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1.1系统组件本身的脆弱性
由于国家电网经营发展属于民生大计问题,产业发展涉及到输变电生产、电力项目建设、工程项目维修、用电销售等诸多经营业务内容。因此,电力系统自动化通信技术视角下的技术定位相对较广,在信息系统设计、生产、组装环节中也就必然存在一定安全隐患问题。比如,第一点则属于系统硬件故障隐患问题,和信息系统设计初期阶段存在隐患有主要关系。第二点软件系统自有的安全隐患问题,这类安全隐患一般多来源于电力通信自动化技术领域下的平台软件,在平台设计开发阶段存在一定技术遗留问题。第三,基于TCP/IP协议栈的定义内容在网络应用设计之初时就留下了兼容性技术漏洞,使得网络安全隐患加剧。
1.2自然威胁
这类隐患性问题多以电力通信网络安全下的不可抗力事件发生为主,比如网络信息系统如果遭受自然雷击,或者是工作站突发性发生火灾,抑或通信系统遭受自然外力破坏,如地震、覆冰、风偏等。此外,这些自然不可抗事件发生一般不以人为意志为转移,会使得国家电网造成不可避免的经济资产损失。
1.3人为意外因素
通常指人为因素下的设计失误、技术系统操作异常、不规范使用信息系统等造成的安全隐患问题。此外,这类隐患问题出现一般并非人为主观意识上故意造成安全问题,而属于人为以外因素所致的安全隐患问题。
1.4人为恶意因素
同样,人为因素也包含恶意、蓄意、故意行为造就的网络信息安全事故问题。伴随这种恶意行为发生,可能会存在蓄意篡改重要数据,或者偷盗重要信息资源,或者更改代码种植木马信息等,以通过恶劣、低俗的网络黑客行为谋取私利。
2电力自动化通信技术下的网络结构分析
国家电网系统下信息网络结构一般由核心局域网,地方部门的局域网,以及区域通信渠道网络互联所组成;从应用功能角度又可划分为供生产、制造所用的SCADA/EMS系统,以及供电经营相关的MIS系统。
2.1SCADA/EMS系统
主要适用于变电网工作站、发电厂等电力供给、送电单位生产所用。并且该系统作用主要是进行监控、处理、评估及分析等;同时,其基本功能板块划分为数据采集、能源分析、信息存储、实时监控等。
2.2MIS系统(信息业务网)
该系统平台主要对网络信息化相关商务活动进行服务,同时其系统平台主要包括办公自动化、用户供电信息查询、信息统计管控、人资建设、以及安全生产等子系统板块。此外,MIS系统可对电力企业的直属上下级单位予以联网交互,包括地区间供电企业售电业务下的重要客户数据交互等。与之同时,MIS系统平台下已经由过去单一的EMS模式逐步转化为了当前的自动化DMS、TMR、调度管理、及雷电监测等多种方式应用拓展,可以会说在信息资源优化及调整上更为专业。而MIS系统主要应用于电力产业经营业务相关的组织活动方面,比如财务管理、物资置办、用电检查、安全监控、信息查询等多个方面。包括在MIS平台使用时也能够配套www、mail等板块予以实践应用,并且其属于IP网络传输,组网方式现如今也能够实现千兆以太网,同时网络结构取用于同级网络分层,每层又分为子网与链路层予以连接。
3电力自动化通信技术中的信息安全构建思路
3.1健全安全防范机制
国家电网下电力企业通信技术平台下的各个管理单元众多,在网络信息安全中制定必要的安全防范机制非常重要。因此,在安全机制构建过程中,需要保障安全机制具有严谨的逻辑性,要能结合电力企业自身需求情况,确认出重点网络防范区域与划分出普通网络访问区域。比如,对于一般性网络访问区域,需要设置具备一定开放性的访问权限;而重点网络防范区则需要严格限制普通权限客户登录,设立较高安全级别权限,以此才能对安全数据、资源信息、QA系统运营进行重点安全监督。
3.2完善信息网络设备管理机制
信息设备管理主要以电网系统下信息安全设备管理作为研究载体,强调设备管理综合效率最大化提升。基于此,设备管理机制中要配套使用促进人员职能发挥的激烈奖惩机制,以此来提升其责任意识和凝聚归属感,激发人员信息安全运维作业的人员主观能动性。此外,设备管理工作开展从基本规划、设计研发、平台选型、配件采购、安装组建、故障维修、定期养护、技术更新、设施技改等方面进行组织管理,以此才能确保信息网络设备及使用软件平台的可靠性与实用性。
3.3强化电力系统信息安全技术
为了充分保障信息网络安全,对于信息网络的安全技术研究而言则非常重要。一般当前通信网络安全技术主要有:防火墙、身份鉴别与验证、信息资源加密手段应用等。因此,第一,强化防火墙网络管理是必然的安全防控手段,特别是防火墙这种具备保护屏障作用的内、外网安全服务通道。所以,防火墙优化设计时要重点考虑其接口连接问题的同时,配套做好网络漏洞修复。第二,身份鉴别与验证,则要重点控公司内、外网的数据监控,人员操作日志,控制权限访问等,以便于公司内部网络安全软件开发时可提供必要信息资源依据。第三,对于信息加密手段应用,则要重点考虑口令卡、智能卡、以及密钥安全形手段的配套使用。同时,信息加密还可以结合企业自身条件,配套使用DES/RAS等密码技术应用,以避免未经授权时可有效控制非访访问获得数据等,防范重要数据泄漏。
4结束语
随着生产和生活对电力供应需求的不断增长,配电网自动化建设也进入了高速发展的时期,配电网自动化对电力通信需求也越来越复杂,针对配电网自动化的业务模型、业务架构、业务规格,对应的配电网自动化通信系统具有各自不同的要求,其需求分析如下。
1)先进性
配电网自动化通信网络能够可持续发展。采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念,根据目前网络不足及故障情况分析得出最优化、适合电力通信网发展的方案。
2)安全性
配电网自动化通信网络运行的基础是安全,网络系统要具备灾备、安全预警及运行安全监测等相关保障体系,人员操作要符合制度规范,关键设备和模块应该有冗余备份。
