量子通信技术在电力信息系统保密传输中的研究

量子通信技术在电力信息系统保密传输中的研究

郝战陆烨陈少达吴祥龙

（国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司221000）

摘要：电力信息系统中包含大量的重要信息，信息安全会对电力企业及整个电力行业的发展产生影响。基于此，本文以量子通信技术为例，分析这一安全保护技术在信息保密传输中的应用。首先介绍了量子通信技术的应用原理，然后阐述了量子通信技术在电力信息系统保密传输中的应用范围，及量子通信网络的构建规划，以期为电力企业推广应用量子通信技术提供帮助。

关键词：量子通信技术；电力信息系统；保密传输

前言：电网信息安全的重要性可以上升到国家战略角度，会对国家能源安全、社会发展及市场经济产生影响。在信息技术发展迅猛的当下，信息安全技术也需要随之创新，进一步提升电力信息系统的安全，保障电网的稳定运行。量子通信技术具有良好的安全保护优势，将其用于电力信息系统中，可以有效保障数据传输的安全，避免电力企业的重要信息被盗取。因此，对于量子通信技术的分析是很有必要的。

1.量子通信技术分析

量子通信技术主要利用单光子不能够分割以及量子态不能够复制的特点，对通信双方进行安全密钥的分配，实现安全加密的通信。和以往的数据光通信有所差异，量子通信技术可以对传输的信息进行编码，并将编码后的信息加载于单光子的振动方向上，这种振动属于量子状态，结合单光子及量子态的特点，一旦量子通信过程中出现窃听行为，量子状态将会出现扰动，及时发现窃听行为，并采取相应的措施规避，实现安全的数据传输。与此同时，量子通信技术采用的加密密钥是对数据信息的“一次一密”保护，即使窃听到了数据信息，也难以获取准确的密钥破解数据信息，在很大程度上提高了通信的安全性。基于量子通信技术，量子保密通信系统包括两种密道，分别是用于数据传输的经典信道以及用于量子密钥传输的光纤信道[1]。

2.量子通信技术在电力信息系统保密传输中的研究

2.1量子通信技术的应用范围

在电力信息系统保密传输中，量子通信技术的应用，可以有效提升信息系统传输的安全性，其应用范围主要是涉及到以下三方面：第一，电网生产业务，量子通信技术可以实现该业务相关信息的加密传输，如电网生产的调度电话、安全生产措施等信息，可以有效保障电力企业的安全生产，为配网自动化以及调度网络的有序进行提供了保障。

第二，电力企业管理信息，量子通信技术可以实现企业管理相关信息的加密传输，如电力企业人力资源、营销系统以及办公系统等产生的数据信息，有效保障了电力企业管理信息的安全，避免管理信息泄露对电网产生威胁。

第三，信息灾备，量子通信技术的应用可以保障信息灾备的安全，一旦电力系统受到人为因素或者自然因素的影响出现瘫痪，信息灾备功能可以及时恢复电力系统的相关数据信息，而在信息灾备过程中，要求技术人员采用可靠的安全保护技术，确保信息灾备数据的安全，而量子通信技术则符合数据传输的安全保护要求。

2.2量子通信网络的构建

就目前的技术水平而言，量子保密通信系统不仅要应用经典密道进行密文的传输，还需要建造光纤信道负责量子密钥的传输，而量子密钥传输信道的要求相对较多，应用的光纤信道需要采用裸纤传输方式，发送点和接收点之间不可以存在光放大器、路由器或者光交换等设备，只可以通过物理手段完成跳接，也不可以和其他业务共同使用一个光纤。因此，在进行量子通信网络构建之前，技术人员需要对量子信道进行分析，确保区域范围内具有充足的纤芯资源，并将站点间的光纤距离控制在五十千米左右，将光纤损耗控制在13dB的范围内。虽然量子通信技术的发展态势良好，在电力信息系统中具有显著的优势，但是我国仍旧没有将量子通信网络进行规模化建设。为了进一步促进电力行业的发展，电力企业需要充分利用量子干线以及通信网，构建规模化的量子通信网络。

首先，在量子通信网络构建初期，国家电网可以在我国大型城市构建城域内的量子通信网络，用于保护电力系统的重要信息，为量子通信网络的推广奠定良好的基础。具体而言，国家电网公司可以以城市量子通信实验网资源作为基础，综合考虑经济、文化及政治等多个方面，选择北京、上海及济南等地，作为量子通信网络的试点区域，积累量子通信网络的构建经验。

然后，技术人员可以通过量子科学实验卫星，进行量子通信网络的构建，在卫星的支持下，量子通信网络可以跨越大区与国家，实现远距离的数据传输。就目前各国建立的量子卫星接收站看来，我国电力企业可以选择新疆南山以及河北兴隆地区的量子卫星地面接收站作为跨省传输的试点，用于测试东西部的电力传输。与此同时，国家电网可以将京沪干线作为基础，在主干线中接入电力系统，实现我国南北部的电力信息传输，还可以通过量子通信的方式，在京沪干线的沿线完成电网的接入，从而扩大量子通信网络的覆盖范围。

根据上述量子通信网络构建规划可知，电力行业需要提高对量子通信技术的重视，加强技术研发，解决量子通信技术应用中存在的不足，如远距离传输、偏振反馈以及量子密钥信道的复用等，进一步扩大量子通信网络的覆盖范围，促进我国电力行业的可持续发展[2]。

结论：综上所述，量子通信技术可以有效保障电力信息系统的数据安全，值得推广应用。通过本文的分析可知，量子通信技术可以用于电力企业所有数据信息的安全保密传输中，国家电网可以以量子通信技术作为基础，进行量子通信网络的构建，充分利用量子通信实验室以及量子通信地面接收站，保障整个电力系统的安全稳定运行，为群众提供更为优质的电力服务，促进社会及经济的协同可持续发展。

参考文献：

[1]陈杰.量子通信及其在电力通信中的应用分析[J].无线互联科技，2018，15（14）：10-11.

[2]陈智雨，高德荃，王栋，李国春，魏晓菁.面向能源互联网的电力量子保密通信系统性能评估[J].计算机研究与发展，2017，54（04）：711-719.