电力调度自动化系统与调度数据网安全研究

崔 浩，张高升，王 帅

（国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司，辽宁 锦州 121000）

0 引 言

电力是现代社会不可或缺的生活基础和经济支柱，驱动着各种行业与服务。为了保障电力供应的稳定性和可靠性，电力系统运营与管理的有效性至关重要。电力调度自动化系统是电力系统运营的核心，主要负责监控、控制和协调电力系统的各个组成部分，以满足日益增长的电力需求。然而，随着现代化电力系统的发展，电力调度自动化系统和相关的数据网络也面临着前所未有的安全挑战。这些挑战源于多方面，包括不断增长的人为因素，如内部和外部威胁，系统自身的漏洞和限制以及环境与管理因素的复杂性。电力调度系统和调度数据网络的安全问题已经引起了广泛的关注，对该问题展开深入研究有着重要的现实意义。

1 电力调度自动化系统概述

电力调度自动化系统是确保电力系统高效、可靠运行的关键组成部分。电力系统的规模和复杂性日益增加，涵盖了发电、输电、分配和消费环节，因此需要高度精密的监控、控制以及协调机制[1]。电力调度自动化系统提供了决策支持、实时监控和系统管理的工具，以满足不断增加的电力需求。其任务是协调电力生成与负载需求之间的平衡，意味着在不同时间尺度内，从毫秒级的频率调整到小时级的负载预测。系统必须实时调整电力生成的分布，以维持电压和频率在合理范围内。整个过程涉及发电机的调整、开启或关闭变压器以及实时应对故障和负载波动等。同时，电力调度自动化系统依赖于复杂的数据网络来传输和分析实时数据，数据网络是电力系统的神经系统，负责将各个部分的信息传递给决策者和操作员。保护数据网络的安全性至关重要，因为它们是系统安全的第一道防线。因此，需要综合考虑数据网络的可靠性和安全性，以确保实时数据传输的完整性，防范潜在的网络攻击。

2 电力调度自动化系统与调度数据网的安全防护策略

2.1 结合电力业务要求规划数据网络的技术体制

根据电力业务的特殊要求规划数据网络的技术体制，意味着需要综合考虑电力业务在网络安全性、可靠性以及实时性方面的特殊需求，同时遵循国家对涉密单位和重要设施在安全方面的法规与规定[2]。

首先，需要考虑网络规模和目的。电力调度自动化系统的网络规模可能因地区、公司规模和电力负荷而存在差异。根据业务需求，需要确定适当的网络规模，以确保数据传输和处理的效率。例如，大型电力系统可能需要更复杂和强大的网络架构，而小型电力系统可能更注重成本效益。其次，考虑网络对象和实时水平。电力系统需要实时监控和控制，因此网络的实时性至关重要。不同类型的数据（如遥测数据、遥信数据、遥控命令）需要在不同的时间尺度内传输，并且需要确保数据的实时性。规划技术体制时，需要结合这些要求选择合适的网络协议和架构，以满足实时性的要求。最后，安全级别也是关键因素。电力系统包含敏感数据，如电网拓扑信息、操作指令和告警信息，因此网络安全性绝对重要，网络规划技术体制应包括适当的安全措施，如防火墙、加密通信以及访问控制，以确保数据的机密性和完整性。

例如，电力系统中通信网络的建设通常会采用光纤+同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）+IP的模式，以实现对各种IP业务间的物理隔离，不仅有助于提高传输效率，还能实现对电力系统重要业务的控制与保护[3]。光纤传输保证了数据传输的高可靠性和带宽，SDH技术提供了高质量的同步传输，而IP 技术则实现了数据的快速传输和路由。这种组合技术体制能够满足电力系统的需求，实现数据的快速传输和可靠性，方便调度部门有效监控网络通信部门的出租带宽业务[3]。

2.2 建立健全的调度自动化系统与数据网络管理制度

第一，全网进行监管。所有与电力调度有连接的节点都必须在有效的管理范围内，以确保系统的安全性、系统性以及全局性。重点监测网络流量、实时审计、漏洞扫描和事件记录，可以迅速发现潜在威胁与异常活动，从而采取适当的应对措施[4]。

第二，建立高素质的管理队伍，以防止内部威胁、越权和数据泄漏。制定访问控制政策、权限管理以及监督机制，以确保只有授权人员能够访问敏感数据和系统。此外，员工需要接受网络安全培训，以提高安全意识和技能[5]。例如，公司可以建立专门的网络安全团队，负责网络和系统的安全监控、漏洞管理以及事件响应。

