配電自動化系統安全防護技術研究

高凈凈 徐升榮

摘要：隨著電力自動化和通信技術的發展，使得配電自動化發展中的相關問題得以解決，配電自動化技術得到了提升。然而，相比與調度自動化系統，配電自動化系統很容易受到環境等各種因素的影響。雖然光纖是較為理想的通信方式，但是配電網設備的點多面廣，單一方式的光纖通信，會導致產出和投入的失衡。基于此背景下，本文主要分析了配電自動化系統安全防護技術相關內容，可供參考。

關鍵詞：配電自動化;安全防護;技術

1配電網自動化的概述

配電網自動化技術是在計算機網絡技術、通信技術和電子技術的支撐下，對配電網系統正常運行狀態和事故情況所進行的監測、控制、維修和管理，進而確保配電網系統安全、穩定運行的一類電力自動化技術。通過借助先進的自動化控制技術和網絡技術等對配電網的工作狀態予以實時監控和管理，不僅能大幅提升配電網系統的綜合性能，而且還能確保配電網系統在故障發生后迅速恢復供電。可見，配電網自動化在電力系統中的應用對于與降低電力網絡管理人員的勞動強度、提高電力系統的供電和維修效率具有重要的作用和意義。

2配電自動化系統防護中的安全隱患分析

2.1橫向邊界隱患

根據配電網數據的源端唯一性，數據流要與調度自動化系統（EMS）進行主網圖模信息交互，與地理信息系統（GIS）進行配電網圖模信息交互，與生產管理系統（PMS）進行配電網設備臺賬信息交互及交互平臺的故障判斷等。配電自動化系統和EMS系統何承偉實時控制區系統（I區）;PMS和GIS系統及配網搶修指揮平臺稱為生產管理區系統（III區）;攻擊在III區在不受保護的情況下很容易進行I區的攻擊，從而引起信息交互的橫向邊界安全問題。

2.2縱向邊界隱患

配電自動化系統的縱向通信主要是主站與配電自動化終端之間的通信，其形成了縱向的數據流。由于配電自動化系統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、聯通等通信運營商的無線通信網絡應用最為廣泛。但如果沒有對縱向邊界進行防護，只要l張移動、聯通等通信運營商的SIM卡就可以直接與配電自動化主站進行通信，通過主站系統非法實現對配電一次設備的遠方控制功能，這樣就出現了縱向邊界的安全隱患。

3配電自動化系統安全防護總體原則

3.1安全分區

配電自動化系統根據設備和網絡應用可以分為生產控制大區（實時控制區、實時非控制區）和管理信息大區，安全管理員必須對這些分區進行嚴格的劃分。

3.2網絡專用

電力調度數據網絡必須使用與外界獨立的網絡設備組網，在物理層面上實現電力企業網絡與因特網的安全隔離。電力調度數據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區和安全Ⅱ區，從而達到專網專用的目的。

3.3橫向隔離

橫向隔離主要應用于業務系統的橫向通信隔離。其中，實時控制區（I區）與實時非控制區（Ⅱ區）之間的通信必須采用國產硬件防火墻進行邏輯隔離;生產控制大區與管理信息大區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。

3.4縱向認證

縱向認證主要應用于業務系統的縱向通信，其縱向邊界訪問控制須采用硬件防火墻實現邏輯隔離，其數據通信也必須通過縱向加密認證裝置對數據包進行簽名加密，實現調度數據網傳輸保密及訪問控制功能。

4配電自動化系統的安全防護措施分析

4.1子站及終端的安全防護

在配電自動化子站及終端上進行安全模塊的配置，或者在它們與主站的邊界處進行縱向加密裝置安裝。借此來實現主站系統下發的報文安全控制、鑒別和數據校驗，防止一些非法命令的遠程操控。