3)可靠性
配电网终端在正常运行时向配电网主站定期发送相应的采集数据;而在发生电网故障等异常情况时,配电网自动化通信网络需要承担远远超出正常运行时的通信负载。因此,通信系统的最大负荷(带宽、延迟)不仅要能满足网络系统日常的通信要求,还要能在系统异常时快速及时地传送大量数据。此外网络设计应采用灾备系统及冗余连接,保证核心设备和通信线路在系统发生异常时能自动切换。系统结构设计、设备选型、系统建设、制度建设、网络管理需要充分考虑网络运行可靠性、可用性以及可维护性,确保网络是一个不间断的运行系统。同时,随着网络规模的增大,网络中的设备越来越多,网络的复杂性和管理的难度相应的增加,通信系统应具有实时监测、统计分析、故障告警等设备管理功能。
4)可扩展性
随着智能电网的发展,智能配网技术越来越得到业界的关注。配电网自动化通信网络的设计不但要保证当前业务的需求,也要考虑未来智能配网体系的对接。最大化的保护原有设备的投资。配电网规模比输电网大得多,在节点终端设备上两者相差近两个数量级,这对通信网络的规模、架构规划和覆盖能力提出了很高的要求。
5)实用性
网络建设中线路的投资属于长期投入,配电网自动化通信系统需要在先进性、安全性、可扩展性、可靠性和稳定性以及建设投资成本上进行综合平衡,要求在性能满足未来需求的前提下具有较优的系统性价比。
24G技术在配网自动化系统中的地位
2.1无线网络通信的特点
配电网自身的网络结构和分布特点决定了配电网自动化通信网络结构复杂、分布分散、节点多、工作环境差等等特征,使得通信技术的选择异常复杂,目前配网通信系统在使用的技术方案有光纤通信、中压载波通信、无线公网通信、无线专网通信等等。其中,无线公网是指由公网通信运营商建设并且对公众开放的通信网络。无线公网对用户的数量没有限制,用户无需建网和维护,具有建设周期短、业务开展快、初期网络成本低等特点。
2.24G技术在配电网自动化通信系统中的优势分析
目前基于2/3G技术的国内无线蜂窝数据通信采用的技术包括2G系统的GSM体制GPRS/EDGE和基于CDMA体制的CDMA20001x,以及3G系统的WCDMA、TD-SCDMA、CDMA20001xEVDO。目前各大城市均有WCDMA和TD-SCDMA覆盖网络,公网运营商采用双模终端,实现2G网络补充3G网络覆盖的方式运营。4G通信技术的相对与2/3G数据通信最主要特征是开放式高速移动传输,拥有传播速度快和传播方便的特点,特别是在传输大数据量的网络异常信息时,能够保证大带宽和低延迟;4G通信技术在信息传输的过程中还展示出了自身的定位查找功能,为远程监控以及实地监测提供了良好的网络条件,在对配电网运行状态的监测过程中也能够发挥出自身的重要作用。TD-LTE是我国自主研发推出的4G移动通信标准,中国对于标准的政策支持也达到前所未有的力度,从支持国家创新角度来看,TD-LTE的应用优势将优于其他无线通信制式。其相对于前代的2/3G通信技术,具有的优势有以下两个方面。
1)网络通信可靠性高
公网的网络容量是有限的,2/3G通信技术由于其低带宽的特性,一旦发生自然灾害等紧急情况,公众业务增多的同时电力系统的业务通信数据量也会增加,如果这时由于2/3G网络带宽或延迟问题导致配电网数据传输中断,可能会导致严重的断网事故。另一方面,由于无线公网服务于民众,网络通道受政府机构、军队等单位的影响较大,区域GPRS网络临时被关闭时有发生,导致片区低压集抄业务全部中断。此外,每年在部分区域,学校、政府机构、保密部门等企事业单位有意制定的信号屏蔽等也将导致网络中断,连带影响整个基于2/3G网络的智能电网业务不可用。4G通信技术由于通信频段与2/3G不在相同的频段内,因此受干扰的可能减少。
2)终端在线率及通信成功率低
2G网络中的GPRS数据通信技术是一个采用GSM技术体制实现的通用分组无线业务系统。系统中语音和数据占用相同的网络资源,并且根据QoS保证语音相对于数据业务有优先权,因此一旦语音业务负载过高,数据业务就无法得到保障,甚至出现业务中断的情况。经过系统统计,目前配电网在GPRS/CDMA系统的一次通信成功率低于90%,无线公网GPRS终端在线率(终端在线时长/总统计时长)约为85%,这无法满足电网对于业务终端的在线率要求。而4G技术语音和数据分离,分别放在不同的网络资源上承载,互不影响,因此能保证更高的通信成功率和在线率。
3基于4G的配网自动化终端接入方案设计
基于4G的配电网自动化通信系统由远程终端、数据传输网络、监测中心三部分组成。数据传输网络采用基于TD-LTE技术的无线公网来实现。数据传输网络主要为用户终端提供无线信号接入,用户终端层通过无线空中接口与接入层基站互联,接入层通过电力系统光纤通信专网建立与监测中心的联系,实行无线资源的管理、业务的调度等功能。无线通信规约采用IEC60870-5-101规约。配网自动化系统同时提供软件数据接口,为地调SCADA、负荷监控和管理、用电营业管理系统、管理信息系统等提供数据支持。
4总结
1.1移动手机短信通信技术的应用分析
随着现代通信技术的快速发展,航天技术和电话通信技术的结合,移动手机通信技术得到了快速发展和广泛应用。手机短信遥控电路技术是移动手机通信技术在电力自动化中的典型应用。以往,移动手机通过短信控制太空中的卫星和读取卫星上的传输数据,而装上蓝牙系统后,可采用无线方式接收和发射信号,且可有效控制卫星对电力自动化进行监控。其原理为:手机短信遥控电路技术集合了过滤器、短信内容提取和来电显示等模块,在移动电话控制模块内输入具有相应权限的手机号码,并编制遥控指令的短信内容后,仅具有相应资格的手机号码和正确的短信内容,才能接收短信,从而实现对电力自动化的遥控,否则,无法驱动遥控对象,将拒绝执行短信遥控命令。
