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配電自動化系統(tǒng)安全防護技術

文檔作者：陳璐文檔來源：國網安徽省電力公司合肥供電公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月30日
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電力安全技術 第l8卷(2016年第2期)
配電自動能系統(tǒng)安全防護技術
陳 璐
(國網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，闡述了其安全防護的
總體原則、配電自動化系統(tǒng)建設過程及發(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
動化系統(tǒng)的技術支撐作用，為配電網的運行管理提供可靠、安全的技術手段。
[關鍵詞]配電自動化；通訊系統(tǒng)；安全防護技術
0 引言
近年來，隨著電力自動化與通信技術的不斷發(fā)
展，原先制約配電自動化發(fā)展的技術問題迎刃而解，
配電自動化技術也隨之飛速發(fā)展。但配電自動化系
統(tǒng)不同于調度自動化系統(tǒng)(EMs)。EMS通信方式
較為簡單，多為光纖專網，且其聯(lián)絡方式較為清晰，
以變電站作為樞紐；而配電自動化系統(tǒng)的通信往往
受到環(huán)境因素、社會因素等影響，需多種通信方式
(如光纖、載波、無線)并存，方能使配電自動化
終端與主站通信，實現(xiàn)自動化的遙測、遙信、遙控
乃至遙視。其中，光纖是最為理想的通信方式，但
是由于配電網設備點多面廣，若統(tǒng)一采用光纖專網
與主站進行通信，其投入產出嚴重不平衡，部分中
心城區(qū)甚至無法進行光纖改造。
1 配電自動化系統(tǒng)安全防護存在的隱患
隨著通信技術的發(fā)展，高效的無線通信技術被
引入到配電自動化系統(tǒng)建設中，且通信運營商的無
線網絡已覆蓋城市各個區(qū)域，完全能夠滿足配電自
動化系統(tǒng)的通信要求。但若不采取任何防護措施直
接通過運營商接入主站進行通信，將給主站及現(xiàn)場
一次設備的安全運行帶來很大的安全隱患，此種方
式更需要加強無線公網通信的安全防護。因此，在
配電自動化系統(tǒng)中必須要加強通訊安全防護的管
理。邊界防護作為電力系統(tǒng)內外網安全防護的關鍵，
主要包括橫向邊界和縱向邊界的防護。其中，橫向
邊界為配電自動化系統(tǒng)與其他應用系統(tǒng)之間的通信
一●一
邊界，例如與調度自動化系統(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
配電自動化系統(tǒng)作為配電網管理的技術支撐系
統(tǒng)，必須與其他配電相關系統(tǒng)之間進行信息交互，
才能完成對配電網科學的運行管理。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
動化系統(tǒng)中必不可少。根據(jù)配電網數(shù)據(jù)“源端維護”、
“源端唯一”的原則，其數(shù)據(jù)流主要由與調度自動
化系統(tǒng)(EMS)交互的主網圖模信息，與地理信息
系統(tǒng)(GIS)交互的配電網圖模信息，與生產管理系
統(tǒng)(PMS)交互的配電網設備臺賬信息，以及與配
網搶修指揮平臺交互的故障研判方案信息等組成。
按照安全分區(qū)的原則，配電自動化系統(tǒng)和EMS系
統(tǒng)為實時控制區(qū)(I區(qū))系統(tǒng)；PMS系統(tǒng)、GIS系
統(tǒng)以及配網搶修指揮平臺為生產管理區(qū)(Ⅲ區(qū))系
統(tǒng)。由于生產管理區(qū)(Ⅲ區(qū))系統(tǒng)的防護較為薄弱，
若不做任何防護措施，病毒、黑客等可以通過該系
統(tǒng)直接攻擊實時控制區(qū)(I區(qū))系統(tǒng)，從而導致它
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
配電自動化系統(tǒng)的縱向通信主要是主站與配電
自動化終端之間的通信，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條件、市中心
配電站房鋪設光纖成本過高等)，配電自動化系統(tǒng)
第18卷(2016年第2期) 一電力安全技術
在采用光纖通信的同時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、聯(lián)
通等通信運營商的無線通信網絡應用最為廣泛。但
是如果沒有對縱向邊界進行防護，只要l張移動、
聯(lián)通等通信運營商的SIM 卡就可直接與配電自動
化主站進行通信，通過主站系統(tǒng)非法實現(xiàn)對配電一
