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地縣一體化電能量采集系統(tǒng)的安全防御體系建設(shè)

文檔作者：洪道鑒王周虹洪蕾姚衛(wèi)興文檔來源：臺州電業(yè)局		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月22日
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浙江電力
ZHEJIANG ELECTRIC POWER
地縣一體化電能量采集系統(tǒng)的安全防御體系建設(shè)
洪道鑒，王周虹，洪 蕾，姚衛(wèi)興
(臺州電業(yè)局．浙江臨海317000)
摘 要：隨著電力市場化進(jìn)程的加快和電力系統(tǒng)自動化程度的提高，電能量自動采集技術(shù)得到了廣一泛
應(yīng)用，并逐步取代了作為電費結(jié)算依據(jù)的人工抄表，其數(shù)據(jù)信息的安全性、可靠性非常重要．．十艮據(jù)一
次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求，從安全事件的事前處理、事中處理、事后處理3個階段出發(fā)，提? 全 的安
全防御體系方案，并以本單位實際系統(tǒng)為例介紹了具體措施
關(guān)鍵詞：一體化；電能量；安全：防御體系
中圖分類號：TP393．08 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1007一l88l(20l 1)J0—0060—04
Construction of Security Protection System for Integrated Electric Energy
Acquisition System in Prefecture—level City and County
HONG Dao-jian，WA NG Zhou—hong，HONG Lei，YA 0 Wei—xing
(Taizhou Electric Power Bureau，Linhai Zhejiang 3l7000，China)
隨著計算機信息技術(shù)的發(fā)展，各級電網(wǎng)逐步
以電能量采集系統(tǒng)取代人T抄表來完成電能計量
數(shù)據(jù)的采集處理，并以此作為電量銷售結(jié)算的依
據(jù)，為電網(wǎng)經(jīng)營管理提供了快速、精確、便捷的
電量信息管理手段。由于電能量采集系統(tǒng)不是一
個孤立的系統(tǒng)，需要與不同的系統(tǒng)互聯(lián)，在提供
電量信息共享查詢的同時，也帶來了電量數(shù)據(jù)信
息的安令fn】題。在電能量采集系統(tǒng)建設(shè)過程中往
往比較重視應(yīng)用功能需求的實現(xiàn)，而忽略數(shù)據(jù)安
全措施的落實。本文在分析地一縣一體化電能量
采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代計算機網(wǎng)
絡(luò)安全技術(shù)以及行為管理理念，提出全面的安全
防御體系建設(shè)方案
l 地一縣一體化電能量采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
地一縣一體化電能量采集系統(tǒng) 集巾于地
電力調(diào)度的主站系統(tǒng)、分布于各縣局訓(xùn)度的采集
子系統(tǒng)以及各變電站采集終端等部分組成，系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)如圖l所示
變電站的采集終端(ERTU)通過RS一485總
線采集電能表計量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)仔和按主站規(guī)
約轉(zhuǎn)發(fā) 縣局采集子系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集縣局本級洲度
管理的變電站電量數(shù)據(jù)，通過電話交換網(wǎng)或數(shù)據(jù)
網(wǎng)定時采集各變電站的ERTU數(shù)據(jù)， 通過數(shù)
網(wǎng)上傳給地 局主站系統(tǒng)集【{l1處理干¨發(fā)布 地
局主站系統(tǒng)采集地區(qū)本級淵度管轄的變電站
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201 1年第l0期 浙江電力 61
圖1 臺州電網(wǎng)電能量采集系統(tǒng)安全防御體系結(jié)構(gòu)
ERTU數(shù)據(jù)以及匯集各縣局采集子系統(tǒng)采集到的
電量數(shù)據(jù)，對全地區(qū)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中加工處理
和存儲，并通過WEB服務(wù)器發(fā)布電量數(shù)據(jù)及報
表 系統(tǒng)主要實現(xiàn)變電站電能量數(shù)據(jù)的自動采
集、數(shù)據(jù)正確性自動檢查(雙表比對、母線平衡分
析)、換表、換電流互感器流程處理、線路和變壓
器損耗分析以及表計檔案管理等功能。各級用戶
通過訪問地區(qū)局的WEB服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)報表查
詢和流程處理。
電能量采集系統(tǒng)不是封閉系統(tǒng)，主站系統(tǒng)除
