Smart grid is the next generation intelligent power grid that combines the existing electric power infrastructure and information infrastructure. It can optimize the energy efficiency in both directions, suppliers and power consumers to exchange information in real time. In smart grid environments, with existing network security threats due to the smart grid characteristics, there are additional security threats. In this paper, we propose a security mechanism that provides mutual authentication and key agreement between a remote user and the device. The proposed mechanism has some advantages that provides secure mutual authentication and key agreement and secure against a replay attack and impersonation attacks.
스마트그리드는 전력망에 정보기술을 접목하여, 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환, 에너지효율을 최적화하며 새로운 부가가치를 창출하는 차세대 전력망이다. 본 논문에서는 스마트그리드 환경 하에서 수요반응 통신시스템 중 프로토콜에 사용되는 정보 통신 모델 개념에 대하여 서술하였다.
The Smart grid refers to the technology that enables efficient usage of electric power by collecting information concerning the power usage and power lines grafting information and communications technology to onto power grids. There are Zigbee, PLC or IEEE 802.11 WLAN MAC as a core technology of the Smart grid, but in this paper, the discussion is focused on the PLC. The PLC is the technology that carries out data communications using power lines and put into practical use in the field of lights or home appliances control recently but PLC-applied communications between electronic devices are rarely seen. For the reason that the PLC uses high-voltage power lines and has a disadvantage of experiencing higher data loss rate caused by the noises produced by going through transformers, the technology is yet to be used in many areas. Nevertheless, the PLC has been studied widely recently in respect that it's the low-cost communication solution for the Smart Metering [1]. Moreover, this technology is emerging as a novel data communication method and discussed as an important technology lately due to the developments of the Smart grid systems and Internet of things (IoT). Thus, in this paper, the results obtained from designing and performing implementation scenario for the PLC-based Smart grid home network system were compared and analyzed with that of IEEE 802.11 WLAN MAC (the foundation technology at Jeju Smart grid Test bed)-based Smart grid home network. Thus, in this paper, OPNET 14.5 PL8, OSI 7 layer, PLC router nodes and PLC nodes had been used for the designing and implementation simulations of both systems. Additionally, QoS was not considered in order to guarantee that all the traffics would not have the same processing priority.
DC injection is a critical issue in transformerless grid-connected inverters. DC injection control based on virtual capacitor has the advantages of low cost, low loss, high accuracy and easy implementation. In this paper, the principle of DC injection control based on virtual capacitor was analyzed. In addition, the applicable conditions, working process, steady state error and advantages were also discussed in detail. The design of the control parameters based on virtual capacitor was proposed in a grid-connected inverter with LCL filter. The robustness of the control parameters was also discussed. Simulation and experimental results verify the validity of the analysis and demonstrate that this research has a certain value in engineering applications.
Kim, Jaebeom;Kim, Dabin;Lim, Keun-Woo;Ko, Young-Bae;Lee, Sang-Youm
Journal of Communications and Networks
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제14권6호
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pp.629-639
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2012
A challenge faced by smart grid systems is providing highly reliable transmissions to better serve different types of electrical applications and improve the energy efficiency of the system. Although wireless networking technologies can provide high-speed and cost-effective solutions, their performance may be impaired by various factors that affect the reliability of smart grid networks. Here, we first suggest the use of IEEE 802.11s-based wireless LAN mesh networks as high-speed wireless backbone networks for smart grid infrastructure to provide high scalability and flexibility while ensuring low installation and management costs. Thereafter, we analyze some vital problems of the IEEE 802.11s default routing protocol (named hybrid wireless mesh protocol; HWMP) from the perspective of transfer reliability, and propose appropriate solutions with a new routing method called HWMP-reliability enhancement to improve the routing reliability of 802.11s-based smart grid mesh networking. A simulation study using ns-3 was conducted to demonstrate the superiority of the proposed schemes.
