摘要：文章認(rèn)為智能電網(wǎng)的信息安全問題必須在智能電網(wǎng)部署的過程中充分考慮。智能電網(wǎng)的信息安全主要包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全及備份恢復(fù)等方面；智能電網(wǎng)還會(huì)面對(duì)由多網(wǎng)融合引發(fā)的新的安全問題，如智能電網(wǎng)感知測(cè)量節(jié)點(diǎn)的本地安全問題、智能電網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)的傳輸與信息安全問題、智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全問題。文章基于智能電網(wǎng)在信息采集、信息傳輸和信息處理3個(gè)層面所采用的信息安全技術(shù)，指出未來智能電網(wǎng)將會(huì)融合更多的先進(jìn)的信息安全技術(shù)，如可信計(jì)算、云安全等。

　　通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將能源資源流通的各個(gè)環(huán)節(jié)、終端用戶的各種電氣設(shè)備和其他用能設(shè)施連接在一起，通過智能化控制，提高能源利用效率和保障能源供應(yīng)安全，這就是智能電網(wǎng)思想的起源。

　　關(guān)于智能電網(wǎng)，目前國際上尚無統(tǒng)一明確的定義。美國電力科學(xué)研究院將智能電網(wǎng)定義為：一個(gè)由眾多自動(dòng)化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，以有效和可靠的方式實(shí)現(xiàn)所有的電網(wǎng)運(yùn)作，具有自愈功能；能快速響應(yīng)電力企業(yè)業(yè)務(wù)需求；具有智能化的通信架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、安全和靈活的信息流管理，并為用戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)的電力服務(wù)。

　　智能電網(wǎng)是一種高度自動(dòng)化的數(shù)字化電網(wǎng)。位于其中的用戶端以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，采集到的雙向功率流信息貫穿在整個(gè)發(fā)、輸、配、用過程當(dāng)中。智能電網(wǎng)在開放系統(tǒng)和共享信息模式的基礎(chǔ)上，可以通過寬帶通信系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)以及分布式智能設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中各部門的協(xié)調(diào)和實(shí)時(shí)互動(dòng)，以及實(shí)時(shí)市場(chǎng)化交易，以達(dá)到優(yōu)化電網(wǎng)的管理和運(yùn)營(yíng)目的。

　　整合后的智能電網(wǎng)的體系架構(gòu)從設(shè)備功能上可以分為4個(gè)層次，分別是基礎(chǔ)硬件層、感知測(cè)量層、信息通信層和調(diào)度運(yùn)維層[4]。

　　(1)基礎(chǔ)硬件層

　　基礎(chǔ)硬件主要分布在“發(fā)、輸、配、用”4個(gè)環(huán)節(jié)中。發(fā)電涵蓋風(fēng)電、分布式電源、光伏電源、接入電源等；輸電涵蓋互濟(jì)、超導(dǎo)、特高壓、網(wǎng)架等；配電涵蓋微網(wǎng)、虛擬電廠、高級(jí)電表設(shè)施等；用電涵蓋電器、用電自動(dòng)控制設(shè)備、分布式電力供應(yīng)站、電力儲(chǔ)能設(shè)備等。

　　(2)感知測(cè)量層

　　感知測(cè)量層主要通過智能測(cè)控設(shè)備來實(shí)現(xiàn)智能感知，以評(píng)估阻塞情況和電網(wǎng)穩(wěn)定性，監(jiān)控設(shè)備健康情況，防止竊電，以及實(shí)現(xiàn)控制策略支持等。該層由智能計(jì)讀數(shù)裝置、相角測(cè)量單元、廣域測(cè)量系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)線路定級(jí)系統(tǒng)、電磁信號(hào)測(cè)量與分析系統(tǒng)、用電時(shí)間實(shí)時(shí)定價(jià)設(shè)備、數(shù)字繼電器等組成。這些儀器儀表采用射頻識(shí)別、傳感器和短距離高速無線通信技術(shù)，實(shí)時(shí)與智能電網(wǎng)相連接。

　　(3)信息通信層

　　信息通信層采用的技術(shù)涵蓋變電站自動(dòng)化、配電自動(dòng)化、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、需求響應(yīng)、能量管理、無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字移動(dòng)通信以及光纖通信等領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制、信息和數(shù)據(jù)交換，以保障達(dá)到最佳的系統(tǒng)可靠性、最好的資產(chǎn)利用率，實(shí)現(xiàn)最高的安全性。

