【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电网安全通信，具体涉及一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法。
技术介绍
1、快速发展的信息和通信技术(ict)推动了智能电网的现代化，其中电力系统和通信网络紧密结合。作为智能电网不可或缺的支撑，电力通信系统面临着提高安全性的迫切需求。一方面，随着大量设备和终端的接入，网络攻击风险急剧增长。另一方面，通信系统中的故障不仅会导致严重后果，还会引发信息层和物理层的级联故障。
2、随着高效率解密算法(如grove算法、shor算法、线性方程组量子算法等)以及高算力量子计算机的迅速发展，目前电力系统中所采用的依赖于计算复杂度的加密算法的安全性大大降低。因此，迫切需要制定针对这些潜在威胁的防御措施。量子通信将量子力学原理与密码加密方法相结合，被认为是一种潜在的解决方案，可以在物理层面确保信息的无条件安全。量子密钥分发(quantum key distribution，qkd)作为目前最成熟、应用最广泛的一种量子通信技术，可以在发送方和接收方之间生成并分发绝对安全的密钥对，进而使得信息安全破坏行为无所遁形。
3、尽管qkd在电力信息安全领域具备巨大潜力，但其在我国电力系统中的实际应用仍然面临一系列挑战。首先，必须在成本和安全之间取得平衡。对于庞大的电力系统来说，部署量子设备来构建qkd网络可能是一项成本高昂的工作。为长距离量子密钥传输设计合适的网络规划方案已成为当务之急。其次，与可再生能源相关的固有不确定性可能导致信息流的波动。这意味着电力通信需求不再是恒定的，而是受到不确定性的影响。考
技术实现思路
1、为解决以上问题，本专利技术的目的在于提供一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，旨在优化量子资源利用率，提高电力通信系统安全性。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，包括如下步骤，
4、步骤1：搭建基于可信中继的光纤qkd保密通信网架构；
5、步骤2：基于步骤1中搭建的光纤qkd保密通信网架构，建立电力系统qkd网络的两阶段随机qkd规划模型，首先建立目标函数为最小化多个场景下系统信息风险指数，然后建立光纤qkd约束、部署投资约束、带宽和延时约束、量子信息流约束条件；
6、步骤3：生成电力系统qkd网络的两阶段随机qkd规划模型的典型场景，建立电力侧的不确定性模型，并将其映射到信息流的波动中，生成几种典型的qkd网络随机规划场景；
7、步骤4：利用商业求解器求解电力系统qkd网络的两阶段随机qkd规划模型，获取多场景下最优的量子资源优化部署与调度方案。
8、和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
9、本专利技术提出了一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，采用qkd网络随机规划方法来解决电力通信中的不确定性问题。首先，提出了基于光纤qkd保密通信网架构。然后，将qkd网络规划问题表述为一个两阶段随机qkd规划模型。第一阶段对考虑qkd流程和投资预算的量子器件部署进行建模。第二阶段以需求响应为例，考虑随可再生能源产出波动的场景依赖通信需求。数值结果验证了其在提高电力网络安全方面的有效性。其具有如下优点，
10、第一：提高了电力通信系统的安全性，提出兼容现有通信系统的量子通信方案，降低电力系统中信息泄露的风险；
11、第二：提高qkd网络应对通信不确定性的能力，提升了量子资源的利用率，进而进一步提升了通信不确定性下基于qkd网络的量子电力通信网的安全性。
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1.一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：所述电力系统QKD网络的两阶段随机QKD规划模型，第一阶段考虑了QKD流程和投资预算，对量子器件部署进行了建模，第二阶段考虑了典型场景下的多个动态通信需求；所述两阶段随机QKD规划模型的目标就是尽量满足网络中电力业务的量子保密通信需求，提高信息的安全程度，是否在光纤信道上安装量子设备为最关键的决策变量。
3.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：定义δ为信息风险指数，代表量子密钥分发网络中的未被加密的信息量与其对应的业务重要度的乘积，用于衡量量子密钥分发网络中信息安全的风险程度；
4.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：所述光纤QKD约束具体如下：
5.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：所述部署投资约束
6.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：所述带宽和延时约束具体如下：
7.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：所述量子信息流约束具体如下：
8.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：电力系统QKD网络的两阶段随机QKD规划模型为:
...【技术特征摘要】
1.一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：所述电力系统qkd网络的两阶段随机qkd规划模型，第一阶段考虑了qkd流程和投资预算，对量子器件部署进行了建模，第二阶段考虑了典型场景下的多个动态通信需求；所述两阶段随机qkd规划模型的目标就是尽量满足网络中电力业务的量子保密通信需求，提高信息的安全程度，是否在光纤信道上安装量子设备为最关键的决策变量。
3.根据权利要求1所述的一种考虑电力通信不确定性的量子密钥分发网络随机规划方法，其特征在于：定义δ为信息风险指数，代表量子密钥分发网络中的未被加密的信息量与其对应的业务重要度的乘积，用于衡量量子密钥分发网...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢海鹏，钱雨琦，孙啸天，钟剑，祝昊，陈晨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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