次設備的遠方控制功能，這樣就出現(xiàn)了縱向邊界的
安全隱患。
2 配電自動化系統(tǒng)安全防護總體原則
隨著配電自動化建設的不斷發(fā)展，針對配電自
動化終端點多面廣的特點，配電自動化系統(tǒng)的安全
防護顯得尤為突出。配電自動化系統(tǒng)安全防護主要
是為了防范黑客、惡意代碼等對系統(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)定運行。由此制定了“安全分區(qū)、網絡
專用、橫向隔離、縱向認證”的基本原則。其具體
的技術防護措施如下。
2．1 安全分區(qū)
根據(jù)計算機設備和網絡應用業(yè)務的不同，配電
自動化系統(tǒng)分為生產控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。其
中，生產控制大區(qū)包括了實時控制區(qū)(I區(qū))及實
時非控制區(qū)(Ⅱ區(qū))；管理信息大區(qū)則由生產管理區(qū)
(Ⅲ區(qū))和信息管理區(qū)(Ⅳ區(qū))組成。 ’
(1)實時控制區(qū)(I區(qū))是直接對一次設備進
行實時監(jiān)控的系統(tǒng)。其通信使用電力調度數(shù)據(jù)網絡
或專用通道的業(yè)務系統(tǒng)，或使用該系統(tǒng)的功能模塊
(或子系統(tǒng))。配電自動化系統(tǒng)及調度自動化系統(tǒng)為
該控制區(qū)的典型業(yè)務系統(tǒng)。
(2)實時非控制區(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
調度數(shù)據(jù)網絡或者專用通道。調度員培訓模擬系統(tǒng)、
繼電保護及故障錄波信息管理系統(tǒng)、電能計量系統(tǒng)
等屬于該安全區(qū)的業(yè)務系統(tǒng)。
(3)生產管理區(qū)(Ⅲ區(qū))是與調度生產相關的
管理信息系統(tǒng)，調度生產管理系統(tǒng)(OMS)為該安
全區(qū)的典型業(yè)務系統(tǒng)。
(4)信息管理區(qū)(Ⅳ區(qū))是與調度生產沒有直
接關聯(lián)的管理信息系統(tǒng)，如企業(yè)信息網。
2．2 網絡專用
電力調度數(shù)據(jù)網絡必須使用與外界獨立的網絡
設備組網，在物理層面上實現(xiàn)電力企業(yè)網絡與因特
網的安全隔離。電力調度數(shù)據(jù)網絡通過邏輯隔離劃
分為實時子網和非實時子網，分別連接安全I區(qū)和
安全Ⅱ區(qū)，從而達到專網專用的目的。
2．3 橫向隔離
橫向隔離主要應用于業(yè)務系統(tǒng)的橫向通信隔
離。其中，實時控制區(qū)(I區(qū))與實時非控制區(qū)(Ⅱ區(qū))
之間的通信必須采用國產硬件防火墻進行邏輯隔
離；生產控制大區(qū)與管理信息大區(qū)之間的通信必須
采用已通過相關部門認證的電力專用橫向單向(正
向和反向)隔離裝置進行物理隔離。
2．4 縱向認證
縱向認證主要應用于業(yè)務系統(tǒng)的縱向通信，其
縱向邊界訪問控制須采用硬件防火墻實現(xiàn)邏輯隔
離，其數(shù)據(jù)通信也必須通過縱向加密認證裝置對數(shù)
據(jù)包進行簽名加密，實現(xiàn)調度數(shù)據(jù)網傳輸保密及訪
問控制功能。
3 配電自動化系統(tǒng)通訊安全防護措施
配電自動化系統(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)進行通信，縱向數(shù)據(jù)流通過
PI3，PI2，PI1部分與主站系統(tǒng)進行通信。橫向和
縱向數(shù)據(jù)流的防護措施包括PI1子站／終端的安全
防護、PI2縱向通信的安全防護、PI3主站的安全
防護、PI4橫向邊界的安全防護。
3．1 PI1子站／終端的安全防護
配電自動化子站／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，對主站系
統(tǒng)下發(fā)的控制(或參數(shù)設置)報文進行安全鑒別及
數(shù)據(jù)完整性校驗，以防冒充主站的非法命令對一次
電氣設備的誤操作；且子站／終端設備需配置遠方
或就地的控制硬壓板和軟壓板，通過其控制是否允
許遠方遙控操作或者就地手動操作。
3．2 Pf2縱向通信的安全防護
配電自動化系統(tǒng)縱向通信安全防護包括硬件通
信鏈路安全防護以及軟件通信規(guī)約安全防護。
3．2．1 縱向通信鏈路的安全防護 、
配電自動化系統(tǒng)的縱向通信鏈路為配電自動化
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 第l8卷(2016年第2期)
注：[二>正向隔離裝置

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