配電主站邊界數(shù)據(jù)可靠性測試分析

謝海彪，艾紹偉

（許繼電氣股份有限公司中試部，河南 許昌461000）

配電主站邊界承擔著承上啟下的作用，是主站不同區(qū)域之間、主站與外部不同系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交互的分界點。所以如何保證邊界數(shù)據(jù)的可靠性是配電主站安全運行的基礎(chǔ)。

1 配電自動化系統(tǒng)主站

國內(nèi)現(xiàn)階段配電自動化系統(tǒng)主站分為I 區(qū)配電網(wǎng)運行監(jiān)控和III 區(qū)配電網(wǎng)運行狀態(tài)管控兩個大區(qū)，I區(qū)配電網(wǎng)運行監(jiān)控主要實現(xiàn)配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、操作與控制、拓撲分析、饋線自動化等功能。III區(qū)配電網(wǎng)運行狀態(tài)管控主要實現(xiàn)配電網(wǎng)趨勢分析、配電終端管理、信息共享與發(fā)布等功能。I 區(qū)與III 區(qū)通過電力專用橫向單向安全隔離裝置隔離，共同組成配電自動化系統(tǒng)主站。配電自動化主站示意圖如圖1所示。

圖1 配電自動化主站

2 配電主站邊界的劃分

配電主站涉及的邊界包括：配電運行監(jiān)控與配電運行狀態(tài)管控邊界B1、生產(chǎn)控制大區(qū)橫向域邊界B2、生產(chǎn)控制大區(qū)與安全接入?yún)^(qū)邊界B3、安全接入?yún)^(qū)與通信網(wǎng)絡(luò)邊界B4、信息內(nèi)網(wǎng)與無線網(wǎng)絡(luò)邊界B5、管理信息大區(qū)系統(tǒng)間的安全防護邊界B6，如圖2所示。

配電運行監(jiān)控與配電運行狀態(tài)管控邊界B1、生產(chǎn)控制大區(qū)橫向域邊界B2、生產(chǎn)控制大區(qū)與安全接入?yún)^(qū)邊界B3，需采用電力專用橫向單向安全隔離裝置；配電運行安全接入?yún)^(qū)與通信網(wǎng)絡(luò)邊界B4，安全接入?yún)^(qū)部署的采集服務(wù)器應(yīng)采用經(jīng)國家指定部門認證的安全加固操作系統(tǒng)，采用用戶名/強口令、動態(tài)口令、物理設(shè)備、生物識別、數(shù)字證書等至少一種措施。信息內(nèi)網(wǎng)與無線網(wǎng)絡(luò)邊界B5應(yīng)采用安全加密認證措施，III 區(qū)內(nèi)系統(tǒng)間的安全防護邊界B6，應(yīng)采用硬件防火墻等設(shè)備實現(xiàn)橫向域間安全防護。

3 邊界數(shù)據(jù)可靠性測試分析

邊界數(shù)據(jù)的可靠性測試涉及邊界數(shù)據(jù)的方向性測試、邊界數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)可靠性測試、邊界數(shù)據(jù)的時延測試。以下以配電主站B1邊界為例，對主站邊界數(shù)據(jù)的可靠性進行分析。

3.1 電力專用橫向單向安全隔離裝置

電力專用安全隔離裝置是新一代高安全度的防護設(shè)備，是放置在兩個不同區(qū)域之間的隔離設(shè)備，它可以識別并屏蔽非法請求，有效防止跨越權(quán)限的數(shù)據(jù)訪問，提高監(jiān)控系統(tǒng)對有可能導(dǎo)致電網(wǎng)安全事故的攻擊、病毒、泄密等的防御水平，消除絕大部分的安全隱患，為電力系統(tǒng)信息安全、電網(wǎng)安全運行把好最重要的關(guān)口。安全裝置包括正向型隔離裝置和反向型隔離裝置。一般規(guī)定安全等級高的向安全等級低的方向為正向，安全等級低的向安全等級高的為反方向。配電主站I 區(qū)、III 區(qū)隔離裝置布置如圖3所示。

圖3 I區(qū)、III區(qū)隔離裝置

3.2 B1邊界數(shù)據(jù)的方向性測試

I區(qū)、III區(qū)邊界B1通過電力專用安全隔離裝置進行隔離，I 區(qū)數(shù)據(jù)只能通過正向隔離裝置傳送到III區(qū)，III區(qū)數(shù)據(jù)只能通過反向隔離裝置傳送到I區(qū)。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛐裕枰獙?shù)據(jù)的傳輸方向性進行驗證測試。保證數(shù)據(jù)按規(guī)定的隔離裝置進行傳輸。