1.2DTMF拨号遥控技术的应用分析
DTMF信号是一种稳定性、可靠性相对较高的实用通信技术,最早应用在程控电话交换系统中。DTMF信号包括以下2种:
①高音组。包括1633Hz、1477Hz、1336Hz和1209Hz。
②低音组。包括941Hz、852Hz、770Hz和697Hz。共8种频率信号,DTMF拨号遥控技术选用8选2的方式,分别在高音组和低音组中选择1个信号组成复合信号,进而形成16组特定编码的遥控信号系统。DTMF拨号遥控技术在电力自动化中的应用原理为:在远端电话控制模块中设置具有遥控权限的电话,并保证电话号码具有相应的身份遥控功能;当拨号验证通过时,通信系统能提供相应的提示,并进行相应的DTMF编码拨号,驱动相应的遥控对象动作;对于没有相应权限的电话,则不予以接听和拨号。DTMF拨号遥控指令编码方案主要包括9种:
①第一路开关。遥控开启拨号编码为1*,遥控关闭拨号编码为1#。
②第二路开关。遥控开启拨号编码为2*,遥控关闭拨号编码为2#。
③第三路开关。遥控开启拨号编码为3*,遥控关闭拨号编码为3#。
④第四路开关。遥控开启拨号编码为4*,遥控关闭拨号编码为4#。
⑤第五路开关。遥控开启拨号编码为5*,遥控关闭拨号编码为5#。
⑥第六路开关。遥控开启拨号编码为6*,遥控关闭拨号编码为6#。
⑦第七路开关。遥控开启拨号编码为7*,遥控关闭拨号编码为7#。
⑧第八路开关。遥控开启拨号编码为8*,遥控关闭拨号编码为8#。
⑨第1~8路开关。遥控开启拨号编码为9*,遥控关闭拨号编码为9#。
1.3电话振铃遥控技术的应用分析
电话振铃遥控技术的振铃遥控由提取来电显示号码、号码过滤器和振铃电压等模块组成,将具有相应权限的固定电话或移动电话设置在远端电话控制模块中,以保证电话号码具有相应的“身份证”。电话振铃遥控技术的远端控制模块仅接收具有相应权限电话的振铃信号,并驱动相应的遥控电路,进而根据相应的状态信息回传给远端电话,振铃遥控信号的回传。此外,还需要采用不同的传感器连接,比如采用单片机电路,电路接口用下沿触发,触发电平自高而下,从5V至0V。对于没有权限的电话,则不予以接收振铃信号,进而也无法驱动遥控电路。
2结束语
加密技术通过密钥体现出来,是确保电力通信安全的基础。电力自动化系统在实际运行中,必须要加强对密钥进行管理,防止发生信息泄露。对密钥进行管理时,要延伸到其使用的所有范围和周期内,严格管理,层层把关,防止受到外界攻击。根据电力环境、使用频率、网络特征等因素综合分析,建立科学的管理机制,通过维护和管理,保证电力通信的安全。通常管理机制包含以下几种:密钥分配模式、与之所有共享密钥、密钥产生及应用、密钥启动机制、随机数的生成。电力通信加密技术属于比较复杂的过程,涉及的知识广、学科多,因此必须要加强对密钥的管理,才能提高系统的安全性。
2电力自动化通信技术中信息安全对策
2.1采用多层次加密的方式实现信息保护
随着网络信息技术的推广应用,在进行数据信息的网络化传输中,为了保障所传输数据的安全性,多采用加密方式进行保障,其中,通过网络链路加密、信息传输端口加密、混合加密等三种加密方式是比较常见的网络信息加密方式。
2.2采用合适的加密算法实现信息保护
在进行网络信息安全保护中,通过使用合适的加密算法实现网络信息的安全保护也是一种常见的网络信息安全技术,它主要是通过在网络信息传输的网络层以及应用层之间,进行SSL层设置,并通过对数据流的完全加密,以实现网络信息的安全保护。值得注意的是,在SSL层进行完全加密的数据流中,加密的内容只包括应用数据和传输协议内容。在进行网络信息加密保护过程中,通过将数据流分割成数据段进行加密,并在加密后数据由明文变成密文,以此来实现网络信息的安全保护。
2.3以摘要算法实现网络信息安全保护
在进行网络信息安全保护中,以摘要算法的方式实现网络传输数据信息的安全保护,也就是通过对于网络传输的数据流进行分段,并通过摘要计算后,将摘要附注在信息明文之后,以进行传输信息完整性的校验,从而来保证网络传输数据信息的完整性与安全性。
2.4加强应用管控,杜绝违规外联
对所有用户终端、网管终端加装防违规外联程序,发现违规外联第一时间进行阻断。严格维护用户准入制度,加强用户口令管理,强制口令定期更新,控制远程维护授权管理。
2.5对通信系统网络进行优化
实施分层、分级管理,核心业务必须通过严格的物理隔离措施经交换平台连接用户。
3电力自动化通信技术在电力通信中的应用
3.1电力通信网络及其特征分析
在电力系统中,电力通信网络,顾名思义是借助电力光缆线路或者载波等实现的一种数据通信与传输方式,现实中,比较常见的电力通信网络有电缆线路、无线等多种通信手段与形式构成的通信方式。而比较常见的电力通信方式主要有电力线路载波通信、电力光纤通信和其他电力通信。首先,电力载波通信主要是借助电力线路进行工频载波电流输送的一种通信方式,它主要是将音频或者是其他数据信息由载波机转换成一种高频弱电流形式,然后通过电力线路完成通信传输,实现电力线路的载波通信。与其他电力通信方式相比,电力线路载波通信具有通信传输可靠性、成本低、通信传输效率高等特征,并且电力线路载波通信与电网建设能够保持一致,具有较为突出的特征优势。此外,在电力通信系统中,电力线路载波通信还具有通过电力架设线路实现载波信号传播等形式,这种电力载波通信线路与普通线路相比,具有较高的绝缘性,并且通信传输过程中造成的电能损耗比较小。最后,比较常见的电力通信形式还有明显电话、音频电缆以及扩频通信等多种形式,对于电力通信的发展都有着举足轻重的作用和影响。
3.2电力通信特征与自动化通信技术的应用
关键词:智能电网;通信技术;通信网络
中图分类号:TM76 文献标识码:A
