智能變電站信息安全管理系統(tǒng)研究

王捷

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學研究院，湖北武漢 430000）

1.智能變電站介紹

1.1 智能變電站概念

智能變電站是采用先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成對信息的采集、測量、控制、保護、計量和檢測。作為電力系統(tǒng)的樞紐，其承擔著發(fā)電、輸電、變電、配電和用電五大功能，在建設堅強智能電網(wǎng)中具有舉足輕重的地位。

1.2 智能變電站優(yōu)勢

1.2.1 智能變電站能實現(xiàn)很好的低碳環(huán)保效果

在智能變電站中，傳統(tǒng)的電纜接線不再被工程所應用，取而代之的是光纖電纜。在各類電子設備中，使用了大量高集成度且功耗低的電子元件，此外，傳統(tǒng)的充油式互感器由電子式互感器取而代之。

1.2.2 智能變電站具有良好的交互性

智能變電站因其工作特性和負擔的職責，使其必須具有良好的交互性。在電網(wǎng)運行中，智能變電站在實現(xiàn)信息的采集和分析功能之后，不但可以將這些信息在內(nèi)部共享，還可以將其和電網(wǎng)內(nèi)更復雜、高級的系統(tǒng)之間進行良好的互動，該互動性確保了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

1.2.3 智能變電站可靠性特點

對電力系統(tǒng)的基本要求之一就是可靠性，智能變電站具有高度的可靠性，在滿足了客戶需求的同時，也實現(xiàn)了電網(wǎng)的高質(zhì)量運行。所以，對變電站自身和內(nèi)部的所有設施都提出了較高的要求。

1.3 體系結構

智能變電站系統(tǒng)分為3層：過程層、間隔層和站控層，如圖1所示。

過程層包含由一次設備和智能組件構成的智能設備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及測量、控制、保護、計量、狀態(tài)監(jiān)測等相關功能。

間隔層設備一般指繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次設備，實現(xiàn)使用一個間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設備的功能，即與各種遠方輸入輸出、智能傳感器和控制器通信。

站控層包含自動化系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等子系統(tǒng)，實現(xiàn)面向全站或一個以上一次設備的測量和控制功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關功能。

2.變電站信息安全管理系統(tǒng)

2.1 信息安全需求分析

變電站信息安全管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對全站的信息進行統(tǒng)一采集、傳輸、分析和處理，使變電站具備自動運行控制、設備狀態(tài)檢修、運行狀態(tài)自適應、智能分析決策等高級應用功能[1]。智能變電站的信息安全管理系統(tǒng)的需求主要有：

（1）信息化。提供可靠、準確、充分、實時、安全的信息，不會局限于傳統(tǒng)“四遙”的電氣量信息，還包括設備信息、環(huán)境信息、圖像信息等。

（2）數(shù)字化。對采集到的電氣量和非電氣量信息都能進行數(shù)字化處理，不僅如此，還能實現(xiàn)交直流系統(tǒng)、輔助監(jiān)控系統(tǒng)等的數(shù)字化處理。

（3）自動化。為智能電力系統(tǒng)提供服務，能自動監(jiān)測設備運行信息、分析處理數(shù)據(jù)、進行狀態(tài)檢修等，提高變電站的自動化水平。

（4）互動化。實現(xiàn)各個層級之間的信息交流互動，不會出現(xiàn)信息“孤島”的現(xiàn)象。

（5）資源整合化。通過統(tǒng)一的通信規(guī)約標準，不僅實現(xiàn)內(nèi)部信息整合，還能實現(xiàn)內(nèi)部對外部的資源整合，達到配置最優(yōu)化。

2.2 信息安全風險

對智能變電站來說，我們不僅要確保設備安全穩(wěn)定運行，還要保證信息的保密性、完整性、可用性和確定性。如圖2所示的是在智能變電站中對信息安全風險分析的路徑圖，我們據(jù)此展開智能變電站所面臨的主要信息安全風險。

2.2.1 橫向邊界安全隱患

在智能變電站中，“一次設備智能化，二次設備網(wǎng)絡化”已成為主要特征。各設備之間通過以太網(wǎng)實現(xiàn)通信，在以太網(wǎng)中不僅能實現(xiàn)一次設備、二次設備內(nèi)部之間的信息交互，還能實現(xiàn)一次與二次之間的跨級互動。在這種趨勢下，與二次電力系統(tǒng)應安全分區(qū)、橫向隔離的理論相悖，存在著橫向邊界安全隱患。

