電力系統配網自動化通信的網絡安全管理問題

海得爾丁·塔吉丁

（新疆粵水電能源有限公司，新疆 烏魯木齊 830057）

0 引 言

配網自動化系統不僅能實時監控電網運轉情況、快速定位故障及處理電網系統問題，還能有效提高電網的調度自動化水平，為用戶提供更加可靠、高效的電力服務。隨著配網自動化系統的廣泛應用，其通信網絡的安全問題日益凸顯，成為影響電力系統穩定運行的重大隱患。電力系統的配網自動化通信網絡面臨諸多安全挑戰，包括網絡攻擊、數據泄露、設備故障等。這些問題不僅威脅到電力供應的安全性和可靠性，也給電網運營商帶來了巨大的經濟損失和信譽風險。加強配網自動化通信網絡的安全管理，確保電力系統的穩定、可靠運行，已成為電力行業面臨的重要課題。

配網自動化通信技術作為電力系統智能化發展的重要組成部分，主要負責實現配電網的實時監控、控制和信息管理。該技術不斷進步，顯著提升了配網的可靠性、靈活性和經濟性，并以其獨特的優勢，有效支撐了電力系統的穩定運行和高效管理。隨著智能電網技術的發展，配網自動化通信網絡的結構越來越復雜，涉及的技術和設備也日益多樣化。采用無線通信技術提高通信網絡的覆蓋范圍和可靠性，利用光纖通信技術提供高速的數據傳輸能力，互聯網技術實現了遠程監控和管理目標。這些技術的應用不僅增強了配網自動化系統的功能，也提高了系統的操作靈活性和經濟效益。

1 網絡安全的定義

網絡安全是指保護網絡及其可用性、完整性、機密性不受威脅和攻擊的各種技術與政策。網絡安全的核心目標是保護網絡中的信息和資源，防止未授權的訪問、泄露、篡改及破壞，確保信息傳輸的安全性和可靠性。在電力系統配網自動化通信網絡中，網絡安全的重要性不言而喻，直接關系電力供應的穩定性和可靠性[1]。隨著網絡技術的發展，網絡安全面臨的威脅也在不斷變化，包括來自網絡外部的攻擊（如病毒、木馬、黑客攻擊）和內部的威脅（如誤操作、系統漏洞等）。

2 電力系統配網自動化通信的網絡安全管理問題

2.1 多層網絡架構的安全整合問題

在電力系統配網自動化通信網絡中，多層網絡架構是為了滿足不同功能和業務需求而設計的，包括感知層、網絡層、處理層等多個層級。每一層都承載著特定的任務，如數據采集、傳輸處理和應用服務等。然而，各層之間的接口和數據流動增加了網絡的復雜性，為攻擊者提供了潛在的入侵點。再者，不同層級可能采用不同的技術標準和通信協議，不僅增加了網絡管理的難度，而且為安全防護帶來了挑戰。

多層網絡架構需要一個統一的安全策略，但實際操作中，不同層次的安全需求和保護措施往往難以協調一致。例如，感知層的設備資源有限，無法支持復雜的加密算法，而處理層可能需要更高級別的數據保護措施。這種差異導致整體安全策略的制定和執行變得復雜，難以確保全網的安全性。此外，多層網絡架構中的信息交換和控制指令傳遞任務復雜，增加了數據的安全風險，攻擊者可能篡改傳輸的數據或控制指令，影響電力系統的正常運行。電力系統配網自動化通信網絡不同層級的安全風險評估數據信息如表1所示。

表1 電力系統配網自動化通信網絡安全風險評估

表1 展示了電力系統配網自動化通信網絡中不同層級面臨的安全風險評分，評分等級范圍為1～10，其中10表示最高的安全風險。對各層級進行風險評估，可以更有效地識別和針對性地解決安全管理中的關鍵問題，提高整個網絡的安全防護水平。

2.2 高級持續性威脅的檢測與防御

高級持續性威脅（Advanced Persistent Threat，APT）是指長期、持續的網絡攻擊行動，目的是竊取信息或破壞目標系統的高級網絡威脅。APT 攻擊通常由高度組織化的攻擊者發起，使用先進的技術和方法，持續不斷地監控和攻擊目標，直到達成其非法目的[2]。在電力系統配網自動化通信網絡中，APT 攻擊成為了一大安全威脅，工作人員往往難以及時發現和阻止這類攻擊。

APT 攻擊的隱蔽性和復雜性使得檢測與防御變得極其困難。首先，攻擊者會利用各種手段隱藏其攻擊痕跡，如使用加密通信、篡改日志文件等，傳統的入侵檢測系統（Intrusion Detection Systems，IDS）難以有效識別這類攻擊。其次，APT 攻擊通常會利用零日漏洞（即尚未被發現或修復的安全漏洞），這些漏洞的存在進一步加大了檢測和防御的難度。最后，攻擊者會長期潛伏在網絡中，持續監控目標系統的活動，尋找最佳的攻擊時機。這種長期、針對性的攻擊行為會對電力系統的信息安全構成嚴重威脅。