通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與縣局采集子站連接外，還需要
和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)連接，采集
SCADA系統(tǒng)負(fù)荷積分電量數(shù)據(jù)，與管理信息網(wǎng)
絡(luò)連接。實現(xiàn)對用戶的WEB服務(wù)和報表發(fā)布。
2 安全風(fēng)險分析
地一縣一體化電能量采集管理系統(tǒng)的安全風(fēng)
險包括網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全．主要表現(xiàn)在：
(1)非法網(wǎng)絡(luò)用戶入侵網(wǎng)絡(luò)和主機操作系統(tǒng)，
對網(wǎng)絡(luò)以及主機進(jìn)行攻擊破壞，導(dǎo)致計算機網(wǎng)絡(luò)
系統(tǒng)癱瘓、服務(wù)中斷。
(2)非法用戶入侵?jǐn)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，破壞數(shù)據(jù)庫
結(jié)構(gòu)，造成系統(tǒng)癱瘓或篡改電能計量數(shù)據(jù)導(dǎo)致數(shù)
據(jù)不正確。
(3)因數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸過程中采用明文數(shù)據(jù)傳
輸而被攻擊者截獲篡改、信息假冒，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不
正確。
(4)應(yīng)用系統(tǒng)用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)訪問存在
安全漏洞，導(dǎo)致用戶可超出授權(quán)權(quán)限進(jìn)行操作。
3 應(yīng)用系統(tǒng)安全
電能量采集系統(tǒng)應(yīng)用安全由多個層面組成，
包括應(yīng)用程序系統(tǒng)級安全、功能級安全、數(shù)據(jù)域
安全、程序資源訪問控制安全。其中前3個安全
問題與電量的應(yīng)用業(yè)務(wù)相關(guān)，程序資源訪問控制
相對來說比較獨立。在服務(wù)端體現(xiàn)為訪問目標(biāo)資
源前進(jìn)行權(quán)限判斷，在客戶端則體現(xiàn)為界面組件
元素的使能情況。在電量中心數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，建
立電量采集原始數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，其中原始
數(shù)據(jù)庫中的原始電量數(shù)據(jù)應(yīng)用程序不可修改，應(yīng)
用數(shù)據(jù)庫中涉及原始數(shù)據(jù)修正的應(yīng)帶修改標(biāo)記及
修改信息，確保電量數(shù)據(jù)的嚴(yán)密性。
4 安全防御體系
從安全的事前處理、事中處理、事后處理3
個階段出發(fā)．電能量采集系統(tǒng)的安全防御體系包
括安全防護(hù)系統(tǒng)、災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)、事故追查系統(tǒng)
和安全管理制度，這4個部分完整結(jié)合構(gòu)成全面
的安全防御體系，相互關(guān)系如圖2所示。
[皋1 2 電能量采集系統(tǒng)的安傘防御體系關(guān)系
4．1 安全防護(hù)系統(tǒng)
安全防護(hù)系統(tǒng)是整個安全防御體系的關(guān)鍵，
可蛆止可能存在的一切黑客和病毒攻擊，確保電
能量采集系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
4．1．1 物理安全
物理安全的目的是保護(hù)電能量采集系統(tǒng)設(shè)
62 洪道鑒，等：地縣一體化電能量采集系統(tǒng)的安全防御體系建沒
備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件設(shè)備和通信鏈路免受自然災(zāi)
害和人為破壞，確保計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有
良好的電磁兼容工作環(huán)境，防止非法進(jìn)人機房進(jìn)
行偷竊、切換電源等破壞活動的發(fā)生。機房應(yīng)安
裝門禁系統(tǒng)、精密空調(diào)，配備可靠的UPS電源，
確保電能量采集系統(tǒng)有良好的運行環(huán)境。
4．1．2 安全區(qū)域劃分
根據(jù)《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》，電能量
采集系統(tǒng)的安全等級為安全Ⅱ區(qū)，屬生產(chǎn)控制大
南圖l可見，電能量采集系統(tǒng)不是一個孤立
的系統(tǒng)，橫向需要與安全I(xiàn)區(qū)(SCADA系統(tǒng))、安
全Ⅳ 區(qū)(業(yè)務(wù)用戶、PI數(shù)據(jù)平臺等)互聯(lián)，縱向通
過數(shù)據(jù)網(wǎng)與縣局安全Ⅱ區(qū)(采集子系統(tǒng))互聯(lián)。整
