安康調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全防護(hù)建設(shè)及應(yīng)用

梁學(xué)良

摘 要：隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)全面建成，電力實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸和控制系統(tǒng)越來越多向著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是專門為電力調(diào)度生產(chǎn)服務(wù)的，網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)主要是包括調(diào)度自動化實時信息、電能量計量信息、自動化設(shè)備遠(yuǎn)程管控等業(yè)務(wù)，是電力系統(tǒng)內(nèi)各種計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)的基礎(chǔ)。安康調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是陜西電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安康地區(qū)的延伸網(wǎng)絡(luò)，是在現(xiàn)有通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，建設(shè)一個覆蓋安康各廠站及小水電用戶的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)安康電網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)安全監(jiān)控信息資源的共享。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)網(wǎng)；安全；防護(hù)；方案

中圖分類號：TV213.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0084-03

1 安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全防護(hù)思路和威脅

為滿足調(diào)控一體化監(jiān)控信息接入和地區(qū)備調(diào)系統(tǒng)建設(shè)需要，為調(diào)度自動化、電量采集等信息傳輸提供可靠的高速通道，滿足國網(wǎng)公司提出的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備覆蓋所有變電站的要求，依托“大運行”技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)項目，對安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行升級改造，完成所有變電站路由器到主備調(diào)路由器的通道調(diào)試，建成高可靠性的雙星型網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

隨著電力企業(yè)改革的不斷推進(jìn)和電力市場的建立逐步完善，在調(diào)控中心、電廠、變電站之間的數(shù)據(jù)交換也越來越頻繁。特別是隨著電力一次設(shè)備的改善和通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，所有變電站實現(xiàn)無人集中監(jiān)控，對于廠站采用遠(yuǎn)方常態(tài)化遙控操作，對電力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性、實時性提出了新的考驗。

安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)是對電網(wǎng)進(jìn)行實時控制的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)與電網(wǎng)一次設(shè)備的安全息息相關(guān)。

目前安康電力數(shù)據(jù)網(wǎng)共接入55座，覆蓋率100%，部分小水電接入數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)了信息共享，每個變電站和電廠作為一節(jié)點接入該網(wǎng)絡(luò)，它的安全關(guān)系到整個國家調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全。每一節(jié)點安全隱患都可能威脅到全國整個電網(wǎng)的安全，造成大面積停電，甚至全網(wǎng)的崩潰。同時隨著安康調(diào)控一體化、智能化變電站等項目的推進(jìn)，數(shù)據(jù)網(wǎng)的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，為確保調(diào)控一體化技術(shù)支持系統(tǒng)安全可靠運行，首先必須確保網(wǎng)絡(luò)傳輸通道的安全、可靠運行，所以加快建設(shè)電力二次安全防護(hù)系統(tǒng)是電力安全防護(hù)系統(tǒng)一項重要的政治任務(wù)。

2 安康地調(diào)二次安防部署規(guī)模和安全防護(hù)方案

2.1 二次安防部署規(guī)模

目前安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)全覆蓋，網(wǎng)絡(luò)安全主要存在以下3種安全風(fēng)險：物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全以及用戶安全，針對3種安全風(fēng)險我們依據(jù)國家能源局《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》要求完成安康調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全防護(hù)部署工作，主要完成了：

①正向隔離裝置安裝調(diào)試，分別用于EMS系統(tǒng)和電量采集主站的WEB服務(wù)器與內(nèi)網(wǎng)的隔離。

②防火墻安裝調(diào)試，分別用于EMS 1區(qū)到DTS 2區(qū)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)和調(diào)度生產(chǎn)管理網(wǎng)3區(qū)到信息四級網(wǎng)核心路由器的連接。

③部署防病毒系統(tǒng)一套，完成了生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)使用Windows操作系統(tǒng)的服務(wù)器、工作站和遠(yuǎn)動通信工作站，以及管理信息III區(qū)使用Windows操作系統(tǒng)計算機(jī)安裝了防病毒系統(tǒng)，實現(xiàn)了對I和II、III區(qū)關(guān)鍵服務(wù)器、監(jiān)控后臺機(jī)和工作站實時查毒功能。

