无线通信技术在变电站应用的安全性探讨

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【摘要】无线通信技术（Wirelesscommunication）是当前利用电磁波信号所具有的自由空间中的传播特定而进行信息交互的一种现代化、智能化通信方式。变电站则是改变电压的场所，通过升降电压来实现电能的输送。既往变电站采取的信息交互为有线通信，但是随着智能变电站的建设，有线通信已经无法满足实际工作要求，所以关注目光集中于无线通信技术。本文从安全性角度对无线通信技术在变电站的应用展开研究，以为智能变电站建设提供帮助。

【关键词】无线通信技术；变电站；安全性

前言

无线通信技术具有覆盖范围广、接入点多、投入及维护成本低、扩展性好等特点，相较于传统的有线通信具有着无与伦比的优势。然而，现有研究成果中鲜少涉及无线通信技术在变电站应用的安全性分析，使得研究领域尚存在着较大的空白之处。本文此次围绕该命题展开的研究一方面可丰富现有研究体系内容，另一方面可为智能变电站的建设提供指导，无疑具有重要的研究价值和现实意义。

1无线通信技术在变电站的应用

随着互联网技术的快速发展，变站点日常业务内容发生了质的改变，要求变电设备信息采集、周围环境视频监控、现场检修与协同调试、移动巡检、分布式在线监测、应急通信对于通信覆盖提出的要求与日俱增。为此，变电站必须使用综合自动化无线组网方案以满足上述业务开展需求。具体方案内容如下：通讯线路采用光纤传输并接入到已有光纤网络，在智能控制、信息采集、应急通信环节中采用无线通信技术，并提供多个无线接入设备，促使变电站工作者能够随时访问变电站网络中的各个组成部分。目前无线通信接入技术包括通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService，GPRS）/码分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA）、ZigBee技术（IEEE802.15.4标准）、WiFi技术（IEEE802.11X标准），基于变电站的特殊性要求（安全性、可靠性），WiFi技术无疑为最佳方案[1]。鉴于变电站电磁辐射强，所以选取的网络为无线网格网络，利用点对点的网状拓扑结构进行组网运行。在频率选用上，目前包括2.4GHz和5.8GHz两种，由于前者为国内的通用频率，使用过程中势必会受到多种设备的干扰，所以将5.8GHz作为无限频率，以最大程度上提高变电站无线通信技术的抗干扰能力。网络设计上包括终端层、接入层、分布层三层，为了实现无线通信技术覆盖整个变电站，户外访问接入点（AccessPoint，AP）至少为6个，即：变电站四个方向各1个、进站口、消弧圈各1个。室内则视变电站数量设定，但必须保证每个变电站有1个。利用3个无线控制器（WirelessAccessPointController，APC）将各个接入点接入到无线路由器中，路由器采取1＋1备份模式[2]。

2无线通信技术在变电站应用中安全性分析

无线通信技术无论是在变电站还是其他领域，应用过程中安全性均包括访问控制以及保密性两方面内容。如果变电站敏感信息在无线传输过程中没有进行加密或者是加密级别相对较低，势必会导致敏感信息存在着容易被窃取、篡改的可能，继而造成变电站的误动、拒动。为此，智能变电站建设过程中已经普遍采取了以下几种措施以提高无线通信技术应用的安全性。具体包括跳频技术Frequency-HoppingSpreadSpec-trum，FHSS），在收发两端分别设定了特性形式的窄频载波来进行敏感信息的传输，从而保证了变电站敏感信息传输的安全性，大幅降低了黑客、不法分子窃取、篡改的成功率。另外，在变电站无线通信网络之中设定了严密的用户口令以及认证措施，只有取得了访问控制权限的访问者才能够进入到变电站网络之中访问。同时，由于变电站中工作岗位较多，相应级别的工作人员在信息获取上存在着明显的差异性。所以本文指出，即使同为变电站的工作人员，但是应充分考虑其岗位特殊性赋予其访问权限，只有具有中高级权限的工作人员才能够访问敏感信息。第三，在无线通信应用时需要附加第三方数据加密方案，促使数据传输过程中被窃取后也无法从中解析出有用的信息。通过实施上述几种手段，变电站的无线通信技术安全性必将得到大幅提升，并且上述安全手段已经在诸多领域、大中型企业中得到了广泛的应用并经过了长期实践检验，无论是有效性还是真实性均处于较高水平，能够满足智能变电站工作需求。此外，变电站在实施升降电压时将会产生强烈的磁场波动，容易对无线通信造成影响，使得其应用的安全性降低，所以必须纳入无线通信技术应用的考虑范围。一般情况下变电站内的电磁信号频率多在50Hz，波长为103km，容易消散于空气之中，在经过10m的空间传输下，220kV变电站的电磁场信号强度能够降低至0.5μT，并不会对其他设备以及无线通信带来明显的不良影响[3]。同时，变电站内和谐波、放电、操作电弧都有可能成为电磁信号干扰源，但其频率无逻辑的分布于103~106Hz之间。当前我国变电站选用的频率波段为5.8GHz，显著高于变电站内电磁信号波及范围，故并不会对无线通信带来任何影响，安全程度得到了强有力的保障。

3无线通信技术在变电站应用中的优势

通过上述分析可知，无线通信技术在变电站应用中具备了较高的安全性，使得其具有变电站中推广使用的可行性。本文在此进一步对其优势做出分析，内容总结如下：（1）便捷性。既往有线通信并不能够实现覆盖整个变电站，使得其存在着部分死角范围。而无线通信技术则有效的回避了该不足之处。通过户外以及户内的无线接入点能够在变电站的任何位置、任何时间利用无线网络进入到变电站中枢系统之中，及时获取相应信息，为故障排查、设备信息运转状况的及时掌握提供了有力的保障。（2）设备安装的快捷性。无线通信设备对装置的依赖性相较于有线通信而言处于偏低水平，在组网过程中避免了穿墙操作或者是布线的繁琐操作，使得整个工程量明显降低，提高了安装工作的效率[4]。（3）投资少。无线通信技术在组网过程中需要的资金量较大，但是却节约了布线的费用，并且相较于有线通信设备维护的繁琐性，无线通信后期维护较为简便，后期的投资回报明显高于后者，投资回报性较好。

4结论

综上所述，变电站在运用无线通信技术时不可避免的存在着访问控制以及保密性两方面威胁，通过利用跳频技术、定严密的用户口令以及认证措施、附加第三方数据加密方案将能够明显提升其应用的安全性，加之该技术具有便捷性、设备安装的快捷性、投资少的特征，值得在智能变电站建设中推广使用。

参考文献

[1]王正万.基于WSN的几种短距离无线通信技术应用分析[J].数字技术与应用，2014，10（02）：23~24.

[2]汪黔疆.无线通信技术在配电自动化系统中的应用前景分析[J].数字通信世界，2014，14（07）：1~4.

[3]马跃军，翟伟杰，翟文博，等.浅析短距离无线通信在变电站中的应用与发展趋势[J].电子世界，2016，25（15）：64~65.

[4]张美兰，蔡新源，王晓飞.基于WirelessHART协议的工业无线通信技术安全性分析[J].信息安全与通信保密，2016，16（09）：44~45.

作者：樊磊 单位：国网山西省电力公司信息通信分公司