個電量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)遵循“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫
向隔離、縱向認(rèn)證”的原則I 。
4．1．3 橫向安全隔離措施
f}1于電能量采集系統(tǒng)核心設(shè)備屬安全Ⅱ區(qū)，
與電量采集系統(tǒng)的業(yè)務(wù)用戶(安全Ⅳ 區(qū))分屬不同
的控制大 ，不允許用戶與核心數(shù)據(jù)服務(wù)器之間
建立直接連接。為確保用戶正常使用，將WEB
服務(wù)外移至安全Ⅲ ，在安全Ⅲ 區(qū)設(shè)置數(shù)據(jù)鏡像
服務(wù)器和數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器，核心數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)
據(jù)通過單比特應(yīng)答的正反向安全隔離裝置進(jìn)行網(wǎng)
絡(luò)隔離和數(shù)據(jù)同步，阻斷E—Mail，WEB，Telnet，
Rlogin，F(xiàn)TP等安全風(fēng)險高的通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和以
B／S或C／S方式的數(shù)據(jù)庫訪問穿越專用橫向單項
安全隔離裝置．僅允許純數(shù)據(jù)的單項安全傳輸，
確保電能量采集系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)不受外部網(wǎng)絡(luò)用戶
的任何影響 、
電能量采集系統(tǒng)(安全Ⅱ 區(qū))與SCADA系統(tǒng)
(安全I(xiàn)區(qū))同屬控制大區(qū)，它們之間由防火墻進(jìn)
行隔離 防火墻按照最小滿足原則配置安全規(guī)
則
4．1．4 縱向安全加密認(rèn)證措施
地一縣一體化電能量采集系統(tǒng)的地調(diào)主站系
統(tǒng)Lj分布在縣局的采集子站系統(tǒng)之間通過調(diào)度數(shù)
據(jù)』 域網(wǎng)連接．．為確保傳輸數(shù)據(jù)的安全性，在數(shù)
據(jù)網(wǎng)中配置電量專用MPLS—VPN通道，與其他
應(yīng)用系統(tǒng)(SCADA、保護(hù)信息等)有效隔離。同時
在主站以及各縣局子站分別布置縱向加密認(rèn)證裝
置，為廣域網(wǎng)通信提供認(rèn)證與加密功能，實現(xiàn)數(shù)
據(jù)傳輸?shù)臋C密性、完整性保護(hù)。通過隧道配置建
立加密裝置問的加密信道，并對傳輸?shù)膱罅x進(jìn)行
加密，設(shè)備密鑰南縱向加密認(rèn)證裝置產(chǎn)生 其私
鑰保存在裝置內(nèi)，公鑰經(jīng)上級調(diào)度數(shù)字證托服務(wù)
系統(tǒng)簽名 以數(shù)字證書的方式發(fā)布
變電站采集終端與采集子系統(tǒng)之間有 絡(luò)、
電話撥號等傳輸方式，這些傳輸通道I 的數(shù)據(jù)同
樣可能受到外界安全 素的影響。劉 丁網(wǎng)絡(luò)傳輸
通道．利用淵度數(shù)據(jù)網(wǎng)電量專有MPI S—VPN通
道傳輸，與其他業(yè)務(wù)有效隔離。電話撥 ’通道采
用調(diào)度專用電話系統(tǒng)，與行政電活、巾 千}{互獨
立，有效防止外部干擾。
4．1．5 主機安全加固及病毒防護(hù)
主機操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的默認(rèn) 皆仔
在較大的安全漏洞，為提高系統(tǒng)安全性，需要塒
電能量采集主站系統(tǒng)各數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫
通過更新補丁、加同文件系統(tǒng)、配置義什、帳號
管理、遠(yuǎn)程登陸和遠(yuǎn)程服務(wù)、仔儲過程、 份過
程、角色和權(quán)限審核、行發(fā)事件資源限制、 『『IJ
時間限制等項目按照最小滿足原則進(jìn)行酣
計算機病毒會嚴(yán)重威脅電能量采集管 系統(tǒng)
正常運行，但由于電能量采集系統(tǒng)屬安全控制大
區(qū)，不允許與外網(wǎng)連接，無法通過lnternet來史
新補丁和升級病毒庫，為此在安全Ⅱ 建 獨
的防病毒服務(wù)器對系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行補丁升級幣IJ病毒
庫更新管理．防病毒服務(wù)器的代碼更新米fl{ 級
調(diào)度相同安全區(qū)的專用防病毒服務(wù)。
4．2 災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)
災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)屬于安全事件的事中處理l幣IJ事
后處理．主要作用是一旦發(fā)生安令防護(hù)系統(tǒng)未能
阻擋的黑客攻擊、合法用戶操作不當(dāng)或硬件
壞、地震等突發(fā)事件造成系統(tǒng)癱瘓等安仝。{什
后，保證業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)能夠在指定時間內(nèi)恢復(fù)l
常運轉(zhuǎn)。
通過建設(shè)備份系統(tǒng)，對實時運行的電能鰱采
集系統(tǒng)的關(guān)鍵主機、數(shù)據(jù)陣進(jìn)行備份仔儲，鉺腳