智能电网是当今社会发展的需要,是电力系统发展的方向,其范围涉及发、输、变、配、用和调度等环节。通信网络作为支撑智能电网建设的基础,在电力系统骨干网络区域基本建成了覆盖110 kV及以上电压等级厂站,及各级调度管理机构的光纤通信网络。信息传输实现了光纤化、数字化和网络化。但在配电区域,由于点多面广,只在局部区域内,试点配网、自动化及通信网络建设,难于全面推广。配电区域通信系统一直以来缺乏规划和重点建设,这成为了智能电网建设的瓶颈,制约了配电智能化建设。由于通信技术的进步和发展,为配网智能化建设提供了条件。其中无源光网络技术成熟,新一代宽带无线技术WiMAX已成规模应用,电力线载波采用与正交频分复用技术,能够提高传输带宽和可靠性[1]-[2]。
1 配电区域通信网现状
1.1通信网现状
配电区域通信网主要与配电自动化系统配套建设,由于区域性试点和资金投入问题,缺乏统一的规划,电力通信基础建设薄弱。目前,只在试点区域配电开关房、配电房,采用PON光纤专网为主,中压电力线载波、无线公网(GPRS、CDMA)为辅的通信方式,整个配电通信网络缺乏长远规划。
1.2 配网自动化对通信的需求
配网自动化数据类型主要分为状态、测量和控制信息数据。状态信息是指开关的分合状态、设备运行状态,电网运行状态和故障信息。测量信息是指线路电压、电流以及功率信息等。控制信息指由控制中心下发的遥控、设点等控制命令。由于实现多功能的配电系统信息量大,实时性、安全性要求高,宜采用光纤专网方式通信,提高传输带宽和可靠性,而电力载波、无线公网作为辅助的通信方式组成配网自动化通信网络。
2通信技术
2.1 PON技术
PON是一种点到多点结构的单纤双向光接入网络。PON由网络侧的光线路终端OLT、光分配网络ODN和用户侧的光网络单元ONU组成。OLT设置在控制中心机房,是一个多业务平台,提供面向PON的光纤接口。ONU放在用户设备端侧,提供面向用户的多种业务接入。ODN完成光信号功率的分配,为OLT与ONU之间提供光传输通道[3]。
2.2 无线WiMAX技术
WiMAX是一种无线宽带城域网接入技术,其中物理层和Mac层均基于IEEE 802.16工作组开发的无线城域网技术,能够实现固定及移动用户的高速无线接入。WiMAX网络体系由核心网和接入网组成。核心网包含路由器、服务器、用户数据库以及网关设备,实现用户认证、漫游、网络管理等功能,并提供与其他网络之间的接口。接入网包含基站和用户站,负责为WiMAX用户提供无线接入。WiMAX系统 采 用 了 包 括 正 交频分 复 用 技 术OFDM、多入多出MIMO等多种技术提高网络传输带宽和抗干扰性能[4]。
2.3 电力载波技术
电力载波技术是利用电力线作为传输媒质,通过载波方式传输信号,在35 kV及以上电压等级的输电线路已大量应用,主要承载调度电话、远动和线路继电保护信息。目前,电力线载波通信采用40~500 kHz传输频带,传输速率为几十kbps。目前,宽带电力线通信主要采用OFDM自适应调制解调、卷积编码、信道估计等技术,能够很好地适应电力线信道特性,传输速率也从1 Mbps发展到2、14、45 Mbps,甚至200 Mbps,保证了通信带宽和可靠性。
3通信网组网方式
3.1技术和经济分析
3.1.1 技术性
PON作为光纤通道的接入方式,在传输带宽方面优于WiMAX和电力载波方式。WiMAX和电力载波技术受限于传输介质,虽采用新一代宽带通信技术,其传输速率和PON仍有较大差距。尽管PON网络均为无源器件,由于信号在光纤中损耗较小,传输距离仍达到20 km;无线WiMAX系统具备非视距传输能力,能有效对抗衰减和多径干扰,其理论传输距离可以达到50 km,为保证传输速率和信号质量,覆盖半径一般为几km;电力载波由于受电力线运行方式、状态影响,限制了其运行的灵活性、可靠性。网络安全性方面,PON采用搅动方案实现OLT和ONU间密钥同步和更新;WiMAX通过AES-CCM协议对数据加密封装和EAP协议用户身份认证,实现信息的安全传输。
3.1.2 经济性
PON在传输过程中不含有源电子器件,无需配备电源,维护简单;WiMAX通过无线方式实现宽带连接,不需要铺设线缆,组网速度快,建设成本低;电力载波利用已有电力线缆作为传输介质,不需要架设额外通信线路,且通道可靠性高,抗破坏能力强。由于配电通信网建设覆盖范围广,采用PON网络光纤敷设工程量大,投资高;配电信息点分布多且变化快,拓扑结构不固定,给PON组网带来较大难度,后期运维和故障排查工作量大。而WiMAX和电力载波在投资、组网、施工以及运行维护等方面均具有优势。
3.2通信网组网方式
在实现“三遥”功能的配网自动化覆盖区域内的站点,包括开关所、环网柜、配电房等,需要实现三遥(遥信、遥测、遥控)功能,对通信网络安全性、可靠性和带宽要求高,通信网络宜采用光纤方式,PON系统以其特有的技术优势作为配网自动化站点信息接入手段,能够在较短的时间对配电网区域实现快速覆盖。新建、改造配电线路,可采用光纤复合架空相线光缆;老线路,宜架设全介质自承式光缆或普通光缆。在传输带宽和实时性要求相对较低,只实现“两遥”功能的配网自动化建设范围内的配电信息点,依托变电站已有的通信资源采用电力载波、WiMAX无线通信或无线公网(GPRS/CDMA/3G)是较好的组网方式。
结语
配电通信网是智能电网配电系统应用的重要支持平台,应根据配电网不同区域的发展情况采取不同的通信接入技术进行组网。在主城区或高新区内宜采用PON光纤专网方式满足高智能配电网信息传输需求,而在信息传输带宽、安全性和可靠性需求不高的区域可采用无线专网、电力载波或GPRS/CDMA/3G等无线公网通信方式,这种建设模式既能够实现配电通信网的快速布网,又能够满足智能配网对通信带宽和可靠性的要求。
参考文献
[1] 苗新,张恺等.支撑智能电网的信息通信体系.电网技术,2009.
[2] 李炎.现代通信技术在智能电网中的应用前景.科技创新导报,2009.