Recently, many actions are taking to accelerate progress toward social consensus and implementation of Smart Grid. Smart Grid refers to a evolution of the electricity supply infrastructure that monitors, protects, and intelligently optimize the operation of the interconnected elements including various type of generators, power grid, building/home automation system and end-use consumers. The most distinguished element will be Advanced Metering Infrastructure (AMI) that will be installed to every end-use consumer's home or building and optimize the energy consumption of the end-use consumer. The key function of AMI is energy management capability that coordinates and optimally controls the various loads according to the operating condition and environments. In this study, we figure out the basic function of AMI in Smart Energy House that can be defined as a model house implementing in Smart Grid. This paper proposes the energy management algorithm that will be implemented in AMI at Smart Energy House. The paper also show how energy saving in Smart Energy House can be achieved applying the proposed algorithm to an actual house model that has mainly lighting, air-conditioning, TV loads.
본 연구에서는 2011년 3월 발생한 동일본대지진 이후 스마트그리드에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 일본의 스마트그리드 정책 추진현황 및 문제점에 초점을 맞춰 살펴보았다. 분석 결과, 일본에서는 2011년 동일본대지진으로 인한 전력수급 문제를 계기로 신재생에너지의 고정가격매수제도가 도입되고, 나아가 신재생에너지로 생산된 전력을 거래하는 분산형 그린 전력매매 시장을 설립하는 등 에너지 위기와 환경문제를 동시 해결하는 하나의 솔루션으로서 스마트그리드 관련 프로젝트가 본격적으로 실행되었다. 그 결과 피크전력 억제 및 CO2 삭감효과, 신재생에너지원을 이용한 에너지 수급의 안정적 확보 등 가시적인 성과를 거두었다. 한편, 현행 일본의 스마트그리드 정책 운영상의 개선과제로는 전력계통 안정화 장치의 도입(송배전망의 광역적 운용이나 대형 축전지 도입 등), 스마트그리드 관련 자국기술의 국제표준, 추진 스마트 그리드의 보안성 강화 지원 등을 제시하였다.
Present electric grids are advanced to integrate smart grids, distributed resources, high-speed sensing and control, and other advanced metering technologies. Cybersecurity is one of the challenges of the smart grid and nuclear plant digital system. It affects the advanced metering infrastructure (AMI), for grid data communication and controls the information in real-time. The research article is emphasized solving the nuclear and smart grid hardware security issues with the integration of field programmable gate array (FPGA), and implementing the latest Time Authenticated Cryptographic Identity Transmission (TACIT) cryptographic algorithm in the chip. The cryptographic-based encryption and decryption approach can be used for a smart grid distribution system embedding with FPGA hardware. The chip design is carried in Xilinx ISE 14.7 and synthesized on Virtex-5 FPGA hardware. The state of the art of work is that the algorithm is implemented on FPGA hardware that provides the scalable design with different key sizes, and its integration enhances the grid hardware security and switching. It has been reported by similar state-of-the-art approaches, that the algorithm was limited in software, not implemented in a hardware chip. The main finding of the research work is that the design predicts the utilization of hardware parameters such as slices, LUTs, flip-flops, memory, input/output blocks, and timing information for Virtex-5 FPGA synthesis before the chip fabrication. The information is extracted for 8-bit to 128-bit key and grid data with initial parameters. TACIT security chip supports 400 MHz frequency for 128-bit key. The research work is an effort to provide the solution for the industries working towards embedded hardware security for the smart grid, power plants, and nuclear applications.
In a smart grid environment, data for the usage and control of power are transmitted over an Internet protocol (IP)-based network. This data contains very sensitive information about the user or energy service provider (ESP); hence, measures must be taken to prevent data manipulation. Mutual authentication between devices, which can prevent impersonation attacks by verifying the counterpart's identity, is a necessary process for secure communication. However, it is difficult to apply existing signature-based authentication in a smart grid system because smart meters, a component of such systems, are resource-constrained devices. In this paper, we consider a smart meter and propose an efficient mutual authentication protocol. The proposed protocol uses a matrix-based homomorphic hash that can decrease the amount of computations in a smart meter. To prove this, we analyze the protocol's security and performance.
A large volume of research has been devoted to the development of security tools for protecting the Smart Grid systems, however the most of them have not taken the Availability, Integrity, Confidentiality (AIC) security triad model, not like CIA triad model in traditional Information Technology (IT) systems, into account the security measures for the electricity control systems. Thus, this study would propose a novel security framework, an abnormal behavior detection system, to maximize the availability of the control systems by considering a unique set of characteristics of the systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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