4.2縱向通信的安全防護

（1）縱向通信鏈路的安全防護。配電自動化系統的縱向鏈路指的是配電自動化主站系統、子站、終端之間的通信連接，以光纖、載波、無線等通信為主。光纖與載波通信方式的接入點主要以固定點的形式存在于變電站、開閉所及專用機房等。當選用無線網絡進行縱向通信時，相應的非法入侵防護則需要加以技術手段的處理。通過要求通信運營商以APN+VPN或者VPDN技術進行無限虛擬的專用通道設定，實現專網專用。具體操作來看，主要是以無線終端執行GPRS接入，再借助SGSN形成一條邏輯專用鏈路。在無線終端啟動PDP激活需要繼續寧APN接入，并以固定IP地址的形式實現IP數據通過GPRS與主站路由器之間的GRE隧道路由出去，近而完成物理鏈路的安全通信。

（2）縱向通信規約的安全防護。主站系統以私鑰進行報文和時間的簽名，并加入到標準通信規約中，形成復合型的命令報文。終端對接收的報文以預裝的主站公鑰進行驗證，并進行時間戳驗證，驗證通過即可執行。在下行報文的數據控制時，在進行抗重復機制、完整性保護、主站身份鑒別等基礎上，還可加以復合報文的控制和時間戳的加密來提升數據傳輸的安全性。這種加密同樣適用于遙測量和遙信良等的報文加密。在未進行加密裝置或模板的安裝的終端，嚴禁主站進行訪問控制。

4.3主站的安全防護

在配電自動化系統的主站及終端通信的連接上，自動化主站系統前置機必須經過國家制定部門任何的安全加固操作系統。通信必須以調度數字證書的非對稱加密算法來控制完成報文的單項認真和報文的完整性認證。配電自動化系統中常用的加密算法為160bit以上的橢圓曲線密碼體制和1024bit以上的RSA算法。且以RSA算法為主，也就是通過不同的加密及解密密鑰，事先生成一對RSA密鑰，加密為公開的，解密是秘密的。并以簽名形式對主站前置部分和終端通信邊界處配置進行縱向加密。實現子站和終端對主站的行文安全性和完整性保護。

4.4橫向的邊界安全保護

在橫向邊界的各配電相關系統，分布在安全的I區和III區形成較大的安全區數據流，這部分區域必須通過物理隔壁裝置進行橫向邊界的安全防護。并以數據流方向進行正向和反向的物理隔離裝置配置。這既能夠滿足信息交互的需求，又能夠符合整體的安全防護規定，確保系統的性能安全性。

5結語

總之，配電自動化系統的技術支撐是相對復雜的。一方面，橫向上的配電系統與多個系統之間存在信息交互，例如安全I區和III區。另一方面，在由多種通信方式并存的調度業務技術支撐平臺上的安全性也影響到電力系統。因此，一方面要通過技術手段對整個系統硬件及軟件進行安全加固;另一方面，也要通過管理手段對其接入的相關系統、終端設備及通信鏈路進行有效審核接人管理。隨著配電自動化系統的不斷發展，其安全防護技術同樣需要不斷更新完善，以確保電力系統的安全、穩定、經濟運行。

參考文獻

[1]陳璐.配電自動化系統安全防護技術[J].電力安全技術，2016.

[2]時金媛，趙仰東，蘇標龍，劉健，劉新新，雷波.配電自動化系統饋線自動化可靠性提升關鍵技術分析與實現[J].供用電，2014.

[3]閆江毓，席明湘，任赟.配電自動化系統安全防護措施研究[J].警察技術，2014.

[4]王偉廣.電力系統配電自動化建設研究[J].建筑工程技術與設計，2017，（8）：2118.

[5]左高，方金國，向馳，等.配電自動化終端設備中信息安全加密模塊設計[J].電力系統自動化，2016，（19）：134-138.

[6]黃波.配電自動化系統建設中的關鍵問題與實施方法[J].環球市場信息導報，2016，（45）：113.

作者簡介：高凈凈（1996.12—），性別：女;籍貫：山西大同;民族：漢;學歷：大學本科;職務：電力調度自動化維護員;單位：國網江蘇省電力有限公司泗陽縣供電分公司;

徐升榮（1990.09—），性別：男;籍貫：江蘇泗陽;民族：漢;學歷：碩士研究生;職務：配電調度員;單位：國網江蘇省電力有限公司泗陽縣供電分公司;