2.3 物聯網設備的安全漏洞

隨著物聯網技術在電力系統配網自動化中的廣泛應用，大量的物聯網設備被部署用于數據采集、環境監測和遠程控制等功能。這些物聯網設備往往存在安全漏洞，成為網絡安全管理中的薄弱環節。首先，許多物聯網設備在設計時未能充分考慮安全因素，導致設備操作系統和應用程序容易受到攻擊。這些設備的處理能力和存儲能力有限，很難支持復雜的安全算法和協議，使得它們容易遭受各種網絡攻擊，如密碼破解、惡意軟件感染以及遠程控制等。其次，物聯網設備往往分布廣泛，設備的更新和維護工作復雜且成本高昂。很多設備在部署后很少進行系統和安全補丁的更新，使得已知的安全漏洞長時間無法修復，為攻擊者提供了可乘之機[3]。最后，物聯網設備之間的通信往往缺乏有效的加密和認證機制，數據傳輸過程中容易被截獲和篡改，從而威脅到整個電力系統的安全、穩定運行。

2.4 數據保護和隱私泄露風險

在電力系統配網自動化通信網絡中，產生和傳輸大量敏感數據是常態，包括用戶用電信息、設備運行狀態和控制指令等，這些數據的安全保護和隱私泄露風險成為了網絡安全管理的重點問題。首先，存儲介質容易受到物理損害或非法訪問，數據備份和恢復機制不健全，一旦發生數據丟失或損壞，恢復難度大，影響電力系統的正常運行。其次，在數據傳輸過程中，如果沒有有效的加密措施，數據在傳輸過程中容易被截獲和篡改，攻擊者甚至可以分析截獲的數據，推斷出電力系統的運行狀態和控制邏輯，造成更大的安全隱患。最后，對數據訪問的控制不嚴，未經授權的用戶可能通過網絡攻擊獲得敏感數據的訪問權限，導致用戶隱私和企業機密的泄露。

2.5 安全政策和標準的落實

在電力系統配網自動化通信網絡的安全管理中，制定與執行安全政策和標準是保障網絡安全的基礎。實際操作過程中，安全政策和標準在落實方面臨著諸多的難題。首先，安全政策和標準的更新速度往往跟不上技術發展的步伐。隨著新技術的不斷涌現，如物聯網、云計算等，原有的安全政策和標準可能不再適用，需要不斷修訂和更新。然而，這個過程耗時且復雜，導致在一段時間內，電力系統的配網自動化通信網絡可能處于無法完全依靠現有安全政策和標準保護的狀態。其次，安全政策和標準的執行力度不足。即便制定了嚴格的安全政策和標準，如果缺乏有效的執行機制和監督措施，這些政策和標準就很難在實際操作中得到充分執行。在一些情況下，由于資源限制、技術條件或是人為因素，安全政策和標準的執行可能會被忽視或是敷衍了事。最后，安全政策和標準的有效落實需要所有參與者共同遵守與執行，這就要求對所有相關人員進行充分的安全意識和技能培訓。然而，培訓工作往往需要投入大量的時間和資源，而且要確保培訓內容與實際操作緊密結合，提高培訓的有效性，這在實際操作中是一項不小的挑戰。

3 電力系統配網自動化通信的網絡安全管理對策

3.1 構建分層防御體系

構建分層防御體系是加強電力系統配網自動化通信網絡安全管理的重要做法之一，該體系在不同的網絡層面部署多種安全措施，形成多層次、全方位的防御機制，從而有效提高網絡的安全性。分層防御體系通常包括物理層、網絡層、應用層等多個層面的安全防護。

在物理層，嚴格控制數據中心、服務器及通信設備的物理訪問頻率，防止非授權人員進行物理入侵，保護網絡硬件不受損害[4]。同時，應用環境監控設備，如視頻監控、溫濕度監測等，提高硬件運行環境的安全穩定性。網絡層的防御主要關注網絡訪問控制和數據傳輸安全。部署防火墻、入侵防御系統（Intrusion Prevention System，IPS），監控和控制網絡流量，識別并阻止潛在的攻擊和威脅。在應用層嚴格控制應用訪問權限，用戶只能訪問其授權的資源。實施多因素認證，增加身份驗證的復雜度和安全性。同時，對應用程序進行定期的安全審計和漏洞掃描，及時發現并修復安全漏洞，防止被利用執行惡意操作。

