淺談小水電采集的電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)

李志超

【摘 要】隨著電力體制改革的不斷深入，電網(wǎng)安全管理、精細(xì)化管理的要求越來越高，實(shí)現(xiàn)對(duì)地縣調(diào)調(diào)管小水電站的實(shí)時(shí)監(jiān)視，對(duì)電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度和長遠(yuǎn)規(guī)劃具有重要意義。與之相對(duì)，將早年投產(chǎn)，自動(dòng)化通信條件落后，甚至沒有條件的小水電實(shí)時(shí)信息納入調(diào)度監(jiān)控，如何解決電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)問題，已成為我們關(guān)注的重要課題。文章依據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定（國家發(fā)改委第14號(hào)），結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)闡述了在小水電數(shù)據(jù)采集過程中電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)的技術(shù)措施及管理措施。

【關(guān)鍵詞】調(diào)度自動(dòng)化；電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)；國家發(fā)改委第14號(hào)；小水電采集

On the power monitoring system security SHP collection

Li Zhi-chao

（Yunnan Power Grid Co.， Ltd. Chuxiong Power Supply Bureau Chuxiong Yunnan 675000）

【Abstract】With the deepening of the power system， grid security management， fine management of the increasingly high demand， the realization of the county tone tube of small hydropower stations， real-time monitoring of great significance for the unified power grid and long-term planning. In contrast， the early years of operation， automated communication conditions behind， not even the condition of the real-time information into the SHP dispatch monitoring， how to solve the power monitoring system safety issues， has become an important subject of our attention. Article based power monitoring system security protection regulations （NDRC No. 14）， combined with the actual production experience， the system set forth in the SHP data collection process technology measures and management measures power monitoring system security protection.

【Key words】NDRC No. 14；Small hydropower collection dispatch automation；Power monitoring system security

1. 前言

（1）我省境內(nèi)水力資源豐富，小型水電站數(shù)目眾多，但絕大多數(shù)水電站建立時(shí)間較早，且地處偏僻山區(qū)或河谷地帶，通訊條件差，生產(chǎn)設(shè)備落后，不具備電力遠(yuǎn)動(dòng)通道和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集傳輸條件，由此造成水電站無法進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和傳輸，使得水電站的并網(wǎng)管理難度極大，直接影響調(diào)度管理部門及時(shí)準(zhǔn)確地掌握水電站發(fā)電和送電情況，難以滿足電力調(diào)度系統(tǒng)的“實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)”要求，也不利于電網(wǎng)長期規(guī)劃。

（2）隨著電力信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是近年來南網(wǎng)二次一體化，地縣調(diào)調(diào)控一體化模式的逐步推廣，各地調(diào)迫切需要實(shí)現(xiàn)對(duì)地縣調(diào)調(diào)管小水電站的實(shí)時(shí)監(jiān)視。但要將設(shè)備老舊，通信條件差，綜合自動(dòng)化改造成本壓力大的小水電信息實(shí)時(shí)采集到地調(diào)一體化運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)（OCS系統(tǒng)），安全防護(hù)問題不容輕視。若干實(shí)證也表明，電力監(jiān)控系統(tǒng)最大的安全隱患不是來自控制系統(tǒng)本身，而是來自與之相連的外部網(wǎng)絡(luò)。因此，如何解決小水電數(shù)據(jù)采集面臨的二次安全防護(hù)問題顯得尤為重要。

2. 小水電采集面臨的電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)問題

2.1 電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定（國家發(fā)改委第14號(hào)）介紹。

《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》（國家發(fā)改委第14號(hào)）[1]自2014年9月1日起施行。以下內(nèi)容摘取《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》（國家發(fā)改委第14號(hào)）與本次小水電數(shù)據(jù)采集相關(guān)的部分規(guī)定，具體闡釋電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)的相關(guān)規(guī)定和術(shù)語。介紹順序?yàn)榉奖憷斫獠蛔裾赵樞颉?/p>

2.1.1 第一章 總則 第三條。

本規(guī)定所稱電力監(jiān)控系統(tǒng)，是指用于監(jiān)視和控制電力生產(chǎn)及供應(yīng)過程的、基于計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)及智能設(shè)備，以及做為基礎(chǔ)支撐的通信及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等。

2.1.2 第六章 附則 第二十三條。

本規(guī)定下列用語的含義或范圍：

（1）電力監(jiān)控系統(tǒng)具體包括電力數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、換流站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)、微機(jī)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置、廣域相量測量系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)和水電梯級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、實(shí)時(shí)電力市場的輔助控制系統(tǒng)，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等。

（2）電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，是指各級(jí)電力調(diào)度專用廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、電力生產(chǎn)專用撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)等。

（3）控制區(qū)，是指由具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能、縱向聯(lián)接使用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的實(shí)時(shí)子網(wǎng)或?qū)Ｓ猛ǖ赖母鳂I(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成的安全區(qū)域。