2.2.2 縱向邊界安全隱患

變電站與電網(wǎng)調(diào)度之間通過SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)信息的實時互動，上傳的信息必須真實可靠才有助于上級調(diào)度實時掌握變電所的運行情況。同時，調(diào)度通過SCADA系統(tǒng)發(fā)出指令指導現(xiàn)場工作人員做出相應的處理。在信息上傳和指令下達的過程中，我們必須保證準確無誤，不能出現(xiàn)惡意篡改和調(diào)換的現(xiàn)象。

2.2.3 網(wǎng)絡層安全隱患

在網(wǎng)絡層安全隱患中，很有可能會出現(xiàn)源地址欺騙、源路由選擇欺騙和TCP序列號欺騙[2]。由于數(shù)據(jù)流均是采用明文進行傳送，所有的信息包括數(shù)據(jù)口令、密碼等都是對外公開的，很容易發(fā)生竊聽、偽造、攻擊等事件。

2.2.4 應用層安全隱患

由于遠動的“五遙”信息及其他電量、非電量等均以明文的形式進行傳送，所以，在變電站內(nèi)的信息極易發(fā)生竊聽、半路攔截以及惡意修改等風險。同時，由于數(shù)據(jù)召喚和命令下達缺乏認證機制，使得非法訪問、破壞信息完整性、破壞系統(tǒng)可用性、冒充管理人員發(fā)出錯誤指令等均成為可能。

3.信息安全管理體系構建

3.1 構建步驟

智能變電站信息安全管理系統(tǒng)遵從的總體防護策略是分區(qū)分域、安全接入、動態(tài)感知和全面防護。

不同區(qū)域的變電所可以根據(jù)當?shù)夭煌膶嶋H運行情況，采取不同的方法和步驟進行構建。構建信息安全管理體系要經(jīng)過以下幾個步驟：

（1）確定該系統(tǒng)的應用范圍。根據(jù)系統(tǒng)的實際應用場景，劃分出不同的安全領域，在不同的安全區(qū)域內(nèi)根據(jù)各自管理的特點進行差異化防護。

（2）現(xiàn)場調(diào)查與風險評估。綜合查閱國家有關信息安全技術管理標準，以及對由該系統(tǒng)進行傳輸、處理和存儲的信息進行機密性、重要性評估，并進一步分析這些信息可能受到侵害的來源，對系統(tǒng)的信息資產(chǎn)價值進行整體把控。

（3）建立信息安全管理框架。從全局的視角，對信息安全管理系統(tǒng)進行層層分解，建立一個可以應用于實際的安全管理框架[3]。

3.2 安全職責

在信息安全管理體系中，又可以詳細劃分成信息通訊部門、安全監(jiān)察部門、調(diào)度通訊中心和業(yè)務應用部門，每一部門職責各不相同，但又相互配合。

信息通訊部門主要職責：（1）落實國家和單位相關的政策、方針和規(guī)范等；（2）負責組織制訂本單位信息安全管理系統(tǒng)的防護措施，并督促各部門落實；（3）指導并檢查有關信息安全管理的相關工作，組織開展安全監(jiān)督檢查、風險評估、運維安全管理和隱患排查等相關工作；（4）負責做好加強應急處置，協(xié)助其他部門做好調(diào)查處理工作。

安全監(jiān)察部門主要職責：（1）負責做好智能變電站內(nèi)信息安全管理系統(tǒng)的全過程監(jiān)督檢查；（2）協(xié)助其他部門做好事故的調(diào)查和處理工作；（3）監(jiān)督單位內(nèi)各部門落實好信息安全管理相關措施和政策；（4）做好信息安全事故的統(tǒng)計和分析工作。

調(diào)度通訊中心主要職責：（1）負責做好二次系統(tǒng)的安全保障工作；（2）配合國家有關部門開展信息安全系統(tǒng)大檢查，落實好各項防護措施；（3）審核有關二次系統(tǒng)安全保護的實施方案；（4）負責做好二次系統(tǒng)應急管理與應急處置。

業(yè)務應用部門主要職責：（1）牽頭做好所負責的業(yè)務系統(tǒng)有關信息安全保障的工作，并制訂相關的保護方案，提出管理要求，出臺相應的技術措施；（2）根據(jù)不同類型劃分安全防護等級做好相應的保護工作，配合其他部門開展安全風險測評和隱患排查工作；（3）對相關人員開展信息安全管理培訓工作。

