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配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)

文檔作者：陳璐文檔來源：國網(wǎng)安徽省電力公司合肥供電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月30日
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電力安全技術(shù) 第l8卷(2016年第2期)
配電自動(dòng)能系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)
陳 璐
(國網(wǎng)安徽省電力公司合肥供電公司，安徽合肥230022)
[摘要]分析了配電自動(dòng)化系統(tǒng)橫向邊界及縱向邊界存在的安全隱患，闡述了其安全防護(hù)的
總體原則、配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)過程及發(fā)展中可能面臨的安全問題及解決方案，以充分發(fā)揮配電自
動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)支撐作用，為配電網(wǎng)的運(yùn)行管理提供可靠、安全的技術(shù)手段。
[關(guān)鍵詞]配電自動(dòng)化；通訊系統(tǒng)；安全防護(hù)技術(shù)
0 引言
近年來，隨著電力自動(dòng)化與通信技術(shù)的不斷發(fā)
展，原先制約配電自動(dòng)化發(fā)展的技術(shù)問題迎刃而解，
配電自動(dòng)化技術(shù)也隨之飛速發(fā)展。但配電自動(dòng)化系
統(tǒng)不同于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(EMs)。EMS通信方式
較為簡單，多為光纖專網(wǎng)，且其聯(lián)絡(luò)方式較為清晰，
以變電站作為樞紐；而配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信往往
受到環(huán)境因素、社會(huì)因素等影響，需多種通信方式
(如光纖、載波、無線)并存，方能使配電自動(dòng)化
終端與主站通信，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的遙測(cè)、遙信、遙控
乃至遙視。其中，光纖是最為理想的通信方式，但
是由于配電網(wǎng)設(shè)備點(diǎn)多面廣，若統(tǒng)一采用光纖專網(wǎng)
與主站進(jìn)行通信，其投入產(chǎn)出嚴(yán)重不平衡，部分中
心城區(qū)甚至無法進(jìn)行光纖改造。
1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)存在的隱患
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，高效的無線通信技術(shù)被
引入到配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中，且通信運(yùn)營商的無
線網(wǎng)絡(luò)已覆蓋城市各個(gè)區(qū)域，完全能夠滿足配電自
動(dòng)化系統(tǒng)的通信要求。但若不采取任何防護(hù)措施直
接通過運(yùn)營商接入主站進(jìn)行通信，將給主站及現(xiàn)場(chǎng)
一次設(shè)備的安全運(yùn)行帶來很大的安全隱患，此種方
式更需要加強(qiáng)無線公網(wǎng)通信的安全防護(hù)。因此，在
配電自動(dòng)化系統(tǒng)中必須要加強(qiáng)通訊安全防護(hù)的管
理。邊界防護(hù)作為電力系統(tǒng)內(nèi)外網(wǎng)安全防護(hù)的關(guān)鍵，
主要包括橫向邊界和縱向邊界的防護(hù)。其中，橫向
邊界為配電自動(dòng)化系統(tǒng)與其他應(yīng)用系統(tǒng)之間的通信
一●一
邊界，例如與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(EMS)、地理信息系
統(tǒng)(GIS)之間的通信邊界；縱向邊界為配電自動(dòng)化
系統(tǒng)與配電終端之間的通信邊界，例如與站所終端
(DTU)、饋線終端(FTU)、配變終端(TTU)等自
動(dòng)化終端之間的通信邊界。
1．1 橫向邊界存在的安全隱患
配電自動(dòng)化系統(tǒng)作為配電網(wǎng)管理的技術(shù)支撐系
統(tǒng)，必須與其他配電相關(guān)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交互，
才能完成對(duì)配電網(wǎng)科學(xué)的運(yùn)行管理。這樣，各系統(tǒng)
之間就形成了橫向的數(shù)據(jù)流，且該數(shù)據(jù)流在配電自
動(dòng)化系統(tǒng)中必不可少。根據(jù)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)“源端維護(hù)”、
