引言

電力二次系統(tǒng)的安全防護是依據(jù)電監(jiān)會5號令以及電監(jiān)會[2006]34號文的規(guī)定并根據(jù)電廠二次系統(tǒng)系統(tǒng)的具體情況制定的，目的是設(shè)計規(guī)范電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護的規(guī)劃、實施和監(jiān)管，以防范對電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的攻擊侵害及由此引起的電廠事故，保障電廠的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

 

電力二次系統(tǒng)是由地理上廣泛分布于各級發(fā)電機、變電站的業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過緊密或松散的聯(lián)系而構(gòu)成的復合系統(tǒng)，它的支持環(huán)境既包括各調(diào)度網(wǎng)絡(luò)和廠站的異構(gòu)計算機系統(tǒng)、局域網(wǎng)絡(luò)，又包括連通各局域網(wǎng)的電力系統(tǒng)行業(yè)外聯(lián)網(wǎng)。因此，電力信息系統(tǒng)安全不同于單純的計算機系統(tǒng)或通信系統(tǒng)安全，為了確保電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)的安全，必須同時考慮廣泛分布而又相互聯(lián)系的業(yè)務(wù)系統(tǒng)及其與計算機、通信等基礎(chǔ)支持系統(tǒng)間的交互。以下介紹某水電廠的電力二次系統(tǒng)防護系統(tǒng)的實際應(yīng)用。

 

安全防護的基本原則

1)安全分區(qū)。分區(qū)防護、突出重點。根據(jù)系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)的重要性和對一次系統(tǒng)的影響程度進行分區(qū)，重點保護生產(chǎn)控制以及直接生產(chǎn)電力生產(chǎn)的系統(tǒng)。

 

2)網(wǎng)絡(luò)專用。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng) SPDnet與電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)SPInet實現(xiàn)安全隔離，并通過采用MPLS-VPN或IPSEC－VPN在SPDnet和SPInet分別形成多個相互邏輯隔離的VPN實現(xiàn)多層次的保護。

 

3)橫向隔離。在不同安全區(qū)之間采用邏輯隔離裝置或物理隔離裝置使核心系統(tǒng)得到有效保護。

 

4) 縱向認證、防護。安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ的縱向邊界部署IP認證加密裝置；安全區(qū)Ⅲ、Ⅳ的縱向邊界必須部署硬件防火墻，目前在認證加密裝置尚未完善情況下，使用國產(chǎn)硬件防火墻進行防護。

 

電力二次系統(tǒng)的參考邏輯結(jié)構(gòu)圖如下：

 

 

安全區(qū)的劃分

 

根據(jù)水電廠電力二次系統(tǒng)的特點、目前狀況和安全要求，整個電力二次系統(tǒng)分為四個安全工作區(qū)：第一區(qū)為實時控制區(qū)，第二區(qū)為非控制業(yè)務(wù)區(qū)，第三區(qū)為生產(chǎn)管理區(qū)，第四區(qū)為管理信息區(qū)。

 

1、安全區(qū)Ⅰ是實時控制區(qū)，安全保護的核心。

凡是具有實時監(jiān)控功能的系統(tǒng)或其中的監(jiān)控功能部分均應(yīng)屬于安全區(qū)Ⅰ。如各級調(diào)度的SCADA（AGC/AVC）系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、WAMS系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)（含實時控制功能）以及電廠實時監(jiān)控系統(tǒng)等，其面向的使用者為調(diào)度員和運行操作人員，數(shù)據(jù)實時性為秒級，外部邊界的通信均經(jīng)由SPDnet的實時VPN。

 

2、安全區(qū)Ⅱ是非控制業(yè)務(wù)區(qū)

不直接進行控制但和電力生產(chǎn)控制有很大關(guān)系，短時間中斷就會影響電力生產(chǎn)的系統(tǒng)均屬于安全區(qū)Ⅱ。屬于安全區(qū)Ⅱ的典型系統(tǒng)包括PAS、水調(diào)自動化系統(tǒng)、電能量計費系統(tǒng)、發(fā)電側(cè)電力市場交易系統(tǒng)、電力模擬市場、功角實時監(jiān)測系統(tǒng)等。其面向的使用者為運行方式、運行計劃工作人員及發(fā)電側(cè)電力市場交易員等。數(shù)據(jù)的實時性是分級、小時級、日、月甚至年。該區(qū)的外部通信邊界為SPDnet的非實時VPN。

 

3、安全區(qū)Ⅲ是生產(chǎn)管理區(qū)

該區(qū)的系統(tǒng)為進行生產(chǎn)管理的系統(tǒng)，典型的系統(tǒng)為DMIS系統(tǒng)、DTS系統(tǒng)、雷電監(jiān)測系統(tǒng)、氣象信息以及電廠生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)等。該區(qū)中公共數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)可提供運行管理人員進行web瀏覽。該區(qū)的外部通信邊界為電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)SPInet

 

4、安全區(qū)IV是辦公管理系統(tǒng)

包括辦公自動化系統(tǒng)或辦公管理信息系統(tǒng)。該區(qū)的外部通信邊界為SPInet或因特網(wǎng)。

 

專用網(wǎng)絡(luò)劃分

 

1 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。

 

調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)必須建立在IP+SDH的基礎(chǔ)上，嚴格執(zhí)行MPLS VPN的劃分。通過MPLS VPN劃分將調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)分成VPN1和VPN2。因此在縱向上安全區(qū)I的數(shù)據(jù)傳輸和交換通過VPN1來完成，安全區(qū)II的數(shù)據(jù)傳輸和交換通過VPN2來完成。

 

2 安全區(qū)III網(wǎng)絡(luò)（調(diào)度生產(chǎn)管理信息OMS網(wǎng)絡(luò)）

 