第三，建立与完善运行管理和安全制度。定期进行安全检查、漏洞修复和紧急响应计划，联防制度也应该得以建立，不仅是公司各部门之间，还应建立与合作伙伴和政府监管机构的紧密合作。例如，与国家电网公司合作，建立了全网的信息共享平台，以及联合网络安全演练和响应机制，以加强电力系统的安全性。基于网络安全技术的电力调配系统如图1所示。

图1 基于网络安全技术的电力调配系统

2.3 增强技术保障与升级新设备

电力调度专用网络在广域网和局域网上需要根据不同业务系统的需求采取相应的技术手段，包括一系列安全措施，如防火墙、虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）划分、授权管理、访问控制、拦截传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）攻击、欺骗防范以及入侵检测等[6]。例如，防火墙可以帮助过滤不明访问请求，而VLAN划分可以隔离不同业务，以减少潜在的攻击面，有助于阻挡潜在攻击者，并保护网络安全。采用加密技术可以防止敏感信息的泄漏和篡改。加密技术使用不同的加密算法，包括对称型、不对称型以及不可逆型等，对称型加密使用相同密钥进行加密和解密，而不对称型加密使用公钥和私钥，不可逆型加密则将数据转化为不可逆的形式，以提高数据的机密性，确保信息不会在传输过程中被未经授权的人访问。另外，身份认证技术广泛应用于网络设备和远程用户的身份验证。通过合适的身份认证技术，可以防止非授权用户访问资源。例如，双因素身份认证要求用户提供两种或多种身份验证信息，如密码和硬件令牌，以提高身份验证的安全性，确保只有经过身份验证的用户可以访问关键系统与数据。

当考虑电力调度自动化系统和调度数据网络的安全时，升级和引入新设备是至关重要的一部分。老旧的网络设备可能存在漏洞，而新设备通常采用更先进的安全技术，如防火墙、入侵检测系统（Intrusion Detection Systems，IDS）和入侵防御系统（Intrusion Prevention System，IPS）。通过升级路由器、交换机以及防火墙等设备，可以提高网络的安全性，同时加强对网络流量的监控和管理。此外，新设备通常集成了硬件级别的安全功能，如加密引擎和安全芯片，可用于加密数据、保护身份验证信息和防御物理攻击。例如，引入具有硬件加密功能的网络设备可以提高数据的机密性，降低被攻击的风险，确保电力系统的稳定运行。当然，及时维护和更新这些设备也是保持系统安全性的重要措施。

2.4 做好数据备份及灾难恢复准备

数据备份和灾难恢复准备是确保电力调度自动化系统与调度数据网络连续性、可用性的关键措施。在面对各种威胁，如自然灾害、硬件故障、网络攻击或人为失误时，数据备份和恢复计划可以迅速将系统恢复到正常运行状态。

首先，数据备份。电力调度系统中包含了大量的关键数据，包括电网状态信息、操作记录、设备配置等，如果这些数据丢失或受损，则可能会对电力系统的运行和安全性产生严重影响。因此，需要定期备份数据，并确保备份的数据是完整和可用的。数据备份可以存储在不同的地点，以防止单一地点的灾难性损失。例如，在电力行业中，通常会采用分布式数据备份策略，将数据备份到远程数据中心，以确保数据的安全性和可恢复性。

其次，灾难恢复计划。该计划包括了识别潜在风险、建立紧急响应团队、确定恢复优先级、制定紧急恢复策略等步骤，通过在灾难发生前制定和实施恢复计划，可以降低系统中断的时间，减轻潜在损失。例如，沿海地区可在台风季节前制定台风预案，以确保在自然灾害发生时可以迅速恢复电力系统的运行。

最后，定期的演练和测试。通过模拟不同类型的紧急情况，可以检验计划的有效性，发现潜在问题，并培训员工熟悉紧急响应程序，有助于提高团队的应对能力和紧急恢复的效率。

3 结 论

电力调度自动化系统在电力行业的现代化中扮演着关键的角色，发挥着实时监控和控制电力网络的能力，以确保电力系统的安全、可靠以及高效运行。为了确保电力调度自动化系统与调度数据网络的安全，文章提出了一系列防护策略，而这方面的安全问题是一个持续发展和不断演进的领域，所以需要电力行业和相关机构继续关注，采取积极的措施来保护电力系统。只有通过不断的研究、创新与合作，才能确保电力调度系统的安全，维护国家电力系统的稳定和可靠运行。