定期進(jìn)行全備份、每天進(jìn)行增量備份，確保系統(tǒng)
可恢復(fù)到故障前的狀態(tài)。備份存儲設(shè)備丌f采川磁
帶、磁盤庫等備份系統(tǒng)，通過向用的備份管 軟
件實現(xiàn)系統(tǒng)的備份管理 若條件允許，鹿建 肄
地備份系統(tǒng)
4．3 事故追查系統(tǒng)
事故追查系統(tǒng)也屬于安傘事件的事巾處刪和
201 1年第10期 浙江電力 63
事后處理．主要作用是：在網(wǎng)絡(luò)安全事件發(fā)生過
程中能夠向網(wǎng)絡(luò)安全管理員提供必要的信息，幫
助其采取相應(yīng)的措施阻止安全事件的繼續(xù)發(fā)展，
避免安全事故的發(fā)生：當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)安全事件后，
能夠使網(wǎng)絡(luò)管理人員、調(diào)查人員明確造成安全事
件的原因所在，為追究責(zé)任人提供技術(shù)證據(jù)。在
正常情況下，可通過事故追查系統(tǒng)反饋安全薄弱
環(huán)節(jié)，不斷完善安全防護(hù)系統(tǒng)及災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)的
配置策略．使系統(tǒng)更加安全。
為達(dá)到安全事件原因追查的目的。一方面可
通過開啟電能量系統(tǒng)各主機的審計功能、應(yīng)用系
統(tǒng)事件日志功能、防火墻的異常事件記錄功能，
實現(xiàn)對電能量系統(tǒng)的安全事件進(jìn)行一定程度的追
蹤分析。另一方面可通過安裝入侵檢測系統(tǒng)(IDS)、
安全監(jiān)管系統(tǒng)，對電能量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行記
錄、異常報警．及時通知管理員采取相應(yīng)的防護(hù)
措施。部署安全審計措施，將安全審計與安全區(qū)
網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、綜合告警系統(tǒng)、IDS管理系統(tǒng)、
敏感業(yè)務(wù)服務(wù)器登錄認(rèn)證和授權(quán)、應(yīng)用訪問權(quán)限
等結(jié)合在一起。
4．4 安全管理制度
完善和規(guī)范網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全規(guī)章制度、操作流
程和故障處理流程，是安全管理的前提、依據(jù)和
要求，防范因制度缺陷帶來的風(fēng)險，有利于避免
誤操作。技術(shù)層面各種安全措施的執(zhí)行都需要配
套相應(yīng)的制度．對技術(shù)層面不能解決的內(nèi)部安全
問題可通過制度約束來彌補。為保障電能量采集
(上接第45頁)
高5％ ，雖然最大轉(zhuǎn)矩只有原來的87．5％ ，但由于
火電廠普遍存在小負(fù)荷配大電機的現(xiàn)象，并考慮
到一定的負(fù)載裕量，只要提速改造后的電機負(fù)荷
率小于80％ ，升壓提速運行后的電機仍能滿足電
氣拖動的機械要求。由此得出：在火電廠6 kV通
用電機因工藝要求需要提速運行時，只要滿足下
列3個條件，就可以在不改動電機的基礎(chǔ)上利用
變頻提速技術(shù)，并能滿足工藝系統(tǒng)對電機的要求
(1)電機運行電壓大于1．05的額定電壓。
(2)提速改造后的電機負(fù)荷率小于80％。
(3)提速頻率不高于120％
系統(tǒng)的安全運行，應(yīng)建立網(wǎng)絡(luò)接人管理制度、機
房人員出入管理制度、數(shù)據(jù)備份管理制度、安全
責(zé)任制度、安全評估制度?以及電能量業(yè)務(wù)流程
管理制度等，并嚴(yán)格執(zhí)行，這是實施安全管理的
關(guān)鍵。
5 結(jié)論
本文以臺州地一縣一體化電能量采集系統(tǒng)為
研究對象。提出了電能量系統(tǒng)的全面安全防御體
系建設(shè)方案，強調(diào)安全防御體系的系統(tǒng)性，不能
以技術(shù)取代管理。但安全不是靜止的，隨著電能
量采集系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大、應(yīng)用軟件的升級、人員
的變動，安全狀況也會隨之發(fā)生變化，需要在實
踐中不斷加以完善。
參考文獻(xiàn)：
[1] 同家電力監(jiān)管委員會．電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定[S]
北京：中國電力出版社，2004．
收稿日期：2ol1—05—03
作者簡介：洪道鑒(197o-)，男，浙江玉環(huán)人，工程師，從事
電力系統(tǒng)及其自動化、信息安全、電能計量方面的運行和專
業(yè)管理工作。
(本文編輯：徐晗)
參考文獻(xiàn)：
【1] 王振宇．燃煤電廠的除塵、脫硫、脫銷技術(shù)【J】．環(huán)境保護(hù)
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(2 ：63—64．
收稿日期：2011-06—15
作者簡介：鄭志海(1969-)，男，浙江余杭人，工程師，主要
從事脫硫、脫硝、除塵工程及生產(chǎn)技術(shù)管理。
(本文編輯：徐晗)

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