“源端唯一”的原則，其數(shù)據(jù)流主要由與調(diào)度自動(dòng)
化系統(tǒng)(EMS)交互的主網(wǎng)圖模信息，與地理信息
系統(tǒng)(GIS)交互的配電網(wǎng)圖模信息，與生產(chǎn)管理系
統(tǒng)(PMS)交互的配電網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬信息，以及與配
網(wǎng)搶修指揮平臺(tái)交互的故障研判方案信息等組成。
按照安全分區(qū)的原則，配電自動(dòng)化系統(tǒng)和EMS系
統(tǒng)為實(shí)時(shí)控制區(qū)(I區(qū))系統(tǒng)；PMS系統(tǒng)、GIS系
統(tǒng)以及配網(wǎng)搶修指揮平臺(tái)為生產(chǎn)管理區(qū)(Ⅲ區(qū))系
統(tǒng)。由于生產(chǎn)管理區(qū)(Ⅲ區(qū))系統(tǒng)的防護(hù)較為薄弱，
若不做任何防護(hù)措施，病毒、黑客等可以通過該系
統(tǒng)直接攻擊實(shí)時(shí)控制區(qū)(I區(qū))系統(tǒng)，從而導(dǎo)致它
們之間的信息交互存在橫向邊界的安全隱患。
1．2 縱向邊界存在的安全隱患
配電自動(dòng)化系統(tǒng)的縱向通信主要是主站與配電
自動(dòng)化終端之間的通信，其形成了縱向的數(shù)據(jù)流。
由于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信條件受到諸多因素的影
響(如部分配電站房不具備光纖鋪設(shè)條件、市中心
配電站房鋪設(shè)光纖成本過高等)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)
第18卷(2016年第2期) 一電力安全技術(shù)
在采用光纖通信的同時(shí)必須輔以其他的通信方式
(如載波和無線通信方式)。其中，以租用移動(dòng)、聯(lián)
通等通信運(yùn)營商的無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最為廣泛。但
是如果沒有對(duì)縱向邊界進(jìn)行防護(hù)，只要l張移動(dòng)、
聯(lián)通等通信運(yùn)營商的SIM 卡就可直接與配電自動(dòng)
化主站進(jìn)行通信，通過主站系統(tǒng)非法實(shí)現(xiàn)對(duì)配電一
次設(shè)備的遠(yuǎn)方控制功能，這樣就出現(xiàn)了縱向邊界的
安全隱患。
2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)總體原則
隨著配電自動(dòng)化建設(shè)的不斷發(fā)展，針對(duì)配電自
動(dòng)化終端點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的安全
防護(hù)顯得尤為突出。配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)主要
是為了防范黑客、惡意代碼等對(duì)系統(tǒng)的非法攻擊，
以及由此引發(fā)的電力系統(tǒng)安全事故，保障電力系統(tǒng)
的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。由此制定了“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)
專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的基本原則。其具體
的技術(shù)防護(hù)措施如下。
2．1 安全分區(qū)
根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)的不同，配電
自動(dòng)化系統(tǒng)分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。其
中，生產(chǎn)控制大區(qū)包括了實(shí)時(shí)控制區(qū)(I區(qū))及實(shí)
時(shí)非控制區(qū)(Ⅱ區(qū))；管理信息大區(qū)則由生產(chǎn)管理區(qū)
(Ⅲ區(qū))和信息管理區(qū)(Ⅳ區(qū))組成。 ’
(1)實(shí)時(shí)控制區(qū)(I區(qū))是直接對(duì)一次設(shè)備進(jìn)
行實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)。其通信使用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)
或?qū)Ｓ猛ǖ赖臉I(yè)務(wù)系統(tǒng)，或使用該系統(tǒng)的功能模塊
(或子系統(tǒng))。配電自動(dòng)化系統(tǒng)及調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)為
該控制區(qū)的典型業(yè)務(wù)系統(tǒng)。
(2)實(shí)時(shí)非控制區(qū)(Ⅱ區(qū))是具備在線監(jiān)視功
