水電廠電力監控系統安全防護策略淺析

孫建強

（中國水電顧問集團雙柏開發有限公司，云南 楚雄 675100）

1 水電廠電力監控系統的應用現狀

水電廠將水的動能轉換為電力勢能，因此一個水電廠必須具備穩定的、高效的電力監控系統，這樣才能保證水電廠發電的安全性和持續性。因此目前大多數水電廠都采取了以計算機為中心的、多設備接入互聯的監控網絡。這種系統一方面核心組件智能化程度較高，可以快速地進行數據處理和判斷。一方面接入的各個板塊比如遠程監控子系統、報警子系統、電力調度子系統等等比較完善全面，完全可以負載起一個“指揮官”的作用。因此針對水電廠過于依賴電力監控系統的情況，就必須要采取完善的防護措施來保證水電廠電力監控的安全性[1]。

2 安全防護的基本原則

安全防護的基本原則包含系統整體性、簡單易操作性、系統牢固可靠性、需求與代價相平衡、實時與安全相協調、先進性與實際應用性相結合、安全性與便利性相統一、綜合保護與突出重點、分級分區、強化堅固邊界、綜合規劃、分散實施、人本負責，分級管理，綜合防控，防護聯合。

3 水電廠監控系統的問題和安全防護難點

3.1 網絡連接通信問題

水電站的電網數據是以單向的方式進行傳輸的。嚴禁把數據寫入實時監控系統的服務器中。主要原因是SIS 與水電站的運行設備進行相連。當安全問題出現在在連接過程中時，水電站的安全運行模式就會被破壞，很容易引發黑客攻擊。因此，網絡連接的安全問題分外常見，可能導致SIS 連接的網絡故障。SIS 通過開關交換機連接到水電站的通信服務器。網絡通信的安全級別比管理和操作的等網絡系統的安全水平要高。盡管SIS 網絡通信的安全防護措施被采取了，但網絡上的通信也必須遵守著單向傳輸的規則。從網絡結構的角度來看，仍然存在與網絡通信相關的一些安全問題[2]。

3.2 數據處理導致數據量承載較大

水電廠的電力監控系統每天要處理上億的計算，因此假如某一個步驟發生了錯誤，嚴重來講會影響電力的正確供應，甚至會造成系統的損壞。并且很多地區都安裝了遠程監控，這樣工作人員就不需要親臨現場，只要通過給計算機發出指令就能完成相應的動作。因此監控系統每天的數據承載量過于龐大會有導致系統崩潰的風險，一旦系統崩潰那么相關地區的電力供應就會出現問題，因此需要重視這個基礎問題。

3.3 維護和操控監控能力較弱

操作和維護監控能力較弱。水電站通常將系統可用性和數據完整性置于信息安全之上，這是一項關鍵的運營和維護任務。操作系統和網絡設備等資產的安全政策尚未得到加強。某些設備存在密碼管理和權限控制不足的問題。該病毒是在單一Windows 平臺上的PC 網絡中發現的。大多數水電站都沒有集中監控平臺，不允許對水電站狀態進行集中監控，集成日志合并、報警顯示和警告功能。對安全事件和故障的反應仍然取決于修復后的方法。目前，大多數水電站監控系統都是在成熟的平臺上開發的。根據美國國防部系統安全評估標準，消費者監控平臺主要使用C 級安全操作（TCSEC）。安全操作系統尚未普及。一些應用層監控系統的數據收集功能設計并不完善，例如，一些數據需要通過非安全模式傳輸，如自定義共享、FTP 等。一些平臺實現了耦合不良的服務，多個服務共享同一設備的安全管理缺陷。一些水電站安全管理不足，安全防護意識不高。目前，水電站監控系統的日常安全檢查主要由設備管理提供。人員配置和崗位責任不明確，直接導致專業人員資質不足，缺乏技術指導和管理標準，偏離了安全管理和保護的廣泛要求。同時，由于水電站監控系統安全保護手段落實不到位，忽視了安全保護工作中的長期短板和風險，難以適應新形勢和電力監控系統安全防護的新要求[3]。

4 水電廠電力監控系統安全防護措施

4.1 對電力系統進行合理的分區隔離工作

通過使用網絡技術來維護整個水電站監控系統的安全，可以防止病毒入侵或敵人在水電站監控中的惡意行為，并且在使用這些網絡技術來保護監控系統時，還可以降低系統風險等內部風險。針對水電廠復雜的電力系統，國家其實已經出現了相關的政策規定，其中有一條就是實現電力系統的控制區域系統和非控制區域系統進行分區的政策，其主要的分區隔離包含著橫向隔離以及縱向認證[4]。