④完成了110 kV重要樞紐變電站、帶有鐵路牽引負(fù)荷和鐵路信號負(fù)荷的變電站縱向加密裝置安裝工作，實現(xiàn)信息安全可靠傳輸。

2.2 安全防護(hù)方案

根據(jù)國家能源局《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》和“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向防護(hù)”的二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體原則，我們對安康電力數(shù)據(jù)信息分為2個大區(qū)既生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)，生產(chǎn)控制大區(qū)分控制區(qū)（安全I(xiàn)區(qū)）和非控制區(qū)（安全I(xiàn)I區(qū)），控制區(qū)業(yè)務(wù)包括電力數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、變電站自動化系統(tǒng)等實時信息；非控制區(qū)業(yè)務(wù)包括調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)、電能量計量系統(tǒng)等非實時信息；管理信息大區(qū)生產(chǎn)管理區(qū)（安全區(qū)III）和管理信息區(qū)（安全區(qū)IV），管理信息大區(qū)業(yè)務(wù)包括OMS、電量WEB系統(tǒng)等。

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全I(xiàn)區(qū)與安全I(xiàn)I區(qū)業(yè)務(wù)通過VPN實現(xiàn)兩區(qū)業(yè)務(wù)之間的安全防護(hù)。2個大區(qū)網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺互不聯(lián)網(wǎng)，物理隔離。各應(yīng)用系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用安全網(wǎng)關(guān)和縱向加密技術(shù)，各區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)互聯(lián)應(yīng)按要求采取相應(yīng)的隔離措施。根據(jù)上述要求，我們從以下幾個方面完成了安康電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全防護(hù)方案。

2.2.1 可靠的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計保證二次防護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行

網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可靠性，主要是對網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通道的備份考慮和設(shè)計，通過備份線路及設(shè)備的備份，保證任何時刻、任何節(jié)點之間都有可達(dá)的路由，保證信息可靠傳輸提高信息安全性：

①鑒于安康電力通信網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為“五環(huán)”（核心環(huán)+四個外部環(huán)）結(jié)構(gòu)，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用雙星形方式，即主用系統(tǒng)和備用系統(tǒng)分別以星形方式與各調(diào)度廠站進(jìn)行雙歸屬連接，中間通道環(huán)節(jié)由通信傳輸網(wǎng)實現(xiàn)路徑自動保護(hù)，提高電網(wǎng)信息傳輸可靠性，保證實時信息及時上傳至主站系統(tǒng)。

②新增備調(diào)節(jié)點和主調(diào)核心互聯(lián)作為核心層設(shè)備，所有變電站直接接入核心層設(shè)備，雙重化接入就近設(shè)備。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的核心層與接入層之間采用N*2M的多鏈路連接，實現(xiàn)鏈路冗余和設(shè)備冗余，以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

③在核心節(jié)點上均采用雙設(shè)備的配置，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，并可實現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)。

④為保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓O(shè)計中，應(yīng)盡可能遵循N-1的電路可靠性和N-1的節(jié)點可靠性設(shè)計原則，即任何一條單一傳輸電路或單一節(jié)點設(shè)備故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行。

⑤在故障出現(xiàn)的時候，通過動態(tài)路由協(xié)議等機(jī)制，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)自動迂回切換到其它連通的鏈路上，保證通信的正常進(jìn)行。對于流量超過備份線路帶寬承載能力時，可采用QoS等措施保證業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)注的關(guān)鍵業(yè)務(wù)得到優(yōu)先傳送或者升級帶寬。

⑥為提高可靠性，在部分同時具備雙套光傳輸設(shè)備的

110 kV變電站配置雙設(shè)備。在主調(diào)和備調(diào)部署雙套設(shè)備，組成數(shù)據(jù)網(wǎng)的B網(wǎng)，使變電站進(jìn)入到雙平面四通道運行的穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2.2 加裝縱向加密裝置保證數(shù)據(jù)完整傳輸

目前我們實時數(shù)據(jù)信息傳輸采用明文方式，很容易造成信息泄露和竊取。給電力系統(tǒng)安全運行帶來極大隱患，為了保障電力監(jiān)控數(shù)據(jù)和電力調(diào)度數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩?，重要信息不會被竊取和監(jiān)聽，保障調(diào)度通信中心內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)網(wǎng)主機(jī)不會在外網(wǎng)被泄露和網(wǎng)絡(luò)中的通信數(shù)據(jù)機(jī)密性、完整性，對網(wǎng)絡(luò)訪問進(jìn)行有效的身份加密認(rèn)證。

同時把整個用戶網(wǎng)絡(luò)劃分為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)，對從外部到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信。首先加密裝置對外部用戶進(jìn)行身份驗證，然后根據(jù)配置的安全策略丟棄沒有通過身份驗證數(shù)據(jù)包，解密通過身份驗證的安全保護(hù)數(shù)據(jù)包，最后通過安全處理的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用；對于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)到外部網(wǎng)絡(luò)通信，加密裝置首先檢查內(nèi)部用戶是否有訪問外網(wǎng)權(quán)限，若沒有權(quán)限禁止通信。