能但不具備控制功能的系統(tǒng)。其通信同樣使用電力
調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或者專用通道。調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)、
繼電保護(hù)及故障錄波信息管理系統(tǒng)、電能計(jì)量系統(tǒng)
等屬于該安全區(qū)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。
(3)生產(chǎn)管理區(qū)(Ⅲ區(qū))是與調(diào)度生產(chǎn)相關(guān)的
管理信息系統(tǒng)，調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)(OMS)為該安
全區(qū)的典型業(yè)務(wù)系統(tǒng)。
(4)信息管理區(qū)(Ⅳ區(qū))是與調(diào)度生產(chǎn)沒有直
接關(guān)聯(lián)的管理信息系統(tǒng)，如企業(yè)信息網(wǎng)。
2．2 網(wǎng)絡(luò)專用
電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)必須使用與外界獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)
設(shè)備組網(wǎng)，在物理層面上實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)與因特
網(wǎng)的安全隔離。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通過邏輯隔離劃
分為實(shí)時(shí)子網(wǎng)和非實(shí)時(shí)子網(wǎng)，分別連接安全I(xiàn)區(qū)和
安全Ⅱ區(qū)，從而達(dá)到專網(wǎng)專用的目的。
2．3 橫向隔離
橫向隔離主要應(yīng)用于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的橫向通信隔
離。其中，實(shí)時(shí)控制區(qū)(I區(qū))與實(shí)時(shí)非控制區(qū)(Ⅱ區(qū))
之間的通信必須采用國產(chǎn)硬件防火墻進(jìn)行邏輯隔
離；生產(chǎn)控制大區(qū)與管理信息大區(qū)之間的通信必須
采用已通過相關(guān)部門認(rèn)證的電力專用橫向單向(正
向和反向)隔離裝置進(jìn)行物理隔離。
2．4 縱向認(rèn)證
縱向認(rèn)證主要應(yīng)用于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的縱向通信，其
縱向邊界訪問控制須采用硬件防火墻實(shí)現(xiàn)邏輯隔
離，其數(shù)據(jù)通信也必須通過縱向加密認(rèn)證裝置對(duì)數(shù)
據(jù)包進(jìn)行簽名加密，實(shí)現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸保密及訪
問控制功能。
3 配電自動(dòng)化系統(tǒng)通訊安全防護(hù)措施
配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)流主要分為橫向
和縱向的數(shù)據(jù)流，如圖1所示。其橫向數(shù)據(jù)流通
過PI4部分與主站系統(tǒng)進(jìn)行通信，縱向數(shù)據(jù)流通過
PI3，PI2，PI1部分與主站系統(tǒng)進(jìn)行通信。橫向和
縱向數(shù)據(jù)流的防護(hù)措施包括PI1子站／終端的安全
防護(hù)、PI2縱向通信的安全防護(hù)、PI3主站的安全
防護(hù)、PI4橫向邊界的安全防護(hù)。
3．1 PI1子站／終端的安全防護(hù)
配電自動(dòng)化子站／終端必須配置安全模塊或
者在與主站的邊界處安裝縱向加密裝置，對(duì)主站系
統(tǒng)下發(fā)的控制(或參數(shù)設(shè)置)報(bào)文進(jìn)行安全鑒別及
數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)，以防冒充主站的非法命令對(duì)一次
電氣設(shè)備的誤操作；且子站／終端設(shè)備需配置遠(yuǎn)方
或就地的控制硬壓板和軟壓板，通過其控制是否允
許遠(yuǎn)方遙控操作或者就地手動(dòng)操作。
3．2 Pf2縱向通信的安全防護(hù)
配電自動(dòng)化系統(tǒng)縱向通信安全防護(hù)包括硬件通
信鏈路安全防護(hù)以及軟件通信規(guī)約安全防護(hù)。
3．2．1 縱向通信鏈路的安全防護(hù) 、
配電自動(dòng)化系統(tǒng)的縱向通信鏈路為配電自動(dòng)化
主站系統(tǒng)與子站／終端之間的通信鏈路，其中包
括光纖、載波及無線等通信方式。光纖和載波通信
一 一
電力安全技術(shù) 第l8卷(2016年第2期)
注：[二>正向隔離裝置

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