[发明专利]基于量子密钥分发的纵差保护加密通信系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于量子密钥分发的纵差保护加密通信系统及控制方法，属于量子通信技术领域，包括量子密钥分发子系统、电控光逻辑运算元件、电光转换模块、光电转换模块、纵差保护设备信息的发送端及接收端；纵差保护设备信息的发送端通过第一电控光逻辑运算元件与电光转换模块连接，纵差保护设备信息的接收端通过第二电控光逻辑运算元件与光电转换模块连接，电光转换模块的输出端通过光纤信道与光电转换模块连接；第一电控光逻辑运算元件和第二电控光逻辑运算元件通过量子密钥分发子系统连接。使得通信信息无法被攻击者窃听和仿造，从而使电网运行的安全性得到进一步提高。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，特别涉及一种基于量子密钥分发的纵差保护加密通信系统及控制方法。

背景技术

电网的保护种类繁多，技术各异，可根据不同的标准分成多种保护类型。但是电网中大多数保护方式均由各保护设备独立完成，无交互通信需求。只有差动保护因其原理是对两个以上继电器源来的数据进行逻辑判断，所以有交互通信需求。而横差保护以及主变纵差保护的通信范围均在站内，只有线路纵差保护存在站与站间通信，但线路光纤纵差保护设备间的通信信息并没有任何加密措施，因此信息容易被窃听和仿造。

量子加密通信作为目前最安全的加密通信方式，其应用体系主要与IPSec VPN技术相配合，针对IP数据包进行加解密，对于非IP数据目前尚无有效的技术方案。而线路纵差保护设备间并不是通过IP包方式进行通信，因此要在纵差保护设备间的通信中使用量子密钥进行加密，就需要针对线路纵差保护的特点设计一种新的加密通信系统。

目前电网中纵差保护设备间的三种通信方式如图1所示，图1中的E1数字电信号在电光转换模块上转为光信号，与对端设备的光电转换模块直连，时延要求5 ms，称为光纤纵联差动保护，简称光纤纵差保护，是线路保护中最主流最可靠的实现方式。图1中的E1数字电信号直连SDH设备E1接口，通过SDH与对端SDH相连，再转为E1接口连接纵差设备，时延要求为15 ms。图1中的64K模拟电信号通过PCM转为E1接口，再连入SDH，通过SDH与对端相连，时延要求为15 ms。

但是，目前电网的纵差保护设备间三种通信方式存在的缺陷在于：一是，信息都是通过光纤信道来传输，通信信息没有任何加密措施，数据码率低且规律性强，被窃听和仿造较为容易。二是，采用中间人攻击，可造成线路跳闸，造成电网运行事故，危及电网安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于量子密钥分发的纵差保护加密通信系统及控制方法，以提高电网运行的安全性。

为实现以上目的，第一方面，本发明提供一种基于量子密钥分发的纵差保护加密通信系统，包括：

量子密钥分发子系统、电控光逻辑运算元件、电光转换模块、光电转换模块、纵差保护设备信息的发送端及接收端；

纵差保护设备信息的发送端通过第一电控光逻辑运算元件与电光转换模块连接，纵差保护设备信息的接收端通过第二电控光逻辑运算元件与光电转换模块连接，电光转换模块的输出端通过光纤信道与光电转换模块连接；

第一电控光逻辑运算元件和第二电控光逻辑运算元件通过量子密钥分发子系统连接。

其中，量子密钥分发子系统包括：第一密钥管理模块、第二密钥管理模块、第一QKD设备以及第二QKD设备；

第一密钥管理模块的接收端与第一QKD设备的输出端连接、输出端与第一电控光逻辑运算元件连接；

第二密钥管理模块的接收端与第二QKD设备的输出端连接、输出端与第二电控光逻辑运算元件连接；

第一QKD设备与第二QKD设备连接。

第二方面，本发明提供一种基于量子密钥分发的纵差保护加密通信系统的控制方法，包括：