电力系统配网自动化通信的网络安全管理问题

海得尔丁·塔吉丁

（新疆粤水电能源有限公司，新疆 乌鲁木齐 830057）

0 引 言

配网自动化系统不仅能实时监控电网运转情况、快速定位故障及处理电网系统问题，还能有效提高电网的调度自动化水平，为用户提供更加可靠、高效的电力服务。随着配网自动化系统的广泛应用，其通信网络的安全问题日益凸显，成为影响电力系统稳定运行的重大隐患。电力系统的配网自动化通信网络面临诸多安全挑战，包括网络攻击、数据泄露、设备故障等。这些问题不仅威胁到电力供应的安全性和可靠性，也给电网运营商带来了巨大的经济损失和信誉风险。加强配网自动化通信网络的安全管理，确保电力系统的稳定、可靠运行，已成为电力行业面临的重要课题。

配网自动化通信技术作为电力系统智能化发展的重要组成部分，主要负责实现配电网的实时监控、控制和信息管理。该技术不断进步，显著提升了配网的可靠性、灵活性和经济性，并以其独特的优势，有效支撑了电力系统的稳定运行和高效管理。随着智能电网技术的发展，配网自动化通信网络的结构越来越复杂，涉及的技术和设备也日益多样化。采用无线通信技术提高通信网络的覆盖范围和可靠性，利用光纤通信技术提供高速的数据传输能力，互联网技术实现了远程监控和管理目标。这些技术的应用不仅增强了配网自动化系统的功能，也提高了系统的操作灵活性和经济效益。

1 网络安全的定义

网络安全是指保护网络及其可用性、完整性、机密性不受威胁和攻击的各种技术与政策。网络安全的核心目标是保护网络中的信息和资源，防止未授权的访问、泄露、篡改及破坏，确保信息传输的安全性和可靠性。在电力系统配网自动化通信网络中，网络安全的重要性不言而喻，直接关系电力供应的稳定性和可靠性[1]。随着网络技术的发展，网络安全面临的威胁也在不断变化，包括来自网络外部的攻击（如病毒、木马、黑客攻击）和内部的威胁（如误操作、系统漏洞等）。

2 电力系统配网自动化通信的网络安全管理问题

2.1 多层网络架构的安全整合问题

在电力系统配网自动化通信网络中，多层网络架构是为了满足不同功能和业务需求而设计的，包括感知层、网络层、处理层等多个层级。每一层都承载着特定的任务，如数据采集、传输处理和应用服务等。然而，各层之间的接口和数据流动增加了网络的复杂性，为攻击者提供了潜在的入侵点。再者，不同层级可能采用不同的技术标准和通信协议，不仅增加了网络管理的难度，而且为安全防护带来了挑战。

多层网络架构需要一个统一的安全策略，但实际操作中，不同层次的安全需求和保护措施往往难以协调一致。例如，感知层的设备资源有限，无法支持复杂的加密算法，而处理层可能需要更高级别的数据保护措施。这种差异导致整体安全策略的制定和执行变得复杂，难以确保全网的安全性。此外，多层网络架构中的信息交换和控制指令传递任务复杂，增加了数据的安全风险，攻击者可能篡改传输的数据或控制指令，影响电力系统的正常运行。电力系统配网自动化通信网络不同层级的安全风险评估数据信息如表1所示。

表1 电力系统配网自动化通信网络安全风险评估

表1 展示了电力系统配网自动化通信网络中不同层级面临的安全风险评分，评分等级范围为1～10，其中10表示最高的安全风险。对各层级进行风险评估，可以更有效地识别和针对性地解决安全管理中的关键问题，提高整个网络的安全防护水平。

2.2 高级持续性威胁的检测与防御

高级持续性威胁（Advanced Persistent Threat，APT）是指长期、持续的网络攻击行动，目的是窃取信息或破坏目标系统的高级网络威胁。APT 攻击通常由高度组织化的攻击者发起，使用先进的技术和方法，持续不断地监控和攻击目标，直到达成其非法目的[2]。在电力系统配网自动化通信网络中，APT 攻击成为了一大安全威胁，工作人员往往难以及时发现和阻止这类攻击。

APT 攻击的隐蔽性和复杂性使得检测与防御变得极其困难。首先，攻击者会利用各种手段隐藏其攻击痕迹，如使用加密通信、篡改日志文件等，传统的入侵检测系统（Intrusion Detection Systems，IDS）难以有效识别这类攻击。其次，APT 攻击通常会利用零日漏洞（即尚未被发现或修复的安全漏洞），这些漏洞的存在进一步加大了检测和防御的难度。最后，攻击者会长期潜伏在网络中，持续监控目标系统的活动，寻找最佳的攻击时机。这种长期、针对性的攻击行为会对电力系统的信息安全构成严重威胁。

