访问，访问日志全程记录；c）故障恢复后，自动生成安全事件报告，包含故障原因、处置过程与整改建议。7试验方法7.1协同调控试验7.1.1延迟试验采用高精度时间戳记录仪（精度≤1μs），在典型应用场景下（如新能源故障处置），记录控制指令从生成到执行的全程耗时，连续测试1000次，取平均值；测试环境温度控制在25℃±5℃,网络带宽≥100Mbps。7.1.2可靠性试验应按照GB/T5080.7的规定进行。7.1.3协同能力试验应按照以下步骤进行：a）逐步增加边缘节点数量，测试云端平台管理极限；b）模拟100个节点同时发起协同任务，统计任务执行成功率；c）测试过程中记录系统资源占用率，确保CPU利用率不超过90%。7.2安全防护试验7.2.1身份认证试验应按照以下步骤进行：a）尝试使用非法USIM卡、伪造证书接入系统，验证接入拒绝率；b）测试鉴权失败拉黑机制有效性，记录拉黑时长与解除方式；c）重复测试100次，统计接入拒绝率是否达到100%。7.2.2加密性能试验通过专用测试工具，测量关键控制指令加密解密时延，连续测试1000次，验证是否满足≤10ms要求；测试加密算法的抗破解能力，采用暴力破解、字典攻击等方式，验证加密数据是否被破解。7.2.3抗干扰试验应按照GB/T17626.36的规定进行。7.2.4渗透试验采用模拟攻击方式，对边缘节点、云端平台进行漏洞扫描和渗透攻击，攻击类型包括SQL注入、跨站脚本攻击（XSS）、远程代码执行等；验证系统抗攻击能力，漏洞修复率应达到100%。8运维管理规范T/CWDPAXXX—20258.1日常运维要求8.1.1定期巡检应按照以下规定进行：a）边缘节点每月巡检一次，检查硬件状态（温度、湿度、电源）、网络连接、安全日志；b）云端平台每周进行安全漏洞扫描；c）巡检记录应存档，保存期限≥3年。8.1.2日志管理应按照以下规定进行：a）定期导出边缘节点接入日志、安全事件日志，按规定留存≥6个月；b）建立日志分析机制，采用AI算法分析日志数据，及时发现异常行为；c）日志数据应加密存储，防止篡改。8.1.3固件更新应按照以下规定进行：a）边缘节点固件、安全补丁更新应经过安全验证，采用加密传输方式推送，更新过程中应保障业务不中断；b）更新后应进行功能测试，验证系统运行稳定性；更新记录应包含更新时间、版本号、测试结果。8.2应急处置要求8.2.1安全事件响应应建立三级应急响应机制：a）一级事件（如恶意攻击、数据泄露）应在1小时内启动处置，24小时内完成整改；b）二级事件（如设备故障、网络波动）应在2小时内启动处置，48小时内完成整改；c）三级事件（如轻微告警、参数异常）应在4小时内启动处置，72小时内完成整改。8.2.2故障恢复流程应按照以下规定进行：a）边缘节点故障时，自动切换至备用节点；b）云端平台故障时，边缘节点启动自治模式；c）故障恢复后，自动同步数据并切换回协同模式；d）恢复过程应记录故障原因、处置步骤与恢复时间。