2.2 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化
二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化,是適應(yīng)光電式互感器的應(yīng)用、
智能化一次設(shè)備和IEC61850通訊規(guī)約的需要。我們所熟知傳統(tǒng)二次設(shè)備,如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測(cè)量控制裝置、故障錄波裝置、穩(wěn)控裝置、VQC將等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造,各設(shè)備之間的連接均采用高速的網(wǎng)絡(luò)通訊,二次設(shè)備沒(méi)有重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口,主要靠網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享。
變電站的運(yùn)行管理系統(tǒng)一般包括運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)記錄無(wú)紙化、
自動(dòng)化。運(yùn)行設(shè)備發(fā)生故障時(shí),及時(shí)提供故障分析報(bào)告,給出故障原因及處理意見(jiàn)。此外,系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)發(fā)送設(shè)備檢修報(bào)告,不再進(jìn)行傳統(tǒng)的定期檢修,而是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修,大大減少勞動(dòng)力。
2.4 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的應(yīng)用
IEC61850是以變電站一、二次設(shè)備信息為數(shù)字化對(duì)象,以高速以太網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)數(shù)字化
信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模,把電力系統(tǒng)的調(diào)度中心、變電站及變電站內(nèi)部進(jìn)行無(wú)縫連接的唯一的
自動(dòng)化國(guó)際通訊標(biāo)準(zhǔn),不僅規(guī)范了繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測(cè)量控制裝置、故障錄波裝置、穩(wěn)控裝置、VQC等的模型和通訊接口,還規(guī)范了數(shù)字式CT、PT、
智能化開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備的模型和通信接口,很好地解決不同的廠家使用不同的通訊規(guī)約的矛盾。大大簡(jiǎn)化了變電站二次系統(tǒng),強(qiáng)化了各類(lèi)應(yīng)用功能。
雖然基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議建立起來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在上層協(xié)議上是一致的,而且也大大提高變電站內(nèi)設(shè)備的互操作性和互換性,但是協(xié)議的開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)性同樣帶來(lái)一個(gè)重要的問(wèn)題:二次系統(tǒng)的安全性問(wèn)題。數(shù)字化變電站內(nèi)由于各種
智能電子設(shè)備的大量應(yīng)用,變電站內(nèi)運(yùn)行、狀態(tài)和控制等數(shù)字化信息需要傳送,負(fù)責(zé)傳送這些信息的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)成為數(shù)字化變電站的重要平臺(tái),因而,網(wǎng)絡(luò)可靠性直接關(guān)系著數(shù)字化變電站的良好運(yùn)行。所以
信息安全和網(wǎng)絡(luò)可靠性自然成為人們較為關(guān)注的兩個(gè)焦點(diǎn)。目前解決這兩個(gè)問(wèn)題主要采用的技術(shù)措施分為兩類(lèi),即加密技術(shù)和防火墻技術(shù)。
3.1 加密技術(shù)
加密技術(shù)的基本原理是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理,到達(dá)目的地址后再解密還原為原始數(shù)據(jù),從而防止非法用戶對(duì)
信息的截取和盜用。
加密技術(shù)主要分為數(shù)據(jù)傳輸加密和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密。數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)主要是對(duì)傳輸中的數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密,常用的有鏈路加密、節(jié)點(diǎn)加密和端到端加密三種方式。
傳輸數(shù)據(jù)僅在物理層前的數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行加密,不考慮信源和信宿的方式屬于鏈路加密,它用于保護(hù)通訊節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù),接收方是傳送路徑上的各臺(tái)節(jié)點(diǎn)機(jī),
信息在每臺(tái)節(jié)點(diǎn)機(jī)內(nèi)都要被解密和再加密,依次進(jìn)行,直至到達(dá)目的地。
節(jié)點(diǎn)加密方法與鏈路加密類(lèi)似,不同的是在節(jié)點(diǎn)處采用一個(gè)與節(jié)點(diǎn)機(jī)相連的密碼裝置,密文在該裝置中被解密并被重新加密,明文不通過(guò)節(jié)點(diǎn)機(jī),避免了鏈路加密節(jié)點(diǎn)處易受攻擊的缺陷。
端到端加密是在應(yīng)用層完成的,是為數(shù)據(jù)從一端到另一端提供的加密方式。數(shù)據(jù)在發(fā)送端被加密,在接收端解密,中間節(jié)點(diǎn)處不以明文的形式出現(xiàn)。在端到端加密中,除報(bào)頭外的的報(bào)文均以密文的形式貫穿于整個(gè)傳輸過(guò)程,只是在發(fā)送端和接收端才有加密、解密設(shè)備,報(bào)文在中間任何節(jié)點(diǎn)均不解密,因此,不需要有密碼設(shè)備,同鏈路加密相比,可減少密碼設(shè)備的數(shù)量。另一方面,信息是由報(bào)頭和報(bào)文組成的,報(bào)文為要傳送的信息,報(bào)頭為路由選擇信息,由于網(wǎng)絡(luò)傳輸中要涉及到路由選擇,若使用鏈路加密,則報(bào)文和報(bào)頭兩者均須加密。而使用端到端加密時(shí),由于通道上的每一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)雖不對(duì)報(bào)文解密,但為將報(bào)文傳送到目的地,必須檢查路由選擇信息,因此,只能加密報(bào)文,而不能對(duì)報(bào)頭加密。這樣就容易被某些通訊分析察覺(jué),而從中獲取某些敏感
信息。
鏈路加密對(duì)用戶來(lái)說(shuō)比較容易,使用的密鑰較少,而端到端加密比較靈活,對(duì)用戶可見(jiàn)。在對(duì)鏈路加密中各節(jié)點(diǎn)安全狀況不放心的情況下也可使用端到端加密方式。
3.2 防火墻技術(shù)
防火墻技術(shù)通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的隔離和限制訪問(wèn)等方法,來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)權(quán)限,從而保證變電站綜合
自動(dòng)化系統(tǒng)的
網(wǎng)絡(luò)安全。但是由于防火墻只能夠?qū)缭骄W(wǎng)絡(luò)邊界的
信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制,而對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部人員的攻擊不具備防范能力。因此單純依靠防火墻來(lái)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全性是不夠的,還必須與其它安全措施(如加密技術(shù)等)綜合使用,才能達(dá)到目的。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文論述了數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù),凸出
信息安全問(wèn)題及其對(duì)策。當(dāng)然,數(shù)字化變電站是一個(gè)長(zhǎng)期的復(fù)雜的系統(tǒng)工程,目前仍有許多技術(shù)難題需要解決,如有關(guān)保護(hù)定值條目在IEC61850中沒(méi)有約定、數(shù)據(jù)采集共享問(wèn)題等。雖然全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站自動(dòng)化功能還有很長(zhǎng)的路要走,但是數(shù)字化變電站無(wú)疑是變電站
自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。