风电场电力监控系统网络安全防护措施优化.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 13 风电场电力监控系统网络安全防护措施优化 石泓韧 颍上三峡新能源风力发电有限公司,安徽 颍上 236200 摘要:摘要:在当前社会发展的进程中,风电场作为从事电力生产的作业场地具有至关重要的地位,然而,为了满足社会对电力的紧迫需求,风电场的规模和数量通常相当庞大,因此其管理难度也相应增加。同时由于各个风电场之间存在着相互独立,缺乏联系,且地理位置分散等问题,使得风电场的调度与监控成为一项非常困难的工作。在跨区域的多个风电场中,各风力发电企业和风机制造厂商正在兴建集控中心,以实现集中接入和管控,然而,由于网络侵入集控中心,风电机组大规模脱网事故的风险增加,这对电
2、力系统的安全稳定运行产生了不利影响。关键词:关键词:风电场;电力;监控系统;网络安全;防护 中图分类号:中图分类号:TM614 1 风电场电力监控系统网络安全风险分析 1.1 集中控制与远程运维风险 相较于传统的发电企业,风电场的个体规模相对较小,且其地理位置通常位于偏远的郊区或山区,因此现场维护人员的配备存在不足之处。由于缺少统一集中的监控管理平台,风电场无法实现无人值守,也就不能有效地保证运行可靠性,从而影响了整个风电场的经济效益。为了降低维护成本,一些风电企业正在兴建集控中心,该中心将通过连接多个风电场生产控制大区,实现对场站的监控系统和功率预测系统的远程监视控制。在这种情况下,如何保障
3、运行中的设备能够安全可靠地运行是摆在每个运维人员面前的重要课题。在风电场中,设备制造商可以通过互联网远程维护生产控制大区系统和设备。在风电企业中,集控中心和风电场监控系统的网络连接方式和安全防护措施存在较大差异,缺乏相应的标准规范,导致普遍存在安全防护措施不足的情况。另一方面,由于集控分区内分布着多个独立运行的风电场,各风电场之间相互联系紧密,且多为分散式接入模式,因此其内部网络结构复杂、通信协议多样。在安全分区方面,一些风电集控中心与风电场内管理信息大区相连,而另一些则直接与站端生产控制大区相连。另一方面,由于风电设备数量大,分布广,且大部分风机均为单机运行,因此对接入集控中心的设备进行了分
4、级保护设计。在网络通道上,部分集控中心与风电场的通信网络采用企业自建的光纤专网,而另一部分则通过租用移动运营商的专用 VPN 或电力专用网络,同时也存在一些企业使用公网进行传输的情况。另一方面,部分风电场内部集控中心之间没有实现互联互通,且大部分风机都安装了独立于集控中心的安全装置。当风电场的生产控制大区直接通过非电力专用网络与集控中心相连时,存在未采用有效的加密认证、访问控制等防护措施的情况,从而导致生产控制网络受到入侵,控制指令和数据遭到篡改的威胁。因此,为保证集控区运行安全,需采取必要的安全策略对其实施保护。此外,由于部分风电场设备存在多网卡跨接调度数据网和集团集控专网的问题,外部网络进
5、入调度数据网进行攻击的可能性变得增加。另一方面,通过网络接入和控制多个风电场生产控制系统,集控中心实现了远程对风机监控系统的控制功能。一旦黑客攻破集控中心,攻击者很容易使用控制指令关闭其管辖的所有风电场,从而导致风电大规模脱离网络。此外,部分风电运维人员或设备厂家采用远程互联网运维软件,直接对风电场监控系统进行故障处理、程序升级等维护操作,导致生产控制系统与互联网相连,从而使控制系统完全暴露于互联网之中。这些情况都可能导致风电场内出现信息泄露问题。部分风电场集团公司总部或第三方机构存在绕过电力专用隔离装置直接维护风电场数据采集设备的情况。另外,部分风电运维管理人员不具备相关专业知识,无法对其所
6、属的风电场内各电气设备运行情况进行实时掌握,导致出现一些人为错误。在远程运维的过程中,一旦运维人员的账户被盗用、误操作或非法操作,都可能中国科技期刊数据库 工业 A 14 对风电场和区域电网的网络安全构成潜在威胁。1.2 终端网络接入安全风险 由于风电场的覆盖面积较大,相邻风机之间的距离通常较远,因此风机之间形成了多个局域环网,这些环网与控制室总控和监控主机之间进行通信。由于风电机组分布在远离变电站且相对分散的地方,使得局域环网上设备众多,各节点间相互独立。由于缺乏必要的身份验证、数据加密和访问控制等网络安全防护手段,风机之间无法通过光纤交换机进行互联。在运行过程中,由于受地理位置影响或外界因
7、素干扰,会造成设备故障或者系统异常,导致整个风电机组不能正常工作,甚至引发安全事故。在部分风机与站控层的监控主机进行无线通信时,未遵循相关规定设置安全接入区,并未实施认证加密、访问控制等安全措施,这可能导致假冒/非授权无线终端接入、无线通信被劫持、窃听,从而遭受指令篡改和网络侵入的潜在风险。目前,风机采集系统的网络接入方式缺乏标准化的安全防护要求,从而存在一定的安全风险。一旦风机就地控制终端被攻破,风电场升压站监控系统、AGC、AVC 等所有站内监控系统将直接接入风电场站控层网络,实现直接访问;当风电机组发生故障时,通过现场总线或者以太网与其他设备进行通信,实现对整个电网运行状态和相关信息的监
8、视。在风电场风机就地控制终端上传中控室的无线专网方式下,一旦数据被截获,就有可能实现对风机监控系统的控制。1.3 安全应急 主要存在以下安全隐患:缺乏完善的安全应急预案和充分的应急演练,导致在面对真实的网络安全入侵攻击时,难以形成有效的应对措施,从而使得网络安全事件的后果进一步扩大;由于缺乏全面、有效的安全监测技术措施与手段,安全态势感知及监测预警能力不足,导致无法及时发现网络安全威胁并采取应急处置措施,从而引发电力监控系统被入侵后的广泛攻击扩散和深度破坏,最终导致电力事故的发生。2 系统安全管理思路及建议 2.1 风险防控(1)实施主机的防控措施。通过对用户权限和设备使用状态的分析,制定针对
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