2.3 物联网设备的安全漏洞

随着物联网技术在电力系统配网自动化中的广泛应用，大量的物联网设备被部署用于数据采集、环境监测和远程控制等功能。这些物联网设备往往存在安全漏洞，成为网络安全管理中的薄弱环节。首先，许多物联网设备在设计时未能充分考虑安全因素，导致设备操作系统和应用程序容易受到攻击。这些设备的处理能力和存储能力有限，很难支持复杂的安全算法和协议，使得它们容易遭受各种网络攻击，如密码破解、恶意软件感染以及远程控制等。其次，物联网设备往往分布广泛，设备的更新和维护工作复杂且成本高昂。很多设备在部署后很少进行系统和安全补丁的更新，使得已知的安全漏洞长时间无法修复，为攻击者提供了可乘之机[3]。最后，物联网设备之间的通信往往缺乏有效的加密和认证机制，数据传输过程中容易被截获和篡改，从而威胁到整个电力系统的安全、稳定运行。

2.4 数据保护和隐私泄露风险

在电力系统配网自动化通信网络中，产生和传输大量敏感数据是常态，包括用户用电信息、设备运行状态和控制指令等，这些数据的安全保护和隐私泄露风险成为了网络安全管理的重点问题。首先，存储介质容易受到物理损害或非法访问，数据备份和恢复机制不健全，一旦发生数据丢失或损坏，恢复难度大，影响电力系统的正常运行。其次，在数据传输过程中，如果没有有效的加密措施，数据在传输过程中容易被截获和篡改，攻击者甚至可以分析截获的数据，推断出电力系统的运行状态和控制逻辑，造成更大的安全隐患。最后，对数据访问的控制不严，未经授权的用户可能通过网络攻击获得敏感数据的访问权限，导致用户隐私和企业机密的泄露。

2.5 安全政策和标准的落实

在电力系统配网自动化通信网络的安全管理中，制定与执行安全政策和标准是保障网络安全的基础。实际操作过程中，安全政策和标准在落实方面临着诸多的难题。首先，安全政策和标准的更新速度往往跟不上技术发展的步伐。随着新技术的不断涌现，如物联网、云计算等，原有的安全政策和标准可能不再适用，需要不断修订和更新。然而，这个过程耗时且复杂，导致在一段时间内，电力系统的配网自动化通信网络可能处于无法完全依靠现有安全政策和标准保护的状态。其次，安全政策和标准的执行力度不足。即便制定了严格的安全政策和标准，如果缺乏有效的执行机制和监督措施，这些政策和标准就很难在实际操作中得到充分执行。在一些情况下，由于资源限制、技术条件或是人为因素，安全政策和标准的执行可能会被忽视或是敷衍了事。最后，安全政策和标准的有效落实需要所有参与者共同遵守与执行，这就要求对所有相关人员进行充分的安全意识和技能培训。然而，培训工作往往需要投入大量的时间和资源，而且要确保培训内容与实际操作紧密结合，提高培训的有效性，这在实际操作中是一项不小的挑战。

3 电力系统配网自动化通信的网络安全管理对策

3.1 构建分层防御体系

构建分层防御体系是加强电力系统配网自动化通信网络安全管理的重要做法之一，该体系在不同的网络层面部署多种安全措施，形成多层次、全方位的防御机制，从而有效提高网络的安全性。分层防御体系通常包括物理层、网络层、应用层等多个层面的安全防护。

在物理层，严格控制数据中心、服务器及通信设备的物理访问频率，防止非授权人员进行物理入侵，保护网络硬件不受损害[4]。同时，应用环境监控设备，如视频监控、温湿度监测等，提高硬件运行环境的安全稳定性。网络层的防御主要关注网络访问控制和数据传输安全。部署防火墙、入侵防御系统（Intrusion Prevention System，IPS），监控和控制网络流量，识别并阻止潜在的攻击和威胁。在应用层严格控制应用访问权限，用户只能访问其授权的资源。实施多因素认证，增加身份验证的复杂度和安全性。同时，对应用程序进行定期的安全审计和漏洞扫描，及时发现并修复安全漏洞，防止被利用执行恶意操作。