3.3 管理措施

3.3.1 安全管理機構

成立專門的領導小組，統(tǒng)籌做好信息安全管理工作，指導本單位各部門做好信息安全工作。同時，在機構內(nèi)設置安全管理人員做好管理方面的工作，設置技術人員做好技術處理，設置督查人員做好安全督導工作，還要設置安全運維人員負責做好運行維護。

3.3.2 人員安全管理

落實工作人員持證上崗制度，嚴格人員錄取，審核其專業(yè)能力、政治素養(yǎng)、身份背景等，并簽署保密協(xié)議。對于離崗人員，要及時清除其所有權限，以防信息外泄。對于持證在崗人員要加強安全技術培訓，制訂考核標準，做到獎懲分明。對于違反國家法律法規(guī)和單位有關規(guī)定，造成嚴重后果的，要依法追究其法律責任。

3.3.3 安全管理制度

要建立一個健康、健全、良好的安全管理制度體系，定期對各項安全管理規(guī)定和要求進行檢查，防止出現(xiàn)疏漏，不斷努力提高制度的全面性和規(guī)范性。在安全管理體系內(nèi)，要嚴格落實保護等級制度，做好等級森嚴，常態(tài)化開展信息安全保護工作。同時，要加強對辦公電腦與外網(wǎng)相連的管控，使內(nèi)外網(wǎng)邊界清晰，最大限度降低外界入侵的可能。

3.3.4 安全工作機制

（1）加強對風險的評估，常態(tài)化開展風險評估工作；（2）加強對隱患的排查治理，建立閉環(huán)管理機制，消除薄弱環(huán)節(jié)；（3）常態(tài)化開展應急演練機制，不斷完善應急預案，提高應急相應速度；（4）建立完整的考評機制，不斷提升管理的規(guī)范化和標準化水平。

3.3.5 建設安全與運維安全管理

在建設階段，要嚴格按照統(tǒng)一規(guī)范進行，按要求開展線上線下安全測試，發(fā)現(xiàn)問題及時匯總并進行整改，避免投入運行后出現(xiàn)更大的漏洞。在運行維護階段，要嚴格按照相關的制度標準進行維護，加強對基礎信息的管理，同時嚴查與外網(wǎng)相連接，加大對移動設備的管控力度。

3.4 技術措施

3.4.1 物力安全技術

在關鍵崗位配備充足的人員，設置相應的應急處理系統(tǒng)，當發(fā)生緊急情況時，能以最快的速度作出處理，將損失降到最低。

3.4.2 邊界及網(wǎng)絡安全技術

結合內(nèi)外網(wǎng)各自不同的特點，設置堅強的防火墻，必要時設置隔離措施并采用加密傳輸通道進行信息輸送。禁止在辦公區(qū)域使用無線網(wǎng)絡，防止外部攻擊者入侵。

3.4.3 終端安全技術

對于內(nèi)外網(wǎng)各自不同區(qū)域的計算機應按照各自的特點設置相應的安全域，并在計算機終端安裝病毒防護、保密偵查、安全管理等系統(tǒng)軟件，這些終端軟件要及時進行安全加固和軟件升級等工作，確保信息安全管理系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3.4.4 主機安全技術

嚴格限制不具備訪問權限的客戶非法訪問，進入操作系統(tǒng)和查看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時必須先進行身份識別，當非登陸超過一定次數(shù)時鎖定用戶，嚴格實行用戶賬號和口令管理一一對應制度。對于各類系統(tǒng)和各應用軟件，要加強對它們的安全性和兼容性測試，當發(fā)現(xiàn)漏洞時，及時升級修復。

3.4.5 數(shù)據(jù)安全技術

對變電站內(nèi)傳輸?shù)母黜棓?shù)據(jù)都要嚴格落實好數(shù)據(jù)存儲、操作訪問以及數(shù)據(jù)外傳的相關要求，對于重要敏感信息要加強保密措施，做到定期自動備份，防止數(shù)據(jù)丟失，實行全生命周期的數(shù)據(jù)管控方案。

4.結語

隨著“十四五”規(guī)劃的提出，國家對電力系統(tǒng)智能化和自動化提出了更高的要求，在智能變電站發(fā)展的進程中，保障信息安全成為至關重要的一點，同時，也是建設堅強智能電網(wǎng)的關鍵之一。本文從變電站所信息安全管理的需求入手，分析了信息安全管理中所面臨的風險種類，并基于此提出信息安全管理體系的基本原則，從安全職責、管理措施和技術措施3個方面對信息安全管理系統(tǒng)進行了詳細介紹，相信完備的信息安全管理系統(tǒng)將更好地服務于變電站智能化建設。