安全區(qū)III網(wǎng)絡(luò)（調(diào)度生產(chǎn)管理信息OMS網(wǎng)絡(luò)）主要是在縱向上各級調(diào)度部門傳輸調(diào)度生產(chǎn)管理信息，屬于管理信息大區(qū)，它與安全區(qū)IV網(wǎng)絡(luò)之間主要通過防火墻隔離。

 

3、安全區(qū)之間的橫向隔離及縱向防護

 

在各安全區(qū)之間均需選擇適當安全強度的隔離裝置。具體隔離裝置的選擇不僅需要考慮網(wǎng)絡(luò)安全的要求，還需要考慮帶寬及實時性的要求。安全區(qū)之間隔離裝置必須是國產(chǎn)并經(jīng)過國家或電力系統(tǒng)有關(guān)部門認證。

 

安全區(qū)Ⅰ與安全區(qū)Ⅱ之間的隔離要求：

采用硬件防火墻可使安全區(qū)之間邏輯隔離。禁止跨越安全區(qū)Ⅰ與安全區(qū)Ⅱ的E-MAIL、WEB、telnet、rlogin。

 

安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ與安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ之間的隔離要求：

采用物理隔離裝置可使安全區(qū)之間物理隔離。禁止跨越安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ與安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ的非數(shù)據(jù)應(yīng)用穿透

 

物理隔離裝置的安全防護強度適應(yīng)由安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ向安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ的單向數(shù)據(jù)傳輸。由安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ向安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ的單向數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)安全數(shù)據(jù)過濾網(wǎng)關(guān)串接物理隔離裝置。

 

同一安全區(qū)間縱向防護與隔離：

同一安全區(qū)間縱向聯(lián)絡(luò)使用VPN網(wǎng)絡(luò)進行連接

安全區(qū)Ⅰ/Ⅱ分別使用SPDnet的實時VPN1與非實時VPN2

安全區(qū)Ⅲ/Ⅳ分別使用SPInet的VPN

 

防病毒措施

 

病毒防護是電力二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)必須的安全措施。病毒的防護應(yīng)該覆蓋所有安全區(qū)的主機與工作站。特別在安全區(qū)I、II要建立獨立的防病毒中心，病毒特征碼要求必須以離線的方式及時更新。安全區(qū)III的防病毒中心原則上可以和安全區(qū)IV的防病毒中心共用。防病毒軟件要求覆蓋所有服務(wù)器及客戶端，對關(guān)鍵服務(wù)器實時查毒，對于客戶端定期進行查毒，制定查毒策略，并備有查殺記錄。

 

其他安全防護措施

 

1、數(shù)據(jù)與系統(tǒng)備份

對關(guān)鍵應(yīng)用的數(shù)據(jù)與應(yīng)用系統(tǒng)進行備份，確保數(shù)據(jù)損壞、系統(tǒng)崩潰情況下快速恢復數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的可用性。

 

2、入侵檢測 IDS

對于安全區(qū)I與II，建議統(tǒng)一部署一套IDS管理系統(tǒng)?？紤]到調(diào)度業(yè)務(wù)的可靠性，采用基于網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測系統(tǒng)（NIDS），其IDS探頭主要部署在：

 

安全區(qū)I與II的邊界點、SPDnet的接入點、以及安全區(qū)I與II內(nèi)的關(guān)鍵應(yīng)用網(wǎng)段。其主要的功能用于捕獲網(wǎng)絡(luò)異常行為，分析潛在風險，以及安全審計。

 

對于安全區(qū)III，禁止使用安全區(qū)I與II的IDS，與安全區(qū)IV的IDS系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃部署。

 

3、主機防護

主機安全防護主要的方式包括：安全配置、安全補丁、安全主機加固。

 

安全配置

通過合理地設(shè)置系統(tǒng)配置、服務(wù)、權(quán)限，減少安全弱點。禁止不必要的應(yīng)用，作為調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)的專用主機或者工作站， 嚴格管理系統(tǒng)及應(yīng)用軟件的安裝與使用。

 

安全補丁

通過及時更新系統(tǒng)安全補丁，消除系統(tǒng)內(nèi)核漏洞與后門。

 

主機加固

安裝主機加固軟件，強制進行權(quán)限分配，保證對系統(tǒng)的資源（包括數(shù)據(jù)與進程）的訪問符合定義的主機安全策略，防止主機權(quán)限被濫用。

 

4、CA與身份認證

 

基于PKI的CA認證系統(tǒng)為電力調(diào)度生產(chǎn)及管理系統(tǒng)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上的用戶、關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器提供數(shù)字證書服務(wù)。最終CA認證體系結(jié)構(gòu)圖如下所示：

 

建立健全安全管理的工作體系

 

電力二次系統(tǒng)安全防護工作涉及電力企業(yè)的建設(shè)、運行、檢修和信息化等多個部門，是跨專業(yè)的系統(tǒng)性工作，加強和規(guī)范管理是確實保障電力二次系統(tǒng)安全管理的重要措施，管理到位才能杜絕許多不安全事件的發(fā)生。因此建立健全安全管理的工作體系，第一是要建立完善的安全管理制度，第二是要明確各級的人員的安全職責。

 

結(jié)束語：

 

本文根據(jù)電力二次系統(tǒng)安全防護工作特點，介紹了水電廠電力二次系統(tǒng)統(tǒng)的安全防護的原則、劃分和措施，以防范對電網(wǎng)和電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的攻擊侵害及由此引起的電力系統(tǒng)事故，保障三門峽水電廠電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

 

 

參考文獻:

[1] 電監(jiān)會，《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》5號令  

[2] 梁嚴偉，《電力二次設(shè)備操作規(guī)程與電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定實施手冊》，吉林科學技術(shù)出版社 2005（4）