（1）橫向隔離。在生產控制大區跟管理信息大區之間部署好經過了國家指定的部門檢測認證的電力專用橫向單向安全隔離裝置，接近或者是達到了物理的隔離強度，能夠有效地實現安全區之間的非網絡方式的安全性的數據交換，并且能夠確保安全隔離裝置當中的內外其兩個處理系統都可以不同時連通，這樣做是完全能夠實現表示層跟應用層之間的數據單向傳輸的。生產控制大區內部的安全區之間所選擇使用的是訪問控制功能的網絡控制設備，以及安全可靠的硬件防火墻或者是其他的一些具有著相當功能的設備，而且能夠有效的實現邏輯隔離以及報文過濾或者是訪問控制等一系列的功能，可以把調度數據網絡劃分成實時子網，也就是安全區一以及非實時子網，也就是安全區二。

（2）縱向認證。生產控制大區系統跟調度端的系統能夠通過電力調度數據網絡來進行遠程的通信，并且可以選擇使用認證以及加密包括訪問控制等一系列的技術，有效的實現數據的遠方傳輸的安全性，設備需要安裝在水電廠的計算機監控系統的內部局域網和調度數據網的路由器之間，為電力通信提供更加安全且可靠的服務。使用在生產控制區域當中的縱向邊界防護，在為本地提供了網絡屏障的同時，也能夠為上下級控制系統的廣域網通信提供認證跟加密服務，更好的實現數據在傳輸過程當中的機密性以及完整性方面的保護，同時也禁止外部非授權的用戶非法進入系統當中，可保護實時監控系統以及調度數據網絡的安全性。

4.2 制訂更加科學且全面的防護計劃

為了能夠更好的提升水電廠當中的相關電力監控系統的安全性，充分的發揮出防護設施的相關作用，就必須要制定更加合理的防護計劃，對于網絡安全來說，三分主要是靠防護，而七分則是需要靠管理，制定出一個全面且合理的防護計劃能夠更好的促進電力監控系統的各項任務的有序實施，制定出相應的操作規劃，包括防護手段，就需要由專業的技術人員可以充分的立足于電廠在發展過程當中的情況，站在多個角度出發來對其進行綜合性的分析，形成更加完善的防護計劃，使水電廠的運行過程當中可以更加的穩定。同時也可以針對于電廠的電力監控系統有序展開各項防護工作，技術人員也需要不斷地對于水電廠當中的電力監控系統在技術包括實際操作過程當中所產生的各方面的需求進行綜合性的分析。

在這樣的基礎之上，最終能夠形成一套比較系統且全面化的電力監控系統安全防護框架，能夠更好的適應地區水電廠在經營過程當中的監控以及防護的需求，電力監控系統在實施安全防護的過程當中需要確保防護策略的科學性包括時效性，結合本地區的電廠在運行過程當中的具體情況來進行精確的計算，創建基礎化的模型，進行合理的計劃。通過準確的計算就能夠得出針對于系統被外部入侵，包括系統在維護時所需要的具體時間，然后就是在對應風險的維護包括控制時所實行的各項操作。

4.3 靈活使用各類防護技術

（1）系統安全防護設計。新建系統和正在使用的系統需要嚴格的遵循電力監控系統安全防護規定當中所設定出來的相關要求，電廠內需要劃分成安全一區以及安全二區，而在兩個區域當中，每一個系統都必需要安全的分區，同時做到網絡專用以及橫向的隔離，完成縱向的認證，確保電力監控系統能夠做到安全穩定的運行。

（2）系統的安全防護評估。定期的邀請符合相關資質要求的信息安全評估機構來針對于整個電力監控系統進行相應的評估，并且還需要對那些存在著的安全風險問題進行有效的分析，將其列入電廠的整改計劃當中，依靠技術包括管理手段來徹底對于安全風險進行解決。

（3）系統病毒防御。生產控制大區需要部署專用的病毒防御系統，并且需要定期的對其進行有效的升級，這樣做能夠更好的避免各個系統在進行數據交換的過程當中可能會出現的數據破壞的現象，提升整個數據在通信過程當中的安全性。Windows 系統服務器包括終端安裝企業版專用殺毒軟件需要由專業的工作人員定期的對其進行全盤查殺，以及完成病毒庫的更新，最大限度的保障水電廠在運轉過程當中的電力監控信息系統的安全性。

