数字化变电站继电保护以及远方操作的信息安全及防护研究

摘要

随着我国经济建设步伐的加快，电网的规模也在成倍的增加。电网规模的快速增加必然带来电网运行方式的频繁调整，继电保护装置操作工作量迅速增加。在这种形势下，传统的对继电保护装置的就地停电操作模式显然必须由一种更先进，更智能的方式取代，才能适应智能电网以及数字化变电站建设的发展。面对继电保护就地操作工作的巨大压力，继电保护的远方操作控制成了必然发展的趋势。这将大大降低变电站操作人员的工作压力，提高变电站运行效率和自动化水平。但是继电保护一旦实现远方操作，势必造成继电保护装置中重要信息全部暴露于通信网络。同时，近几年因网络攻击导致的电网事故频繁发生，因此受到信息安全的忌惮，继电保护远方操作尚未能大面积推广。
　　本研究对继电保护远方操作的内容进行了描述，对实现继电保护远方操作所面临的网络安全问题，进行了详细的分析，并提出相应的防护策略。然后把变电站内外发起的涉及继电保护装置运行变更及维护的所有操作统一纳入严格的闭环业务管控。并提出了调控中心统一签发远方操作操作票，变电站继电保护操作信安模块（SOMR）惟一执行的闭环监管机制，对操作票下达的流程，以及远方操作继电保护在线管控的流程进行了详细的设计。同时为了防止变电站过程层原始数据遭受破坏，提出了现条件下变电站过程层与 SMV原始报文安全传输的网络攻击检测与取证策略；并在变电站建立就地 SMV网络攻击检测取证模块（SVDE），并结合工程实际设计了多重检测算法，最后利用OPENT网络仿真软件对SVDE模块传输的实时性进行了仿真验证。本文针对数字化变电站继电保护以及远方操作的信息安全及防护研究，对未来继电保护远方操作的实现以及数字化变电站的建设有一定的意义和价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2课题研究现状

1.3 论文的研究内容和结构安排

第2章 变电站继电保护远方操作信息安全及防护策略

2.1继电保护远方操作的内容

2.2实现继电保护远方操作面临的网络安全威胁

2.3变电站外围及各层对继电保护的信息安全威胁分析

2.4变电站及继电保护信息安全防护策略

2.4本章小结

第3章 面向信息安全的继电保护远方操作闭环管控关键设计

3.1面向PTA与DTA的网络攻击及防御分析

3.2远方操作防御系统整体架构

3.3远方操作操作票及安全操作设计

3.4信安模块对继电保护的操作

3.5本章小结

第4章 变电站过程层与SMV 安全传输的网络攻击检测与取证设计

4.1过程层网络信息攻击分析

4.2 SVDE模块及功能

4.3面向网络攻检测取证与检测关键算法

4.4 本章小结

第5章基于SVDE的数字化变电站仿真

5.1 OPNET 仿真技术

5.2变电站数据流分析与信息建模

5.3变电站通信网络仿真模型的建模

5.4网络仿真场景建模

5.5仿真结果分析

5.6本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录I