智能变电站网络安全策略分析与研究

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1、第18卷(2016年第4期)电力安全技术A智能变电站网络安全策略分析与研究徐东伟，陈惠，陈志源，吕毅(国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江宁波315000)[摘要]智能变电站网络安全直接影响着变电站的安全稳定运行，其发展也给变电站内网络安全带来了新的挑战。在介绍智能变电站组网方式及结构基础上，详述了各种网络报文的特征并计算其流量大小，并从威胁站内网络安全的3个方面分析了智能变电站网络安全现状。最后，针对智能变电站网络存在的安全威胁，从技术和管理2个方面提出了适用于智能变电站网络安全的策略。[关键词]智能变电

2、站；网络结构；流量分析；网络安全策略0引言1智能变电站网络结构及流量分析随着以通信平台网络化为特征的智能变电站大1．1智能变电站网络结构规模建设，二次设备通信严重依赖网络，站内网络智能变电站站内网络属于局域网范畴，局域网的重要性已经大大超过传统的综合自动化变电站。中常见的拓扑结构有总线型、环型、星型等几种。智能变电站网络的可靠性和安全性决定了站内智能它们各有特点，适用于不同的场合。为了满足传输终端、合并单元、保护装置、测控装置、自动化系速度和可靠性的要求，智能变电站网络结构一般采统等各设备之间信息流的传输质

3、量，会对变电站的用双星型结构。这既符合网络、保护双重化设计规安全稳定运行产生直接影响。范，又能实现信息流的快速可靠传递。国家电网公司于2012年6月发布了新一图1为某新建220kV变电站网络过程层结构代智能变电站关键技术框架》，其中提出未来智拓扑。其中，站内的过程层配置的是2个相互独立能变电站网络信息结构的预期目标为：将现在的星型网络，并分别以各自位于母差保护屏上的中普遍采用的“三层两网”网络结构简化为“两心交换机组网，互为备用。这是目前新建智能变电层一网”，采用MMS(ManufacturerMessag

4、e站应用最多也是最适用的网络结构。Specification，制造报文规范)、GOOSE(Generic1．2网络报文流量特征及分析ObjectOrientedSubstationEvent，面向通用对从图1变电站网络结构拓扑可以看出，中心交象的变电站事件)、SV(SampledValue，采样值)换机接受的是跨间隔信息，信息量的大小及中心交和IEEE1588对时信息“四网合一”共网传输的实换机的性能直接关系到站内网络的安全性。目前，现方式，以减少智能变电站网络层级和交换机数量，智能变电站一般采用100Mb

5、it／s的工业交换机，提高网络利用效率。如此一来，智能变电站内网络因此有必要对网络报文流量特性进行分析及计算。的重要性更是不言而喻。1．2．1SV网络报文流量特征及分析因此，关注和重视智能变电站内整个网络的可合并单元发送给测控装置、故障录波装置、网靠性和安全性，研究适应于智能变电站内部网络的络报文分析装置、智能电表等设备的报文均通过网安全策略十分必要。络传输，是站内SV网络的主要流量数据。在智能以下在现有智能变电站网络结构基础上，重点变电站中一般采用2层组播方式传输，正常时流量分析站内网络安全现状，最后针对

6、网络安全风险探很大但是相对稳定，基本上不会突变，除非装置异讨智能变电站网络的安全策略，以为智能变电站网常或者通道接错。络的建设和运维提供参考。按IEC61850—9—2变电站通信网络和系统))一一A电力安全技术第18卷(2016年第4期)圆≤酉线l篙一圆羔匦隔!I．!I号i裹i智能终端⋯厂百丽]⋯⋯厂而几．--Ii．_2--------t交换机3r⋯⋯1交换机4V--：--：-图1某220kV智能变电站网络结构拓扑标准，工程中实际最大报文长度采样通道一般在S=(1000B×8bit／B)／2ms=4Mbit

7、／s；200B左右，每250S发送1帧报文，因此单个此传输速率远小于工业交换机1O0Mbit／s的合并单元每秒的数据流量为：传输速率。S(200B×8bit／B)／250s6．4Mbit／s；1．2．3“四网合一”网络报文流量特征及分析因此，l5组SV报文在l台交换机内的传输速“四网合一”更能代表未来智能变电站网络发率就会接近100Mbit／s。展方向，且未来网络工况更加严酷，变电站对网1．2．2GOOSE网络报文流量特征及分析络性能要求更高。目前，智能变电站全站对时多在智能变电站GOOSE网络中传输的GO

8、OSE采用网络方式的SNTP(SimpleNetworkTime报文主要有：智能终端发给保护及测控装置的开关、Protocol，简单网络时间协议)对时方案，而周期隔离开关位置开入信息；保护装置发给智能终端及性发送的SNTP报文对GOOSE网络性能会有一定测控装置的重合闸、联闭锁信息；测控装置发给智的影响。智能变电站报文流量特征如表1所示。能终端的开关、隔离开关的控制信号等控制信息；保护装置之间需要交换的闭锁及启动