智能电网是一种关键的国家基础设施,其安全性直接影响到国家经济和社会稳定。但是,在智能电网中的远程监控与管理过程中涉及的无线传感网、监测控制和数据采集(SCADA)网络以及状态估计模块均存在信息域或物理域上的安全问题。本文针对这三个方面的问题进行了以下研究:针对无线传感网在信息域存在的安全问题,本文基于博弈论的方法设计了一种低功耗的安全机制来激励节点合作并检测恶意节点。该机制为入侵检测系统(IDS)引入了两种检测模式,并将IDS与节点间的交互建模成一个贝叶斯博弈。然后,本文通过分析该博弈在不同情况下的均衡策略,为IDS制定了最优的监控机制,该机制能以极小的能耗显著增强网络的安全性。在两种典型无线传感网上的仿真实验验证了本方法的有效性。从信息域数据的安全性出发,本文针对SCADA网络设计了一个入侵检测系统PT-IDS。PT-IDS通过分析SCADA网络流量的周期性和网络遥测数据的规律能生成一个综合的异常检测方案,该方案能够有效检测嗅探攻击、回复篡改攻击、命令注入攻击和拒绝服务攻击等四类攻击;PT-IDS还能根据预先指定的规则将生成的告警信息按严重性进行分类。仿真对比实验验证了本系统的有效性和实用性。从物理域防护的角度出发,本文提出了一种针对坏数据注入攻击的抵御方案来保护状态估计模块的安全。该方法首先建立了一个针对坏数据注入攻击的风险评估模型,然后基于上述模型提出了一种考虑管理员防护能力的最优防护策略生成方法,该方法能够最大化攻击者的攻击代价并保护最重要的变电站节点。在IEEE标准节点系统的仿真实验验证了本方法的有效性和可扩展性。综上所述,本文从信息域和物理域两个层次对智能电网下的具体安全机制进行了研究,保障了系统远程监控与管理过程中数据采集和传输的安全,实现了对智能电网的综合安全防护。