3.2 引入先進的威脅檢測技術

隨著網絡攻擊手段的不斷進化，傳統的基于特征的威脅檢測方法已難以滿足安全需求。采用蜜罐技術、人工智能（Artificial Intelligence，AI）和機器學習（Machine Learning，ML）技術，能夠更有效地識別和響應未知威脅與零日攻擊。蜜罐技術本質上是一種欺騙攻擊方的技術，布置一些作為誘餌的主機、網絡服務或者信息，誘使攻擊方實施攻擊，從而可以對攻擊行為進行捕獲和分析，了解攻擊方所使用的工具與方法，推測攻擊意圖和動機，進而清晰地了解與掌握安全威脅，提前采取措施，增強系統的安全防護能力。應用AI 和ML 技術，威脅檢測系統能夠自動學習和適應新的威脅模式。進行數據分析和學習，AI 和ML技術能夠不斷提高其識別能力，有效減少誤報率和漏報率。此外，這些技術還能幫助安全分析師快速分析和響應安全事件，顯著提升安全操作的效率。

引入這些先進的威脅檢測技術和安全工具，能夠深入分析復雜的數據集，識別出潛在的攻擊模式和威脅[5]。例如，使用深度學習技術分析網絡流量，即使攻擊者使用了高級的逃避技術，也能夠識別加密流量中的惡意活動。此外，引入沙箱技術作為威脅檢測的一部分，能夠在一個隔離的環境中執行可疑文件或代碼，觀察其行為，從而無風險地識別惡意軟件。為了最大化這些先進威脅檢測技術的效果，將它們集成到現有的安全架構中，形成一個協同工作的安全防御系統。這要求安全團隊不僅需要具備使用和管理這些技術的技能，還需要分析和靈活應用收集到的威脅情報，快速準確地響應潛在的安全事件。先進威脅檢測技術的應用效果評估如表2 所示。

表2 先進威脅檢測技術的應用效果評估

3.3 加強物聯網設備的安全管理

在電力系統配網自動化通信網絡中，物聯網設備扮演著至關重要的角色，它們的安全管理直接關系到整個網絡的安全性。加強物聯網設備的安全管理，首先需要對所有設備進行安全評估，識別和評估每個設備可能存在的安全風險。其次，對于已識別的安全風險，需要及時采取相應的安全措施加以解決。定期更新設備固件和軟件，修補已知的安全漏洞。再次，為了防止設備被惡意軟件感染，應該在設備上安裝防病毒軟件，并定期進行安全掃描。最后，加強物聯網設備的安全管理還需要建立一個安全監控系統，實時監控設備的運行狀態和網絡通信情況。部署IDS 和安全事件管理系統，及時發現和響應安全威脅，防止安全事件的發生。同時，還需要對操作人員進行安全培訓，提高他們的安全意識和操作技能，確保在日常操作中能夠遵守安全操作規程。

3.4 實施數據加密與訪問控制

為了保護電力系統配網自動化通信網絡中傳輸和存儲的數據安全，實施數據加密與訪問控制是一項基本且重要的做法。數據加密可以確保數據在傳輸過程中即使被截獲，也無法被未授權的第三方讀取。應用強加密算法對傳輸的數據進行加密，是保護數據不被泄露的有效手段。此外，對存儲在服務器和設備上的敏感數據也要實施加密處理，防止數據在物理訪問時被竊取。

訪問控制是限制對數據和資源訪問的另一個重要策略。實施基于角色的訪問控制（Role-Based Access Control，RBAC）策略，可以確保用戶根據其角色和工作需要獲得相應的數據訪問權限。這意味著只有經過授權的用戶才能訪問特定的數據和資源，從而有效防止未授權訪問和數據泄露。實施數據加密與訪問控制還包括對所有訪問行為進行審計和監控，記錄和分析訪問日志，可以及時發現非授權訪問嘗試和內部的不當行為，及時采取應對措施，避免出現安全事件。同時，這也有助于在發生安全事件時進行事后分析和追蹤，提高數據安全管理的透明度和可追溯性。

3.5 完善與執行嚴格的安全策略和標準

為了保障電力系統配網自動化通信網絡的安全性，必須完善與執行嚴格的安全策略和標準。首先，需要根據當前的網絡架構、業務需求以及面臨的安全威脅，制定全面的安全政策和操作標準。這些政策和標準應涵蓋數據保護、訪問控制、設備安全、網絡安全及物理安全等各個方面，確保每個層面都有明確的安全指導原則和操作流程。其次，嚴格執行安全策略和標準，這不僅需要在技術層面部署相應的安全措施，如加密技術、訪問控制系統等，還需要建立嚴格的監督和審計機制，定期檢查安全策略和標準的執行情況。最后，為全面落實安全策略和標準，需要組織相關的宣傳和培訓活動，促使工作人員充分掌握且遵守這些安全策略和標準，在日常工作中自覺完成安全防護工作。

4 結 論

電力系統配網自動化通信網絡的安全管理問題日益凸顯，涉及技術、管理、法規等多個方面。隨著技術的進步和安全威脅的不斷演變，安全管理也應不斷適應新的發展需求，采取更為高效、先進的管理措施。只有這樣，才能確保電力系統穩定運行，保障國民經濟和社會穩定，更好地服務于社會經濟的持續發展，構建一個更加安全、高效、綠色的能源系統。