（4）非控制區(qū)，是指在生產(chǎn)控制范圍內(nèi)由在線運(yùn)行但不直接參與控制、是電力生產(chǎn)過程的必要環(huán)節(jié)、縱向聯(lián)接使用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的非實(shí)時(shí)子網(wǎng)的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成的安全區(qū)域。

2.1.3 第一章 總則 第二條。

電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)工作應(yīng)當(dāng)落實(shí)國家信息安全等級(jí)保護(hù)制度，按照國家信息安全等級(jí)保護(hù)的相關(guān)要求，堅(jiān)持“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的原則，保障電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全。

2.1.4 第二章 技術(shù)管理 第八條。

生產(chǎn)控制大區(qū)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)在與其終端的縱向聯(lián)接中使用無線通信、電力企業(yè)其他數(shù)據(jù)網(wǎng)（非電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)）或者外部公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)方式（VPN）等進(jìn)行通信的，應(yīng)當(dāng)設(shè)立安全接入?yún)^(qū)；

2.1.5 第二章 技術(shù)管理 第十條。

在生產(chǎn)控制大區(qū)與廣域網(wǎng)的縱向聯(lián)接處應(yīng)當(dāng)設(shè)置經(jīng)過國家指定部門檢測認(rèn)證的電力專用縱向加密認(rèn)證裝置或者加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)及相應(yīng)設(shè)施；

2.1.6 第二章 技術(shù)管理 第十一條。

安全區(qū)邊界應(yīng)當(dāng)采取必要的安全防護(hù)措施，禁止任何穿越生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)之間邊界的通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

2.1.7 第二章 技術(shù)管理 第十三條。

生產(chǎn)控制大區(qū)中除安全接入?yún)^(qū)外，應(yīng)當(dāng)禁止選用具有無線通信功能的設(shè)備；

2.2 小水電采集面臨的安防問題分析。

2.2.1 就作者所在地調(diào)而言，小水電站無一不是地處偏僻，通信條件差，設(shè)備落后，尤其是2002年以前投產(chǎn)的大多數(shù)小水電站并無綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，更不具備電力專線通道的傳輸條件。如通過小水電站內(nèi)部綜合自動(dòng)化改造，并架設(shè)專網(wǎng)或光纖通道直接向地調(diào)傳輸水電站數(shù)據(jù)，成本投資過大，且改造，布線實(shí)施困難。因此，制定合情合理的小水電采集方案，對(duì)小水電企業(yè)具有很重要的意義。從投資少、實(shí)施方便等原則出發(fā)，采用無線公網(wǎng)通道采集水電站數(shù)據(jù)成本低廉，不需要進(jìn)行站內(nèi)設(shè)備改造。

2.2.2 而結(jié)合上述關(guān)于《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》（國家發(fā)改委第14號(hào)）的解讀，小水電實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過無線公網(wǎng)通道傳輸，必須滿足以下條件：

（1）首先，必須在地調(diào)非控制區(qū)（安全I(xiàn)II區(qū)）設(shè)立安全接入?yún)^(qū)，不準(zhǔn)公網(wǎng)通道直接接入控制區(qū)（安全I(xiàn)區(qū)）；

（2）其次，在安全接入?yún)^(qū)之外禁止選用具有無線通信功能的設(shè)備，III區(qū)即作為無線通信功能的終點(diǎn)；

（3）第三，在安全接入?yún)^(qū)與廣域網(wǎng)的縱向聯(lián)接處應(yīng)當(dāng)設(shè)置經(jīng)過國家指定部門檢測認(rèn)證的電力專用縱向加密認(rèn)證裝置或者加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)及相應(yīng)設(shè)施，這就要求我們必須在無線公網(wǎng)的兩端進(jìn)行加解密處理；

（4）第四，從技術(shù)上，管理上禁止任何穿越生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)之間邊界的通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

2.2.3 只有滿足以上條件，才能保證電網(wǎng)對(duì)小水電的實(shí)時(shí)監(jiān)視安全可靠，不會(huì)因?yàn)橐牍W(wǎng)無線媒介而影響系統(tǒng)安全。

3. 小水電數(shù)據(jù)采集的具體實(shí)施

3.1 解決無線公網(wǎng)傳輸安全加密問題。

通過上述論述，無線公網(wǎng)的兩端必須進(jìn)行加解密處理，所以必須在水電站側(cè)部署具有硬加密功能的遠(yuǎn)動(dòng)通信安全網(wǎng)關(guān)終端，在地調(diào)自動(dòng)化主站側(cè)非控制區(qū)（安全三區(qū)）部署主站遠(yuǎn)動(dòng)通信安全網(wǎng)關(guān)。而對(duì)整個(gè)地調(diào)轄區(qū)小水電站設(shè)備收資確認(rèn)，多數(shù)電站只有電能表計(jì)，少數(shù)有后臺(tái)及遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。為滿足不同的現(xiàn)場，電站側(cè)提供的終端必須既能通過DLT645 規(guī)約與電能表計(jì)RS-485 接口通信，亦可轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)利用CDT等循環(huán)上送規(guī)約傳出的數(shù)據(jù)。各站數(shù)據(jù)經(jīng)加密模塊處理后，通過GPRS無線公網(wǎng)上傳至主站遠(yuǎn)動(dòng)通信網(wǎng)關(guān)解密，這樣，我們就在GPRS 無線公網(wǎng)的兩端，也就是在水電站與主站之間建立安全通信通道，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密處理，解決了無線公網(wǎng)傳輸安全加密問題。