對于有權(quán)限的網(wǎng)絡(luò)用戶首先要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信加密和認(rèn)證，并通過外部網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給通信對方保證信息傳輸可靠。目前我們部署2臺加密裝置部署在安康地調(diào)的I、II區(qū)，2臺加密裝置部署漢陰備調(diào)主站I、II區(qū)，完成了所轄重要變電站縱向加密裝置安裝。對電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)進(jìn)行有效監(jiān)護(hù)和處理，為廣域網(wǎng)通信提供認(rèn)證與加密功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性、完整性保護(hù)。

2.2.3 加強(qiáng)邊界防護(hù)管理實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全可靠運行

電力調(diào)度二次系統(tǒng)分為I、II、III區(qū)，不同的區(qū)之間有不同的安全級別，同一區(qū)內(nèi)部不同的縱向廣域?qū)哟沃g，也有不同的安全級別，這些區(qū)域之間形成了網(wǎng)絡(luò)邊界。

跨邊界的攻擊種類繁多、破壞力強(qiáng)，我們在I和II、III和IV區(qū)邊界加裝防火墻，I和II、I和III區(qū)部署正向隔離裝置，同時部署防病毒服務(wù)器實現(xiàn)了I和II、III區(qū)所有設(shè)備在線病毒檢測和防病毒實時在線更新防護(hù)功能，有效地抵御了非法訪問、病毒、蠕蟲、頁面篡改等攻擊，保障了調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)健康穩(wěn)定運行。

2.3 安康地調(diào)二次安防實施應(yīng)用的效果

①網(wǎng)絡(luò)專用實現(xiàn)了調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)專網(wǎng)與外界網(wǎng)絡(luò)物理隔離，保障自動化信息可靠傳輸，為電網(wǎng)穩(wěn)定運行提供了技術(shù)保證。

增加了各分區(qū)的邊界橫向安全物理隔離設(shè)備，縱向邏輯隔離設(shè)施以及數(shù)據(jù)加密裝置，保證系統(tǒng)傳輸?shù)目煽亢蜋C(jī)密。在生產(chǎn)控制區(qū)與非控制區(qū)及管理信息大區(qū)重要出口安裝了防火墻，進(jìn)行邏輯隔離。在生產(chǎn)控制區(qū)和管理信息大區(qū)重要出口安裝了防火墻，進(jìn)行邏輯隔離。在生產(chǎn)控制區(qū)和管理信息大區(qū)邊界，如有通訊，采用國家認(rèn)證的隔離裝置，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)專用防止非法用戶利用不正當(dāng)手段破壞調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)正常運行，導(dǎo)致信息無法傳輸隱患。

②在主站及廠站加裝縱向加密裝置，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)認(rèn)證與加密，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性、完整性和可靠性，為安康調(diào)度自動化可靠運行提供堅強(qiáng)技術(shù)支撐。

沒有部署加密裝置前自動化信息上傳采用明文方式，非法入侵者容易對變電站、小水電信息進(jìn)行監(jiān)聽和控制，從遠(yuǎn)方終端發(fā)送控制命令導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故，甚至系統(tǒng)瓦解，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運行。

自從把縱向加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)部署電力控制系統(tǒng)的內(nèi)部局域網(wǎng)與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的路由器之間，用于安全區(qū)I/II的廣域網(wǎng)邊界保護(hù)，可為本地安全區(qū)I/II提供一個網(wǎng)絡(luò)屏障同時為上下級控制系統(tǒng)之間的廣域網(wǎng)通信提供認(rèn)證與加密服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性、完整性保護(hù)，同時滿足電力應(yīng)用層通信協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，實現(xiàn)端到端的選擇性保護(hù)同時使非法入侵者無法獲取自動化實時信息，保障電力系統(tǒng)安全可靠運行。

③二次安防系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)，解決了重要數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)存在單點故障引起自動化信息中斷導(dǎo)致變電站失去監(jiān)控問題，保障了電網(wǎng)實時監(jiān)控業(yè)務(wù)不受影響。

分布式體系結(jié)構(gòu)可以提高組網(wǎng)的物理可靠性，如在城域網(wǎng)環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)中，每個骨干節(jié)點都有多條接口與相鄰的節(jié)點或本地互聯(lián)，從路由上提高了可靠性。如果采用集中式體系，則當(dāng)節(jié)點設(shè)備出現(xiàn)故障時，這個節(jié)點所有接口都會失效，造成節(jié)點所帶網(wǎng)絡(luò)的中斷；而采用分布式結(jié)構(gòu)時，這些接口可以分別配置到不同的接口處理板上，這樣，無論這臺設(shè)備的管理單元、交換轉(zhuǎn)發(fā)單元，還是單一接口出現(xiàn)故障，都可以保證至少有部分路徑是連通的，降低網(wǎng)絡(luò)中斷的危險，為電網(wǎng)數(shù)據(jù)安全可靠傳輸提供技術(shù)保障。