【关键词】电力自动化通信技术;信息安全;安全隐患;对策
目前,我国电力自动化通信系统中的信息存在一定的安全漏洞,严重威胁了通信系统信息的安全性,面对这一现状,找出其问题所在,及时采取行之有效的措施加以解决势在必行,它是保证电力自动化通信系统中信息安全的重要手段。
1 电力通信系统安全防护体系
电力通信系统安全防护体系是在电力通信中常出现一些故障等安全隐患的情况下应运而生的,对于电力通信系统而言,其主要作用是预防和处理电力通信系统中存在的安全漏洞。该防护体系改善了电力通信系统管理中的不合理因素,利用其内部的防护技术对电力通信系统中的信心安全进行科学有效的管理。然而其具体所要保护的对象与传统的信心安全工程防护体系存在本质上的区别,电力通信系统安全防护体系,更侧重于管理其内部的相关技术及机制,而传统的信息安全防护体系则主要是对管理设备进行安全防护,从管理侧重点来看,现代信息安全防护体系管理中的特点,现代化的电力通信系统安全防护体系融入了一系列的管理策略及管理理念,降低了其对通信设备的依赖性,使电力通信系统更加科学合理的运行。
2 电力自动化通信系统中存在的安全隐患
电力自动化通信技术在电力企业已经广泛推广开来,它给电力企业带来了一定的发展机遇,但同时也面临着诸多挑战,电力自动化通信技术中的信息安全存在一定的安全漏洞影响了电力通信系统的正常运行,以下是笔者总结的关于电力自动化通信系统中存在的主要安全隐患。
2.1 电力通信系统中心站的安全隐患
中心站是电力通信系统运行的重要组成部分,它是一个集合电力通信系统内部各子站数据的节点,同时也是通信应用系统与外部进行数据收发连接等操作的一个接口,它存在很大的安全隐患,因为一旦有入侵者攻击该节点或者是接口,那么整个通信系统的操作数据就会呈现在入侵者面前,从而无法保证通信系统内部的信息安全。不仅如此,若中心站出现问题,那么通信系统的其他子系统虽然可以正常运行,但是整个电力通信系统却无法正常运行,它们之间属于一种互为连带的关系。中心站是电力通信系统的关键与核心,它的运行安全直接关系着整个通信自动化系统运行的稳定性与安全性。
2.2 电力通信系统无线终端的安全隐患
无线终端是电力通信系统中最基本的构造,它是利用通信系统的子站与中心站之间的相互配合进行通信的,电力通信系统内部有若干条无线终端,然而数据越多,越容易影响电力通信系统的运行,其在运行中也有一些潜在的安全隐患。就电力通信系统中的应用系统来讲,保护系统中的信息安全与该系统的业务其地位是相同的,要提高保护系统中信息的安全性,就要确保电力通信系统的安全访问,要让信息具备一定的识别性,对于应该看到信息的人可以让其随意查看信息,而对于有非法意图者则应该及时拦截,阻止其查看信息,以此来提高电力通信系统的安全性。
3 电力通信系统中保护信息安全的常用方法
电力通信自动化系统运行常出现一些安全漏洞,对于该问题电力企业常用的解决方法就是运用算法加密技术,对通信过程中的发送方要发出的信号进行加密,将其内部数据全部转化成不可识别的密文,当接收方收到文件后运用与之相对应的解密算法将其转化为可识别的明文,如今在电力通信系统中运用的算法加密技术包含两种加密方式,以下是对这两种加密方式的介绍:
3.1 数据加密标准算法
数据加密标准算法简称DES算法,该算法其明文分组长是64bit,密匙长是56bit,该加密方式对明文的处理首先需要一个初始置换IP,利用IP将64bit数据进行重新分组,然后将具有相同功能的数据进行16轮转换,当然每轮在置换或者代换过程中都需要进行精确的计算,当16轮转换后将其输出的数据进行左右分割,并交换次序。其次,当通信系统中的数据调换顺序后在利用一个逆初始置换IP-1,这样就得到了64bit密文,对电力通信系统中的信息就可以进行加密操作了。
3.2 公开密匙算法
公开密匙加算法属于一种非对称性密匙算法,其中包含了两种密匙,一种是公共密匙,另一种则是专用密匙,两者之间有着密不可分的关系,它们之间相互配合才能保证电力通信系统中信息的安全性。电力通信用户要保障信息及专用密匙的安全,就要将公共密匙出去,并且公共密匙只能用专用密匙来解密,具有唯一性。公开密匙算法与数据加密标准算法的最大不同点就是公开密匙算法不需要连接密匙服务器,操作较为简单,简化了密匙管理。
总而言之,两种加密方法存在本质上的区别,在电力通信系统中应选择与实际情况相符的加密方式,从而确保通信自动化系统中信息的安全性。
4 加强电力自动化通信技术中信息安全的对策
4.1 采用先进的防火墙技术
防火墙技术主要是针对中心站所存在的安全隐患设立的,它能够作为不同网络及网络安全域之间的信息出入口,从而全面控制信息的流入与输出,其本身具有较强的功能性及抗攻击性,它主要为电力通信系统中的信息提供安全保障。防火墙中一般包含三种设备,分别是分离器、限制器及分析器,在电力自动化系统中运用防火墙技术能够有效监控电力通信系统的整体运行状况,从而确保电力通信系统的安全运行。在通信系统中设置防火墙,可以实现四个目的,第一,阻止无关人员进行通信系统内部网络,它能够自动阻止非法用户,剔除运行中的不安全服务;第二,它能够防御入侵者侵犯通信系统中的防御设备,具有一定的防御功能;第三,对于一些特殊站点,它能够自动化的限定通信用户的访问,避免非法入侵的现象;第四,其具有一定的监控功能,能够全面监控通信系统运行状况。
4.2 对无线通信终端进行多层次加密
通信网络系统加密一般分为链路加密、端端加密及混合加密三种方式,链路加密是指通过对网络中两相邻点之间的数据进行加密,任意节点与其相邻节点需要具备相同的密码机及密码,端端加密则是通过通信用户双方认同后进行数据加密,混合加密则是将以上两种加密方式结合在一起,实现多层次加密,从而加大对电力通信系统中信息的保护力度。
由于不通电力企业其内部的自动化系统也有所不同,因此在选择加密方式时,要充分考虑通信系统的实际状况,选择合理的加密方式,从而为电力通信系统中的信息提供安全保障。
5 总结
电力通信自动化系统中的信息安全是电力企业尤为关注的问题,它直接关系着整个电力通信自动化系统运行的安全性与稳定性。中心站是通信系统的重要环节,对其内部的信息安全要重点把握,要保证通信系统中的信息安全需要选择适合的加密方式,将其应用到系统中从而提高电力通信自动化系统中的信息安全性。
参考文献:
[关键词]选煤厂;自动化;通信技术;趋势
