电力系统信息安全.doc

信息技术是构建可靠现代化电力系统的必备基础 1.1 现代化电力系统总体概念 现代文明的重大进步均以各种网络系统的建立为根本标志。信息通信系统ICS（Information Communication System）和电力系统EPS（Electric Power System）是世界上覆盖面最广的公共基础设施网络。信息通信技术ICT（Information Communication Technology）已经成为现代电网技术发展的重大推动力，以ICT为基础而构建的电网监测和控制系统MCS（Monitoring and Control System），已经成为直接保证电力市场条件下电网安全、优质和可靠运行的技术保障[1]。电力系统EPS有两种结构形式：一种是集中统一的发电、输电、配电的结构形式；另一种是输、配电网与分布式发电系统一体化结构形式，其主要功能是执行电能流的传输和分配。信息通信系统ICS的主要任务是执行电力系统和电力市场有关管理、运行和控制信息的传送和处理。监测和控制系统MCS主要接受ICS传送的有关电力系统管理、运行和人工智能等控制信息流及监测外来威胁与干扰，从而对电力系统实施控制，保证电力系统的正常运行。MCS现在不仅包括电力系统调度自动化系统（主要有SCADA、EMS/DMS、WAMS等），还包括继电保护及安全自动装置等电网的常规保护系统。从孤立的电力系统EPS发展成为由EPS+ICS+MCS融合而成的广域复杂电力系统（简称3S）已经成为现代化电网体系结构的重要标志。 近十几年来，国内外电力系统在GPS应用方面已经进行了不少研究工作，如利用这种高精度、高可靠性的时间信号进行继电保护、故障录波的设计等。同时，它还被用在状态估计、故障定位、线路参数的带电测量以及稳定控制方面，以解决以前难以解决或无法解决的问题。所取得的成果表明，GPS在继电保护、故障录波和测距等方面的应用正在逐步走向实用化。 PMU的研究起步于20世纪80年代的美国。1992年以后工业化产品问世，当时的采样频率达到2880Hz，A/D转换器为16位。标准化工作方面，在1995年诞生了IEEE1344，2001年修订为C37.118。目前，美国西部WECC系统安装了近50个PMU，监视约1200个信号，主要用于动态记录、分析和建模。相量测量装置(Phasor Measurement Unit,(PMU))的基本功能为:①GPS同步采样，所有测得的数据都有精确的同步性。②实时测量采样点电压/电流的幅值及正序功角，更新速率至少为1/25s。③故障记录功能，录波点的时间精度为微秒，并按IEEE 1344规定的格式记录。而常规测量设备所能提供的其他数据(如开关位置，发电机组投切状态，继电保护动作信号等)也可作为广域保护系统的输入数据。 1.2 处于风险中的电力系统基础设施 3S系统中EPS/ICS/MCS三个子系统之间的相互依存性是3S系统的一个非常重要的属性，这个属性的存在增加了系统结构的复杂性和运行管理上的难度，同时也增加和扩散了系统的脆弱性[1]。 图10-1显示了3S电网基础设施的复杂性和3S电网内部EPS/ICS/MCS之间以及3S电网与外部基础设施之间的相互依存性，具体表现为： 电力基础设施为工业、商业、交通、政府行政、城镇居民等最终用户提供能量服务，并与他们进行越来越多的信息交流。 电力基础设施和信息通信基础设施，为了各种用途，如设备的远程控制、突发事件、设备维护、物流、市场运作等等，不断地相互影响着。 电力基础设施还与其他基础设施相互连接，例如为了燃料和原材料的供应与交通运输系统基础设施的连接。 随着电力市场的改革和开放，一系列社会、经济的脆弱性（改革引起的所有权和控制结构的改变、税收和服务规范方面等），通过互连的基础设施之间的相互作用，导致了脆弱性的扩散，增加了对物理的和网络的威胁风险。 在3S电网内EPS/ICS/MCS三个子系统或电力基础设施与其他公共关键基础设施的任何一部分如遭受物理或网络攻击，都可能影响任何一个基础设施的安全运行。 3S电网结构的出现，增加了EPS/ICS/MCS三个子系统间的相互依存性。 ICS/MCS所承担的广泛的业务和技术性能在加强电力系统安全功能的同时，也增加了对3 S系统安全威胁的风险。这个威胁的范围和规模只能经过特定的评估和依据ICS/MCS的运行环境来确定。复杂大电网建设对电力基础设施带来的问题由此可见一斑。ICS/MCS的建立广泛增加了3S系统事故的风险： ICS/MCS本身存在的隐性故障或缺陷可能导致错误的设计和开发，以及不适当的应用； ICS/MCS的某一个运行介质可能导致硬件的物理性能下降或负面的物理干涉（例如电磁效应）； 各种类型的ICS/MCS组合电路可能导致相互作用的故障； 运行人员易于发