④建立安全綜合管理平臺實現(xiàn)二次防護(hù)設(shè)備集中管理，提升網(wǎng)絡(luò)安全管理水平。

隨著電力二次防護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展，需要綜合部署各種安全設(shè)備。為了管理這些設(shè)備，我們傳統(tǒng)的手段都是通過網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備發(fā)送日志到服務(wù)器上，進(jìn)行事后審計。一個大型的網(wǎng)絡(luò)，包含若干個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備隨時發(fā)送系統(tǒng)日志信息，每天產(chǎn)生的日志信息多達(dá)數(shù)萬條。任何一個網(wǎng)絡(luò)管理員很難通過系統(tǒng)日志來準(zhǔn)確定位網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的安全故障；熟練的網(wǎng)絡(luò)管理員，可通過系統(tǒng)日志分析，得到有用的網(wǎng)絡(luò)信息，但響應(yīng)速度很慢。這個時候，采用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自帶的日志功能，已經(jīng)不能滿足用戶需求了。

建立安全綜合管理平臺能夠提供對全網(wǎng)海量的安全事件和日志的集中收集與統(tǒng)一分析，兼容異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多廠商的各種設(shè)備，對收集數(shù)據(jù)高度聚合存儲及歸一化處理，實時監(jiān)控全網(wǎng)安全狀況，同時能夠根據(jù)不同用戶需求提供豐富的自動報告，提供具有說服力的網(wǎng)絡(luò)安全狀況與政策符合性審計報告，系統(tǒng)自動執(zhí)行以上收集、監(jiān)控、告警、報告、歸檔等所有任務(wù)，使維護(hù)人員脫離繁瑣的手工管理工作，極大提高效率，保障網(wǎng)絡(luò)安全。

⑤防病毒系統(tǒng)部署和實施，實現(xiàn)對生產(chǎn)控制大區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備和信息資源實行全方位、立體、動態(tài)、實時的病毒防護(hù)，解決了由于某些病毒對監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫破壞和惡意修改，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓和誤遙的風(fēng)險。

近年來各種網(wǎng)絡(luò)不安全事情頻頻發(fā)生多半都是病毒引起的，不法分子通過各種手段利用網(wǎng)絡(luò)對用戶植入木馬或病毒，對用戶信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行竊取和破壞。

目前電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上運行的系統(tǒng)主要是電網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)和變電站監(jiān)控后臺機(jī)，肩負(fù)著安康電網(wǎng)集中監(jiān)控和遠(yuǎn)方遙控操作功能，一旦這些系統(tǒng)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫被病毒感染和修改那將導(dǎo)致整個自動化系統(tǒng)癱瘓或者發(fā)生誤遙控現(xiàn)象，使安康電網(wǎng)失去監(jiān)控或全站失壓的風(fēng)險，所以部署防病毒系統(tǒng)是電力二次系統(tǒng)防護(hù)基礎(chǔ)和重點。

我們年初制定方案和措施完成了防病毒系統(tǒng)部署調(diào)試工作，對部分變電站監(jiān)控系統(tǒng)無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的，通過現(xiàn)場改造增加設(shè)備網(wǎng)卡和輻射線纜實現(xiàn)了在線更新和所有接入數(shù)據(jù)網(wǎng)節(jié)點設(shè)備處于可控狀態(tài)，完成了生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)使用Windows操作系統(tǒng)的服務(wù)器和工作站，35 kV及以上變電站的監(jiān)控后臺機(jī)和遠(yuǎn)動通信工作站使用Windows操作系統(tǒng)等計算機(jī)安裝防病毒系統(tǒng)。同時完成了管理信息III區(qū)使用Windows操作系統(tǒng)計算機(jī)安裝了防病毒系統(tǒng)。實現(xiàn)對生產(chǎn)控制大區(qū)的關(guān)鍵組件和信息資源實行全方位、立體、動態(tài)、實時的病毒防護(hù)，達(dá)到電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求，確保電力二次系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全性。

所以電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)實施和應(yīng)用實現(xiàn)了調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證的思路，實現(xiàn)了調(diào)度自動化實時信息、電能量計量信息、自動化設(shè)備遠(yuǎn)程管控等業(yè)務(wù)可靠應(yīng)用和傳輸，保障自動化信息的機(jī)密性、完整性和可靠性，實現(xiàn)了安康電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控信息資源的共享的安全，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

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