网络安全对电力系统影响分析

网络安全对电力系统影响分析

发表时间：2018-09-18T19:02:24.907Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：肖振华徐星江天山

[导读] 摘要：近年来，随着电力系统和通信网络技术不断发展，技术不断革新使得传统的电力连锁故障阻碍了电力网络的发展。

国网江西省电力有限公司萍乡供电分公司江西萍乡 337000

摘要：近年来，随着电力系统和通信网络技术不断发展，技术不断革新使得传统的电力连锁故障阻碍了电力网络的发展。当前经济快速发展，使得我国对于电力的需求量不断增加，因此电力系统将会面对新时期的考验。从不同的电力系统的研究来看，采用一些策略可以有效降低网络安全事故的发生率。网络安全是电力系统安全的重要方面，网络攻击对电力信息基础设施和电力基础设施都可能造成不同程度的破坏，网络安全对电力系统造成的影响有其自身特点。本文介绍了电力系统面临的网络安全隐患问题，阐述了网络安全对电力信息系统的影响，说明了网络安全对电力系统影响的分析方法。

关键词：网络安全；电力系统；影响

1电力系统中的网络安全隐患问题

1.1电力系统信息设施具有脆弱性，首先电力系统信息设施存在系统漏洞，系统漏洞是指计算机系统在硬件、软件、协议设计与实现过程中，或系统安全策略上存在的缺陷与不足。非法用户可利用系统漏洞获得未授权的资源访问或者资源篡改。电力系统中的各类电力监控系统、SCADA系统中的工作站及服务站、智能电子设备等采用计算机系统或者嵌入式系统，所以针对常规计算机的病毒及木马对于同样可以感染电力通信系统。其次，传统意义上的网络安全防护技术在电力通信系统中未必能起到很好作用，因为电力PLC和SCADA系统在设计之时并未考虑安全因素，大多是PLC设备不具有密码加解密功能模块，限制安全机制作用的发挥，并且智能电网的逐步发展给电力系统网络安全工作带来新的挑战，智能电网要求智能电表与电力系统之间进行通信，而如果智能电表被攻击，则很有可能通过多种攻击方式攻陷电力信息系统。

1.2电力系统基础设施与信息设施之间的依赖性，电力基础设施也称为电力一次系统，由发电、输电、变电等设备组成，信息基础设施又成为电力二次系统，主要包括电力通信数据系统及电力监控系统，信息基础设施是为了提高电力系统运行的安全可靠而进行建设和发展的。电力网络安全问题对电力基础设施的影响程度取决于电力基础设施对信息设施的依赖程度，信息设施存在于发电监控系统、变电自动化系统、电力数据采集与监控系统、能量管理系统中，如果电力信息设施出现了网络安全问题，发生了电力数据的篡改或者破坏，则信息系统可能会对电力基础设施的运行控制起到相反作用。电力信息设施服务于电力基础设施，电力基础设施也对电力信息设施具有较强依赖性，这种依赖性将信息安全问题对电力系统的影响放的更大。

1.3网络安全对电力系统有其自身特点，如果电力系统发生网络攻击事故，该事故作用于信息基础设施，其是否能影响到电力一次系统正常运行，能够造成电力一次系统元器件故障，能够造成多大范围的元器件故障，网络攻击严重性较难判定，同时网络攻击具有隐蔽性强、攻击代价小的特点。

2网络安全对电力系统连锁故障影响

由于网络理论比较复杂，其网络的节点重要程度先得非常重要，可以使用介数特征或者用度数来表征，但是由于电力通信、网络调度中心节点地位特殊性其仅仅作为最短路径的终点和起点，并且没有任何最短路径，因此在调度中心的节点介数为0。在计算的过程中对于网络介数的算法进行了修改，即从调度中心仅仅只能作为最短路径的起点或者终点。电力一次性网络中期关于介数的算法并为改变，分别对计算机电力网络和通信网络的各个节点介数与度数排列顺序。电力网络和通信网络按照度数排列对应，被称为度数与度数对应；电力网络和通信网络按照介数的大小排列一对一对应，称为介数与介数对应；电力网络节点，按照介数大小排列，通信网络按照度数大小排列，然后按照各自从大到小顺序一一对应，称之为介数与度数对应。通过仿真实验，电力系统与网络系统之间相互作用，使得其对连锁故障之间产生巨大的影响。度数与度数、介数与度数可以很好的解决连锁故障的大规模停电问题，这两种方法具有其重要的表征特性，随着信息节点的度数不断增大，信息更加容易被传播出去，从而减少了信息的拥堵发生概率。介数与度数对应方式下较之度数与度数对应方式其大规模停电概率更小，从研究不同网络交互影响，电力网络的节点介数较之度数更加表征其重要性。在复杂的网络之中，较之介数最高的电力网络节点相连的输电线路，其线路的介数往往是最高的。

3网络安全对电力系统影响分析

随着电力系统自动化水平的提高以及各种电力智能终端的接入，电力系统在信息采集环节、传输监控环节等均存在不同程度的安全隐患。电力系统信息设施作为一个复杂网络，其单个元器件的脆弱性可能导致整个信息系统的安全性受到极大影响，进而引发信息系统级联失效问题。电力基础设施和信息设施之间的依存关系。分析网络攻击对于电力基础设施的影响首先需要找到网络安全可以通过信息域边界影响电力物理设施的途径，确定两者之间的契合点。网络攻击利用的电力系统漏洞不同，对于电力信息系统的影响程度不同，进而对电力基础设施的影响不同，网络攻击后果难以量化，网络攻击对电力系统的影响需要通过建模来深入分析。

网络安全对电力系统影响的分析可以概括为三分阶段：（1）网络安全事故作用于电力信息系统个别元件，引发了信息系统其他元件失效。（2）信息系统内部故障引发了与信息系统直接相连的电力基础设施元件失效。（3）网络安全事故电力基础设施元件失效引起电力系统内部故障。针对第一阶段和第二阶段网络事故影响，可以通过信息系统级联失效模型进行分析，从信息系统可能遭受的网络安全攻击入手，结合信息设施工作原理，利用概率论研究是已失效对象引起其他元件失效的过程，通过分析电力基础设施对信息设施的依赖程度，确定已失效元件作用于电力系统基础设施的概率。第三阶段网络事故引起电力一次系统元件失效后，可能造成电力系统线路断开、电力厂站负荷篡改等后果，必然引起电网潮流重分配，这种情况下分析网络安全事故的影响需要引入合适的电力系统连锁故障仿真模型。复杂网络OPA模型是综合考虑连锁故障和电力系统演化而提出的一种简化的连锁故障和大面积停电模拟模型，该模型通过研究电力负荷变化模拟事故对电力系统连锁故障、电力发电能力、电力传输等影响。

4结语：

电力系统基础设施是提供公共用电服务的物质工程设施，随着信息技术的发展，现代计算机及通信技术逐步成为支撑电力系统基础设施正常运行的重要环节，未来电力系统的发展是电力设施与信息基础设施共同建设的过程。网络安全是随着信息化技术发展而出现的，是信息化建设的严峻挑战，网络安全问题指基于恶意原因，利用信息化基础设施漏洞、网络漏洞及安全缺陷对系统进行网络攻击非法获得资源的行为。电力设施也是世界各国军事打击的重点目标，是网络攻击的主要对象，网络安全问题已经成为电力系统面临的严重威胁。