3.2 引入先进的威胁检测技术

随着网络攻击手段的不断进化，传统的基于特征的威胁检测方法已难以满足安全需求。采用蜜罐技术、人工智能（Artificial Intelligence，AI）和机器学习（Machine Learning，ML）技术，能够更有效地识别和响应未知威胁与零日攻击。蜜罐技术本质上是一种欺骗攻击方的技术，布置一些作为诱饵的主机、网络服务或者信息，诱使攻击方实施攻击，从而可以对攻击行为进行捕获和分析，了解攻击方所使用的工具与方法，推测攻击意图和动机，进而清晰地了解与掌握安全威胁，提前采取措施，增强系统的安全防护能力。应用AI 和ML 技术，威胁检测系统能够自动学习和适应新的威胁模式。进行数据分析和学习，AI 和ML技术能够不断提高其识别能力，有效减少误报率和漏报率。此外，这些技术还能帮助安全分析师快速分析和响应安全事件，显著提升安全操作的效率。

引入这些先进的威胁检测技术和安全工具，能够深入分析复杂的数据集，识别出潜在的攻击模式和威胁[5]。例如，使用深度学习技术分析网络流量，即使攻击者使用了高级的逃避技术，也能够识别加密流量中的恶意活动。此外，引入沙箱技术作为威胁检测的一部分，能够在一个隔离的环境中执行可疑文件或代码，观察其行为，从而无风险地识别恶意软件。为了最大化这些先进威胁检测技术的效果，将它们集成到现有的安全架构中，形成一个协同工作的安全防御系统。这要求安全团队不仅需要具备使用和管理这些技术的技能，还需要分析和灵活应用收集到的威胁情报，快速准确地响应潜在的安全事件。先进威胁检测技术的应用效果评估如表2 所示。

表2 先进威胁检测技术的应用效果评估

3.3 加强物联网设备的安全管理

在电力系统配网自动化通信网络中，物联网设备扮演着至关重要的角色，它们的安全管理直接关系到整个网络的安全性。加强物联网设备的安全管理，首先需要对所有设备进行安全评估，识别和评估每个设备可能存在的安全风险。其次，对于已识别的安全风险，需要及时采取相应的安全措施加以解决。定期更新设备固件和软件，修补已知的安全漏洞。再次，为了防止设备被恶意软件感染，应该在设备上安装防病毒软件，并定期进行安全扫描。最后，加强物联网设备的安全管理还需要建立一个安全监控系统，实时监控设备的运行状态和网络通信情况。部署IDS 和安全事件管理系统，及时发现和响应安全威胁，防止安全事件的发生。同时，还需要对操作人员进行安全培训，提高他们的安全意识和操作技能，确保在日常操作中能够遵守安全操作规程。

3.4 实施数据加密与访问控制

为了保护电力系统配网自动化通信网络中传输和存储的数据安全，实施数据加密与访问控制是一项基本且重要的做法。数据加密可以确保数据在传输过程中即使被截获，也无法被未授权的第三方读取。应用强加密算法对传输的数据进行加密，是保护数据不被泄露的有效手段。此外，对存储在服务器和设备上的敏感数据也要实施加密处理，防止数据在物理访问时被窃取。

访问控制是限制对数据和资源访问的另一个重要策略。实施基于角色的访问控制（Role-Based Access Control，RBAC）策略，可以确保用户根据其角色和工作需要获得相应的数据访问权限。这意味着只有经过授权的用户才能访问特定的数据和资源，从而有效防止未授权访问和数据泄露。实施数据加密与访问控制还包括对所有访问行为进行审计和监控，记录和分析访问日志，可以及时发现非授权访问尝试和内部的不当行为，及时采取应对措施，避免出现安全事件。同时，这也有助于在发生安全事件时进行事后分析和追踪，提高数据安全管理的透明度和可追溯性。

3.5 完善与执行严格的安全策略和标准

为了保障电力系统配网自动化通信网络的安全性，必须完善与执行严格的安全策略和标准。首先，需要根据当前的网络架构、业务需求以及面临的安全威胁，制定全面的安全政策和操作标准。这些政策和标准应涵盖数据保护、访问控制、设备安全、网络安全及物理安全等各个方面，确保每个层面都有明确的安全指导原则和操作流程。其次，严格执行安全策略和标准，这不仅需要在技术层面部署相应的安全措施，如加密技术、访问控制系统等，还需要建立严格的监督和审计机制，定期检查安全策略和标准的执行情况。最后，为全面落实安全策略和标准，需要组织相关的宣传和培训活动，促使工作人员充分掌握且遵守这些安全策略和标准，在日常工作中自觉完成安全防护工作。

4 结 论

电力系统配网自动化通信网络的安全管理问题日益凸显，涉及技术、管理、法规等多个方面。随着技术的进步和安全威胁的不断演变，安全管理也应不断适应新的发展需求，采取更为高效、先进的管理措施。只有这样，才能确保电力系统稳定运行，保障国民经济和社会稳定，更好地服务于社会经济的持续发展，构建一个更加安全、高效、绿色的能源系统。