中图分类号:TD94 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)27-0387-01
目前,自动化和通信技术在我国选煤厂中已经开始应用,相对于传统的方式,自动化和通信技术使选煤厂的生产效率大大提高,经济得到更大的发展。通过计算机自动化配煤装车系统可以看出我国选煤厂自动化和通信技术的现状。
1 计算机自动化配煤装车系统
1.1 计算机自动化配煤装车系统的结构和特点
计算机自动配煤装车系统是由上位机、控制主站、灰分仪、核子秤、电动机和变频器组成的控制网络系统,这种系统的功能更大,能使系统机构的扩展性得到保证,还能使软件平台的建立更完整,接口更具有开放性。
1.2 计算机自动化配煤装车系统的操作方法与应用
计算机自动化配煤装车系统可以通过人工来操作,也可以通过PLC自动操作。输送带的速度快慢决定煤的多少,应计算清楚每分钟输送带运输的煤量为多少,这样能够防止装车煤的数量过多或者太少,提高装车的效率[1]。煤流量的多少如果变化会造成灰分波动,所以要采取措施减小系统滞后。在计算机里面要记录好配煤的参数,配煤人员要对计算机自动设置的配煤参数和方法进行检查和调整,确定没有问题后才可以确认。计算机自动化配煤装车系统能够很好的发挥其功效,使选煤的生产率在很大程度上提高。
通过计算机自动化配煤装车系统可以体现,自动化和通信技术的运用使选煤厂的经济效益更高,发展更快,也可以由此来体现我国选煤厂自动化和通信技术的现状。
2 我国选煤厂自动化和通信技术的现状
2.1 实现自动控制
随着我国社会经济与科学的不断发展,我国工业的发展也非常迅速,通过计算机自动化配煤装车系统我们不难发现,自动化和通信技术在我国选煤厂中已经得到了很好的运用[2]。而且,在很多方面,我国已经实现了对设备的自动控制,比如在线分析仪、在线测灰仪等。
2.2 集中自动化控制系统
在目前我国选煤厂中,集中自动化控制系统已经在很多选煤过程中得到广泛使用,集中自动化控制系统的使用,能够降低选煤过程中损耗的时间和电资源,还能够检测出设备是否发生故障,能够防止设备发生故障所带来巨大影响。我国的选煤厂自动化和通信技术已经得到很好的应用,而且技术水平在世界来说也是处于领先地位,但是在我国选煤厂中很多自动化和通信技术设备都是从其它国家引进的,资金投入多,在这方面,我国还需继续努力研究,自己制造选煤厂自动化和通信技术所使用的先进设备。虽然我国选煤厂自动化和通信技术应经得到很好的使用,但是也或多或少的存在着问题,比如设备的问题,技术上的问题等,在很多方面还需改进。
3 选煤厂自动化和通信技术的主要内容
3.1 选煤厂自动化和通信技术的主要内容
选煤厂自动化和通信技术的内容包含了很多方面,对其进行总结,可以归纳为三个方面,包括自动监督和自动报警、自动检测和自动调节、对生产设备集中或就地控制[3]。对设备进行全面的监控,在监控时,如果发现设备出现任何问题会自己发出报警信号和铃声,这样工作人员就能即使发现并解决问题。自动检测和自动调节,主要是表现在生产工艺的参数方面,对参数需要检测的内容可以进行非常快速准确的检测,然后自动将检测的结构记录下来,并根据检测的结果进行调节,不仅节省时间和人力,还能使工作的效率更高,特别是对于一些非常复杂的检测,如果采用人力自行检测的话,不仅耗时耗力,而且检测的效果也不如自动化检测好。一般调节是比较复杂的,使用自动化技术来对检测进行自动调节,能使原本复杂的事情变得很简单。对生产设备集中或就地控制,可以使检修更加方便,自动化和通信技术相结合运用能够提高选煤厂的生产效率,现在很多行业和企业都使用自动化和通信技术,自动化技术在选煤厂生产中有重要作用,而通信技术也是必不可少的一部分,在迅速发展的社会,通信技术科技早已非常普遍,在选煤厂中运用自动化和通信技术将使选煤厂经济更快的发展。
3.2 自动化和通信技术在选煤厂中的应用
自动化和通信技术在选煤厂中应用广泛,采用自动化技术可以对设备进行控制,将操作预约好之后,使设备进行自动操作,然后采用通信技术将设备自动操作的结果记录到计算机里面,自动化和通信技术在选煤厂中的应用主要包括在集中控制系统中的应用、自动配煤控制系统中的应用等。
4 选煤厂自动化和通信技术发展趋势
4.1 实现参数稳定控制
在我国许多选煤厂都在进行一项重要研究,即参数稳定控制的研究,进行这一研究的主要目的是得到最稳定的控制效果,不仅是在我国,在国外也有很多选煤厂在研究参数稳定最好的控制方法,这是选煤厂自动化和通信技术的发展趋势所形成的。
4.2 视频监控分站技术
视频监控分站技术是指在选煤厂运行的所有设备周围安装监控摄像头,并采用计算机进行视频监控,通过调度室视频对设备的情况进行全面的监控[4]。对一些发生事故次数较多的设备,可以在其周围安装摄像机,将设备工作中的整个过程全面通过摄像机记录下来,然后通过计算机的视频观察出现事故的原因,根据观察的结果采取措施,视频监控分站技术相对于集控系统来说效果更好,而且监控也更全面,在监控时,如果监控到设备出现任何问题,会自动发出报警信号,这样工作人员就可以及时发现并对设备进行检修,避免故障设备造成安全事故。这样能节省更多人力和时间,工作人员就不需要二十四小时观察监控情况,只需要随时巡查就可以确保选煤厂设备的安全性。使用视频监控分站技术将会是选煤厂的通信技术的另一个发展趋势。
4.3 提高测控系统的精度
使用测控系统能使选煤厂的生产效率更高,能促进选煤厂企业的经济发展,测控系统的精确度是非常重要的,如果测控系统的精确度不高,不能进行正确的测控,那么对一些设备是否存在安全隐患也就不能精确测控出来,会影响选煤厂生产的正常开展,另外测控系统的精度不高,测控出来的参数也就会不够准确,以及对其它方面的测控精确度都会有偏差,势必会造成很大的影响,所以,提高测控系统的精度也非常关键[5]。
我国选煤厂自动化和通信技术的发展趋势还表现在对设备的自动化改造、对生产设备的智能操作、系统的兼容性等许多方面,在这些方面还需要再进一步的研究。
结束语
综上所述,本文以计算机自动化配煤装车系统为例,分析选煤厂自动化和通信技术的现状,阐述选煤厂自动化和通信技术的主要内容,提出选煤厂自动化和通信技术发展趋势表现的几个方面,以达到促进我国经济发展的目的。
参考文献
[1] 权明伍.选煤厂计算机自动化配煤装车系统的应用[J].煤炭技术,2013,32(4):110-111.
