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1、第33卷第12期Vol.33No.122009年6月25日June25,2009风电场监控通信安全解决方案段斌,林媛源,黄凌翔,于雄(湘潭大学信息工程学院,湖南省湘潭市411105)摘要:根据风电场监控通信标准IEC61400225提出的安全需求,深入分析了风电场监控通信过程的安全性,明确了访问控制和通信安全的重要性。依照电力系统数据和通信安全标准IEC6235123设计了基于角色的访问控制(RBAC)组件以实现授权和访问控制,采用开放源码MatrixSSL构建传输层安全协议(TLS)通信安全组件以满足数据交换过程的机密性、完整性及身份
2、认证等。最后构建了集成访问控制组件和通信安全组件的代理机制模型,并以其在风电机组控制器中的应用为例阐明安全代理机制的具体实现。该解决方案遵循IEC61400225标准的信息模型和信息交换模型,紧密结合风电机组嵌入式环境的特点,符合IEC62351标准,满足风电场中监控通信的安全需求。关键词:风电场;监控通信;安全性;IEC61400225;IEC62351中图分类号:TM614;TM730引言1风电场监控模式在目前众多可再生能源和新能源技术开发中,现有风电场中监控中心的设计有2种模式:发展最成熟、最具规模化开发条件及商业化发展前①在风电
3、场中设置一个监控站,监控站内计算机与[1]光纤以太网相连,用以监控和实时调度风电场的总景、最具竞争力且潜力最大的就是风力发电。风电场作为一种分布式能源系统,其运行、控制、维护体运行及对各风电机运行状况进行监控和视情维及并网等都有很多特殊性,因此,需要有功能强大、护,如本地数据采集与监控(SCADA)系统;②以太性能稳定、开放的监控通信系统。网与Internet连接,将该风电场的实时运行数据和风电场监控通信标准IEC61400225[2]是各参数通过Internet送至远距离监控中心,由监控[4]IEC61850标准在风力发电领域内的延伸
4、,专门面向中心对风电场进行统一监控、维护和调度。风电场的监控系统通信,旨在实现风电场中不同供第1种模式中,风电场SCADA系统是一个基应商设备之间的自由通信。基于IEC61400225体于计算机的系统,能对风电机功能进行现场或远程系的风电场监控通信系统建立在开放、标准的网络控制,并通过收集风电场的数据,分析和报告风电机技术之上,因此,所有的供应商都可开发基于的运行情况。为充分、有效地利用风力进行发电,风Internet的应用程序实现监测、控制或远程诊断等电场SCADA系统利用不同的网络和无线电通信技功能,从而可能导致风电场控制系统的安全
5、性降低。术监控风力发电。但SCADA系统在给风电系统带针对风力发电这样一个要求高可靠性和安全稳定性来便利的同时,也会带来安全隐患,如误操作、设备的系统,监控通信的安全问题尤为突出。的误配置、丧失数据的机密性和完整性及导致其他本文针对IEC61400225标准提出的风电场监一些不安全状况。第2种模式是通过Internet传输实现风电场组件与外部监控系统之间的通信,容易控通信的安全需求,结合风电场现有监控模式,根据[3]被未授权的用户窃听、篡改和进行其他非法操作,尤电力系统数据和通信安全标准IEC62351,设计其是风电机组控制器,对监控通
6、信信息的安全性、保访问控制和通信安全模块,构建集成基于角色的访密性和可靠性的要求更加突出。问控制(RBAC)组件和传输层安全协议(TLS)组件因此,需要一个在高可信要求下工作的风力发的代理机制模型,实现风电场监控通信的安全性。电监控通信系统。其中“可信”指系统在规定时间与[526]收稿日期:2009202222;修回日期:2009203205。环境内交付可信赖服务的能力:可用性、可靠性、国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目防危性和安全性。安全性是系统防止敏感信息及数(2007AA012476);国家自然科学基金资助项目(5067
7、7058);据被未授权用户非法读写的能力,包括防止授权用湖南省教育厅重点科学研究资助项目(08A076)。户抵赖其已进行过的访问。只有保障了风电场监控—97—2009,33(12)通信的安全性,才能保证风电系统所有操作的可靠3监控通信安全模块设计性;同时,系统的防危也需要安全性的支持,如果风3.1访问控制组件设计电场中的软件或数据被非法篡改,则正在执行的组针对风电场中监控通信的安全需求及风电机组件将不满足其规定的防危需求,甚至导致灾难性事控制器嵌入式控制系统的特性,并参考文献[9211],故发生。由此可见,需要提出一个提供操作指导和设计
8、访问控制组件。用户登录SCADA系统或者风技术标准的安全方案以减少监控通信系统的安全威电机组控制器时操作步骤如下:胁,进而建立网络环境下风电场监控通信安全体系,1)通过对话框提示输入用户名和密码,此用户加强