圖4 邊界正向測試流程圖

測試通過IEC 104 終端模擬器分別接入I 區(qū)和III 區(qū)，進行I 區(qū)、III 區(qū)的數(shù)據(jù)模擬，正向測試分三步進行：通過I區(qū)連接的終端模擬器發(fā)送模擬數(shù)據(jù)，查看III區(qū)是否能夠接收到模擬數(shù)據(jù)。斷開反向隔離裝置的通信，繼續(xù)通過I 區(qū)連接的終端模擬器發(fā)送模擬數(shù)據(jù)，查看III區(qū)是否能夠正常收到數(shù)據(jù)，如果能夠正常收到數(shù)據(jù)，證明I 區(qū)數(shù)據(jù)可以通過正向隔離裝置傳輸?shù)絀II區(qū)?；謴?fù)反向隔離裝置的通信，斷開正向隔離裝置的通信，通過I 區(qū)連接的終端模擬器發(fā)送模擬數(shù)據(jù)，查看III 區(qū)是否能夠正常收到數(shù)據(jù)，如果不能接收數(shù)據(jù)，證明I 區(qū)數(shù)據(jù)不能通過反向隔離裝置傳輸?shù)絀II 區(qū)，通過以上3 步的測試，驗證了I區(qū)的數(shù)據(jù)只能通過正向隔離裝置傳輸?shù)絀II區(qū)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛐?，反向隔離裝置的測試測試和正向原理相同。測試原理如圖4所示。

3.3 B1邊界數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)可靠性測試

I 區(qū)、III 區(qū)邊界數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)可靠性測試需要建立在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過模擬大數(shù)據(jù)量，查看數(shù)據(jù)跨區(qū)傳輸是否完整來驗證邊界數(shù)據(jù)的可靠性，測試采用test104 仿真終端進行大數(shù)據(jù)量的模擬，test104 仿真終端可以同時仿真3000 個以上標準IEC 104 終端，單個仿真終端可以模擬100 個遙測、100個遙信，終端自帶統(tǒng)計功能，能夠進行時間觸發(fā)和手動觸發(fā)，遙測或遙信觸發(fā)精度小于500 ms，滿足配電主站對數(shù)據(jù)量和時間的要求。網(wǎng)絡(luò)報文分析工具采用NTM（network time machine）海量在線應(yīng)用分析系統(tǒng)，NTM是一款一體化的數(shù)據(jù)記錄和分析解決方案，它能夠?qū)?0/100/千兆和萬兆以太網(wǎng)的四條通道進行監(jiān)視和數(shù)據(jù)捕獲，然后將捕獲的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部RAID 子存儲系統(tǒng)上。供用戶分析和調(diào)用。測試原理如圖5所示。

圖5 邊界數(shù)據(jù)可靠性測試

I區(qū)、III區(qū)分別接入1000個仿真終端，NTM海量在線應(yīng)用分析系統(tǒng)的兩個端口分別捕獲I 區(qū)數(shù)據(jù)和III區(qū)數(shù)據(jù)，并將捕獲的數(shù)據(jù)分別存儲在各自的存儲文件中，實驗通過test104仿真終端人機界面度觸發(fā)一區(qū)的1000個仿真終端，使仿真終端產(chǎn)生5000萬條遙測、遙信數(shù)據(jù)。在觸發(fā)終端的同時開啟NTM的數(shù)據(jù)捕獲功能。實驗結(jié)束后，查看NTM海量在線應(yīng)用分析系統(tǒng)的兩個捕獲端口捕獲到的數(shù)據(jù)文件，通過NTM自帶的分析對比軟件，將兩個端口捕獲到的數(shù)據(jù)進行對比，如果捕獲到的數(shù)據(jù)量相等，說明跨區(qū)邊界數(shù)據(jù)的傳輸可靠性高，如果不等，說明跨區(qū)邊界存在數(shù)據(jù)丟失的情況，可靠性較差。反向測試原理和正向測試原理相同。

3.4 B1邊界數(shù)據(jù)的時延測試

邊界數(shù)據(jù)的時延測試主要包括正向時延測試和反向時延測試。測試內(nèi)容包括遙信時延測試和遙測時延測試。

測試時，為了保證系統(tǒng)的時鐘同步，需要接入一臺GPS 時鐘源。I 區(qū)和III 區(qū)分別接入來自同一個時鐘源的兩路時鐘，保證了兩個區(qū)的時鐘的同步。在確保時鐘同步的基礎(chǔ)上，進行有針對的遙信、遙測變化。通過遙測、遙信索引，對比NTM海量在線應(yīng)用分析系統(tǒng)中兩個端口捕獲的同一條索引數(shù)據(jù)的時間差，即T1-T2=ΔT1、ΔT2、ΔT3……。最終取平均值算出B1邊界數(shù)據(jù)的時延T。

4 結(jié)束語

配電主站邊界數(shù)據(jù)是主站進行跨區(qū)數(shù)據(jù)傳輸、主站與其他主站進行交互的數(shù)據(jù)，是保證配電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)。本文提出了一種配電主站B1邊界數(shù)據(jù)可靠性測試的方法，并對方法的可行性進行了分析。希望能為配電主站其他邊界數(shù)據(jù)的測試提供參考。