3.2 解決數(shù)據(jù)安全接入控制區(qū)。

在地調(diào)側(cè)非控制區(qū)（安全I(xiàn)II區(qū)）及控制區(qū)（安全I(xiàn)區(qū)）各部署一臺(tái)采集服務(wù)器，III區(qū)服務(wù)器即作為地調(diào)安全接入?yún)^(qū)。當(dāng)數(shù)據(jù)在地調(diào)側(cè)解密后，即由III區(qū)服務(wù)器采集程序轉(zhuǎn)為TXT文本格式，經(jīng)過反向物理隔離裝置傳輸至地調(diào)I區(qū)采集服務(wù)器，再經(jīng)I區(qū)服務(wù)器轉(zhuǎn)換為104規(guī)約報(bào)文向OCS前置傳送數(shù)據(jù)，至此，小水電數(shù)據(jù)安全接入控制區(qū)。整個(gè)過程以文本傳輸模式杜絕了任何穿越安全區(qū)邊界的通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，保障了電力信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

4. 小水電數(shù)據(jù)采集的二次安防管理

電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)的理念是：三分技術(shù)，七分管理。任何一個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，不能只靠技術(shù)防范，還應(yīng)有與之相適應(yīng)的安全防護(hù)管理體系。針對(duì)小水電采集實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)的問題，總結(jié)管理經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）地調(diào)側(cè)應(yīng)建立完備的、可操作的現(xiàn)場處置方案。

在小水電采集調(diào)試期間，會(huì)出現(xiàn)小水電采集通道頻繁中斷，反向傳輸軟硬件經(jīng)常僵死，查找故障原因費(fèi)時(shí)費(fèi)力。所以必須建立一套完備的、可操作的現(xiàn)場處置方案，一旦因小水電采集出現(xiàn)異常，影響OCS主系統(tǒng)運(yùn)行，可依其及時(shí)處理，限制問題影響范圍。方案應(yīng)明確：如何快速消除小水電采集對(duì)主系統(tǒng)帶來的影響，或者快速將出現(xiàn)問題的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或主機(jī)設(shè)備進(jìn)行隔離等處理方法。處置方案應(yīng)每年組織修訂，并定期開展培訓(xùn)及應(yīng)急演練。

（2）電站側(cè)應(yīng)提高運(yùn)行人員的設(shè)備安全意識(shí)和維護(hù)技能。

對(duì)于長期無自動(dòng)化的小水電站，運(yùn)行人員常常缺乏設(shè)備運(yùn)維管理的意識(shí)，應(yīng)在小水電數(shù)據(jù)接入工作開展的同時(shí)，培訓(xùn)現(xiàn)場運(yùn)行人員，并留有指導(dǎo)性文檔，使其能夠明辨采集裝置及遠(yuǎn)動(dòng)安全通信網(wǎng)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，定期每日檢查，防止設(shè)備因物理環(huán)境惡化導(dǎo)致?lián)p壞。

（3）地調(diào)主站側(cè)應(yīng)注重設(shè)備冗余性。

本次小水電采集調(diào)試，除反向隔離裝置為雙機(jī)熱備配置外，均為單機(jī)單網(wǎng)卡運(yùn)行狀態(tài)，下一步應(yīng)考慮提高設(shè)備冗余，做到雙機(jī)雙網(wǎng)熱備，最大限度降低采集中斷風(fēng)險(xiǎn)，提高電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)力度。

5. 電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)展望

5.1 以小水電采集一例，可見近年來隨著新技術(shù)、新思維不斷引入調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)無論在橫向還是縱向都不斷面臨新的挑戰(zhàn)。

（1）不同分區(qū)的二次系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)模型及接口在特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行信息交互的情況越來越多，大大降低了實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)的可靠性；

（2）當(dāng)某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障對(duì)全網(wǎng)造成的影響也隨著系統(tǒng)規(guī)模愈加復(fù)雜而增大，降低了整個(gè)二次系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性；

（3）當(dāng)各種二次業(yè)務(wù)在控制區(qū)與非控制區(qū)之間交互數(shù)據(jù)過大時(shí)可能造成二次安防設(shè)備僵死，甚至引起網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴；

5.2 電網(wǎng)二次系統(tǒng)的快速發(fā)展，信息的大融合帶給電網(wǎng)調(diào)度工作諸多裨益，然而發(fā)展帶來的二次安全防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)，以及如何全面防范這些風(fēng)險(xiǎn)值得我們深思。

參考文獻(xiàn)

[1] 《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》（國家發(fā)改委第14號(hào)）.

[文章編號(hào)]1619-2737（2015）05-22-365