关键词:EPON;OPLC光缆;通信系统
中图分类号:TN913.33 文献标识码:A 所谓配网自动化就是使用计算机技术、电子技术、自动控制技术、通信技术以及比较新的具有高性能的配电设备等相关技术手段,对配网实行离线以及在线的智能化监控和管理,使配网系统一直处在一种安全、优质、可靠、经济而且高效的运行状态中。以提高供电质量以及供电的可靠性,大大缩短处理事故的时间,缩小停电范围,同时提高系统运行的经济性,减少配网系统运行的维护费用,进而提高经济效益,更好的为用户服务。
一、目前配网自动化系统存在的问题
1光纤的连接方式存在缺陷
采用光纤进行传输的特点是质量稳定,可靠性比较高,而且有较强的抗干扰能力,能自愈,同时支持多种业务、多种带宽以及多种组网结构的通信,但是,因为受到电力网拓扑的限制,已有的光纤通信网大部分是以链网为主,我们通常采用同一条光缆内部的另外两个芯作自愈回路形成一个双纤环网,这种结构网络安全性方面比较差,如果中间部分的光纤路由出现问题,整个通信系统的通信功能就会被迫中断,必须及时检修。
2光端机的连接方式存在弊端
传统的连接FTU的方式是把数据光端机ODT连接成光纤环网,利用FTU的通讯口和TTU或者集中器进行连接,形成一个树枝状串行转发数据的网络结构。但是,FTU并不对数据进行解包操作,它仅仅是传输数据的一个通道。这种通信方式存在明显的弊端:网络结构复杂,每个独立设备的故障都可能会影响总线传输数据,此外,轮询的时间比较长,不能保证数据的实时性。
二、EPON技术简介
EPON集中结合了最佳的网络结构和技术,采用一个点到多个点的结构以及无源光纤的传输方式,在以太网的基础上提供多种业务,已经成为目前一种非常有效的通信方式。
EPON的特点:
1用户和局端之间不需要租用机房、不需要配备电源、也不需要有源设备的维护人员,只有光分路器以及光纤等光无源器件就可以了,正因为如此,EPON可以更多的节约成本;
2EPON在使用以太网传输格式的基础之上,还结合了用户局域网的主流技术,在使用过程中,将两者完美结合,不仅使传输协议转换变得更加简单,还大大降低了成本的投入;
3EPON采用的是单纤波分复用技术,只需要一根主干光纤与一个OLT,而传输距离可以远达20公里。在ONU侧最多可以通过光分路器32个用户进行分送,所以,可以在很大程度上降低OLT与主干光纤的成本;
4上行和下行的速率都是千兆,下行针对不同的用户采用加密广播传输的方式带宽共享,上行则采用时分复用方式共享带宽。这样有效地提高了宽带的速度,在满足客户带宽需求的同时,还可以根据用户的具体需求灵活的动态分配带宽;
5一点对多点的结构形式,只需要增加少量用户侧光纤以及ONU数量就可以对系统作扩容升级,操作方便,而且充分保护了运营商的投资;
6 EPON可以同时传输TDM、视频广播、IP数据,其中IP和TDM数据传输使用以太网的格式,再配合电信级的网管系统,传输质量得到保证。
三、配网自动化通信系统设计的一般原则
1在设计配网自动化通信系统的时候,要充分考虑配电自动化系统的应用功能,合理搭配不同的通信方式,以达到既实用又价廉的目的;
2系统设计应该遵循实用性、可扩展性、先进性以及可靠性原则;
3配网自动化通信系统主干通信网的设计应该与计算机网络相互结合,拓扑结构路径应该最短,配电中断涵盖范围最大化,使其具有很好的扩展性,同时通信速率要高,误码率低;
4支路通信网在设计的时候要结合配电自动化站端系统,在满足相关指标要求的前提下,适当提高通信速率。
四、EPON技术配合OPLC光缆具体应用
1系统结构
在配网自动化系统中,通信网的通信介质要全部使用OPLC光缆,以此来实现系统主站到各个分站、分站再到变电站的联络。其中光通信系统分为两个结构层,第一层是系统主站至分站之间的通信网络,另一层是各个分站至开关站之间的通信网络。
2核心层网络结构
为了在今后能够大范围的使用无源网络设备,让通信系统具备良好的扩展性,核心网络结构层可以使用以太网的连接方式。为了有效的控制收敛时间,减少网络尺寸的影响,可以使用RRPP协议,这个协议是用于以太环网链路层的专门协议,可以有效防止因为数据环路而引起的广播风暴。如果环网中的一条链路断开,它能够迅速的启动备份链路使环网各个节点间的通信及时恢复。RRPP环网是由一个主节点以及多个传输节点共同组成,一般主节点会从主端口周期性的发送HELLO报文,如果在一定的周期内,端口没有收到自己发送的报文,就会认为出现了故障,于是主节点就会自动打开恢复系统正常运转。
3接入层网络结构
接入层网络结构和核心层网络结构使用相同的以太网方式,只是在终端的接口不同。在设计接入层的网络结构中为了增加分站和开关站间通信的稳定性,可以采用EPON双环技术,形成一个双环自愈的网络结构,这样不仅提高了网络的可靠性,还能有效控制多节点和单节点的失效问题,抵抗光纤短路。
五、控制要点以及注意事项
1网络节点的设计
在设置网络节点的时候要注意遵循下列原则:
(1)节点要具备能够迅速升级的能力;
关键词 电话通信技术;电力自动化;遥控设计;模块结构
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)10-0007-02
1 在电力系统应用中电话通信技术的意义