4.4 重視專業人才培養，提升安全管理水平

應及時更新和完善以電網信息技術為主要基礎的水電廠電力監控系統，以增強自身防御能力。例如，頻繁更改密碼、定期更新防病毒軟件和修復防火墻等措施使公司越來越重視網絡技術相關人才，并引入新人才。能源管理行業必須嚴格管理自己的人才，保護能源監控系統。電力相關人員應接受保密培訓，并嚴格管理服務人員。員工在上班時必須簽署保密證書，辭職時必須恢復身份和消滅各種訪問和控制權，從賬戶中刪除相關信息，并繼續遵守適用保密協議規定的保密義務。各單位還可以定期對員工進行培訓，包括監控系統防護和安全防護，以提高員工的安全意識。當然，員工的技術水平也可以得到顯著提高。關鍵是要加強安全管理，制定安全管理和風險防范措施。

4.5 設置特殊硬件入侵檢測技術保護措施

（1）根據運行周期，對信息系統水電站進行監控，規劃病毒檢測和清除，實施全面的病毒檢測和消除，在完成病毒定義代碼后控制檢測和消除工作，并設計檢測和消除軟件以跟上病毒發展的步伐。

（2）保護水電網免被病毒攻擊。定期修復病毒入侵造成的漏洞，組織漏洞檢測方法，組織科學的修復措施，對病毒造成的錯誤和漏洞進行補救。再次，積極引入先進的防病毒軟件來快速更新病毒，以免增加了水電站網絡監控系統的運行風險。隨著工業控制領域信息技術的深化和集成，監控系統的安全保護將很快成為國家戰略的重要重點。水電站監控系統的安全保護將繼續面臨新的挑戰。從客觀角度來看，這也將導致其安全保護的不斷深化和創新，并在傳統技術方法的基礎上，結合國內行業的要求，解決新的安全問題。未來，信息安全形勢正在迅速變化，水電廠仍需優化安全保護的設計和實施。工程師必須開發和實施入侵檢測系統，建立全面的系統和規則以確保檢測質量，及時檢測網絡異常，分析危害并制定預防計劃。入侵檢測系統的操作主要包括源信息的分析、問題的識別、問題的技術分析以及最終結果的產生。以前，入侵檢測系統主要在病毒檢測和修復后階段被阻止。目前的檢測技術在以前技術的基礎上進行了改進，以防止出現問題，提前或及時預防，防止網絡入侵造成的損害[5]。

4.6 加強設備接入管理并嚴格執行等保測評

目前，大城市對電力供應的需求很高，因此監測和管理這些城市的電力供應問題，加強設備接入管理，確保電力供應測試符合有限的國家標準并通過國家測試認證尤為重要。應努力確保電力供應和使用的安全，確保沒有危險設備，并將漏洞的發生降至最低。此外，有必要確保訪問系統的安全性。當電源連接到外部網絡時，必須確保接入設備（無線或接口）的安全。如果設備在供電過程中遇到風險和漏洞，應及時進行維修。中國對評級系統的保護和評估有非常嚴格的分類要求，不同的活動級別必須劃分不同的保護級別。根據不同的安全級別以不同的時間間隔進行評估。對于二級、三級和四級安全，應每兩個月、一年和六個月進行一次安全評估。每次安全監測應及時準確，管理層和執行人員應密切觀察安全評估的咨詢和進行情況。

4.7 總結工作經驗

當電路路由器出現故障時，第一步是檢測端口，確定問題來源，分析問題原因，并檢查環路的存在。如果出現環路，則通信點和路由器之間可能存在問題。此時，有必要測試電路和連接器，然后檢查主站段，看看主站和工廠站之間是否存在任何問題。防火墻應配備適當的設施，供人員通過。有必要詳細配置內部防火墻，并遠程執行類似操作。需要盡可能多的路線以便于操作，否則桌面終端將無法工作。內部網絡安全監控的應用主要包括信息的收集和組織，以及對收集到的數據的檢測和分析。

5 結語

目前，重點是安全保護的各個方面。為了確保電力的安全使用，政府需要建立健全和全面的管理系統，以及更成熟和全面的技術學習。為了更好地確保電網的安全穩定運行，需要對電力監控系統進行全面監控。水電廠的電力監控系統對于維護水電廠的供電功能具有關鍵的意義，通過上述的防護措施可以保證水電廠的電力監控系統在日常運行中穩定運行。