应用自动化设备远程电话诊断遥控装置是目前解决电力自动化生产运行监控和远程维护比较理想的手段,为了使电网与电力调度自动化系统满足安全稳定的运行的要求,当电气设备出现故障时能迅速反应及处理,就需要有安全、讯速、稳定、准确的自动化维护手段,尤其是能够远程诊断、维护、遥控。
电话遥控与常规的遥控方式相比,不需要进行专门的布线,传输通道可共用,其具有突出的优越性。它是利用有线固定电话网络和无线移动电话网络以及用户电话交换网络共同构成。目前几乎没有死角的移动GSM网络十分完善,正趋于完善的联通CDMA网络和城市小灵通的不断发展和推广,不断促进电话有线与无线移动网络达到结合全国各地联网的作用,使其遥控的距离不受限制。灵活方便的GSM,CDMA、小灵通等无线移动短信通信,可不但以跨市、省乃至跨国传送,且每送一条短信息只要1毛钱。因而利用手机短信来实现超远程遥控工业设备及报警是一个非常不错的选择,因为其成本最低也最便捷。
2 远程电话遥控设计与模块结构
1)电话振铃遥控电路采用的技术原理。远端电话控制模块只有对有权电话的振铃信号进行接收,才可以对相应的遥控电路进行驱动,根据要求将相应的状态信息进行回传。拒绝接收无权电话的振铃信号,这种无权信号不能驱动遥控电路。远端电话的振铃遥控使用结合振铃电压、号码过滤器、提取来电显示号码等手段,将几部有权用户的手机与固定电话设置到远端分机模块中,使其电话号码具有“身份证”遥控的功能。(见图1)
图1 振铃遥控电路原理
2)DTMF拨号遥控电路采用的技术原理。DTMF信号最早应用于程控电话交换系统,是一种稳定可靠的实用技术,用来替代传统的脉冲信号。DTMF信号是由低音组(697 Hz,770 Hz,852 Hz,941 Hz)和高音组(1209 Hz,l336 Hz,l477 Hz,l633 Hz)四个音频信号组成的,使用8中取2的方法,在高低两组音频中,分别选取一个音频信号进行复合组成,形成一个有16个编码信号系统。
远端控制模块中的DTMF拨号遥控是指在远端电话控制模块中先对有权电话进行设置,使其电话号码具有“身份证”遥控的功能,当对其拨号验证通过后,对所构成得通信进行自动提示,再进行DTMF编码拨号,对相对应的遥控对象进行驱动。对非有权电话拨号拒绝接听,非有权电话无法进行拨号。(DMTF拨号遥控指令编码方案见表1,电路设计原理见图2)
表1 DTMF拨号遥控指令编码
序号 遥控路别 遥控开启拨号编码 遥控关闭拨号编码
1 第一路开关 1* 1#
2 第二路开关 2* 2#
3 第三路开关 3* 3#
4 第四路开关 4* 4#
5 第五路开关 5* 5#
6 第六路开关 6* 6#
7 第七路开关 7* 7#
8 第八路开关 8* 8#
9 1~8路全部 9* 9#
图2 DTMF拨号遥控电路原理图
3)手机短信遥控电路采用的技术原理。远端电话控制模块的短信遥控技术结合了过滤器、短信内容提取过滤、提取来电显示号等方法。先在远端电话控制模块内设置有权手机号码,让其具备遥控“身份证”的功能,并对遥控指令的短信内容进行预先设置。若预置的短信内容和接收到的短信内容相同,电话号码和指定号码也一致后,则对相应的遥控对象进行驱动,对执行命令信息进行回传。反之,则拒绝执行遥控指令。(见图3)
图3 短信遥控电路原理
4)告警信息采集和回传信息传送原理。远端电话控制程序模块的回传信息传送和告警信息采集为保证适合不同传感器的连接,采用单片机电路。回传报警短信息传送至主站主机和有权电话上。告警与回传电路接口分别用上沿触发(触发电平由低变高0 V-5 V)和下沿触发(触发电平由高变低5 V-0 V)。
3 电话遥控技术在电力自动化中应用
自动化设备实现远程电话遥控是一种处理智能遥控系统、维护远程自动化设备的方法,特别是在能够可靠稳定的运行无人值班站自动化设备运行管理中的运用。电话遥控技术充分适应了电网调度自动化系统和电力企业供电保障系统安全稳定的运行需求。成功应用自动化设备远程电话诊断遥控模块,不仅对当前生产运行监控和远程维护问题进行了有效地解决,还对电力企业在设备自动化管理维护的发展起到了促进作用。电话控制模块拥有安装便捷、造价低、安全可靠、使用简单等多种优点。利用电话及移动网络通道建设安装周期短,振铃遥控没有费用,拨号遥控仅需几十秒,特别是手机短信息灵活方便,可以跨市、省,乃至跨国传送,尤其是利用短信息来实现报警、超远程遥控工业设备更能节省维护费用,可利用住宅电话、办公电话、移动手机,因此用电话进行远程诊断遥控方便、简捷、运行费用低。
4 结束语
电力系统通信技术是紧跟计算机和通信等IT技术的发展而发展的,远程电话控制模块在电力自动化系统中应用能够对自动化设备的缺陷故障进行,能够缩短处理设备故障进行快捷、准确、迅速的诊断和解决,使资源浪费的现象得到降低,对现有通信公网资源进行了充分的利用,对电力自动化系统通信专网建设的成本也得到了相应的降低。此外,还降低人员的劳动强度、车辆的磨损等,减少了自动化设备缺陷处理的维护经费,具有显著的社会效益和经济效益,对远程维护发展有着广阔的应用前景和与时俱进的意义。
参考文献
[1]姚实颖.电力自动化无线通信网络的分析与研究[J].中国新技术新产品,2011(13):13.