　　(4)調(diào)度運(yùn)維層

　　智能電網(wǎng)的災(zāi)備能力除面對(duì)電力系統(tǒng)外，還涉及自然和社會(huì)諸多因素，必須精確管理控制，因此需要與人工智能技術(shù)相結(jié)合。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的協(xié)調(diào)控制，分布式智能代理及網(wǎng)狀控制結(jié)構(gòu)等形式的設(shè)計(jì)將融入到系統(tǒng)建設(shè)中。系統(tǒng)可以被用來實(shí)施分布式?jīng)Q策控制，也可以進(jìn)行集中協(xié)調(diào)。信息通信層將為調(diào)度運(yùn)維中心的運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

　　在智能電網(wǎng)中，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)主要分布于感知測(cè)量層、信息通信層和調(diào)度運(yùn)維層中，因此本文對(duì)智能電網(wǎng)的信息安全技術(shù)的分析將主要圍繞這3層展開。

　　1智能電網(wǎng)的信息安全需求

　　智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最重要的應(yīng)用之一，將會(huì)給人們的工作和生活方式帶來極大的變革，但是智能電網(wǎng)的開放性和包容性也決定了它不可避免地存在信息安全隱患。和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比較，智能電網(wǎng)的失控不僅會(huì)造成信息和經(jīng)濟(jì)上的損失，更會(huì)危及到人身和社會(huì)安全。因此，智能電網(wǎng)的信息安全問題在智能電網(wǎng)部署的過程中必須充分考慮。針對(duì)智能電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)，其安全需求主要包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全及備份恢復(fù)等方面。

　　(1)物理安全

　　智能電網(wǎng)的物理安全是指智能電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)所必需的各種硬件設(shè)備的安全。這些硬件設(shè)備主要包括智能計(jì)、測(cè)量?jī)x器在內(nèi)的各類型傳感器，通信系統(tǒng)中的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的各種存儲(chǔ)介質(zhì)。物理安全主要指保證硬件設(shè)備本身的安全和智能電網(wǎng)系統(tǒng)中其他相關(guān)硬件的安全，是智能電網(wǎng)信息安全控制中的重要內(nèi)容。物理安全的防護(hù)目標(biāo)是防止有人通過破壞業(yè)務(wù)系統(tǒng)的外部物理特性以達(dá)到使系統(tǒng)停止服務(wù)的目的，或防止有人通過物理接觸方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行入侵。要做到在信息安全事件發(fā)生前和發(fā)生后能夠執(zhí)行對(duì)設(shè)備物理接觸行為的審核和追查。

　　(2)網(wǎng)絡(luò)安全

　　在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)上，智能化的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的智能電網(wǎng)應(yīng)具有較高的可靠性。該通信網(wǎng)絡(luò)必須具備二次系統(tǒng)安全防護(hù)方案。防護(hù)的原則是：安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證。根據(jù)這個(gè)原則，智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)可劃分為4個(gè)分區(qū)：安全區(qū)I(實(shí)時(shí)控制區(qū))、安全區(qū)II(非控制生產(chǎn)區(qū))、安全區(qū)III(生產(chǎn)管理區(qū))、安全區(qū)IV(管理信息區(qū))。其中，安全區(qū)I、安全區(qū)II和安全區(qū)III之間必須采用經(jīng)相關(guān)部門認(rèn)定核準(zhǔn)的電力專用安全隔離裝置，必須達(dá)到物理隔離的強(qiáng)度。網(wǎng)絡(luò)縱向互聯(lián)時(shí)，互聯(lián)雙方必須是安全等級(jí)相同的網(wǎng)絡(luò)。要避免安全區(qū)縱向交叉，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)邊界要采用邏輯隔離。信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中要充分利用防火墻、虛擬專用網(wǎng)，采用加密、安全隔離、入侵檢測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)防殺病毒等技術(shù)來保障網(wǎng)絡(luò)安全。

　　(3)數(shù)據(jù)安全及備份恢復(fù)

　　在智能電網(wǎng)中，數(shù)據(jù)安全的含義有兩點(diǎn)：其一，數(shù)據(jù)本身的安全。即采用密碼技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，如數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)完整性保護(hù)、雙向強(qiáng)身份認(rèn)證等。其二，數(shù)據(jù)防護(hù)的安全，即采用信息存儲(chǔ)手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)，如通過磁盤陣列、數(shù)據(jù)備份、異地容災(zāi)以及云存儲(chǔ)等手段保證數(shù)據(jù)的安全。

　　智能電網(wǎng)整體的信息安全不能通過將多種通信機(jī)制的安全簡(jiǎn)單疊加來實(shí)現(xiàn)。除了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的信息安全問題之外，智能電網(wǎng)還會(huì)面臨由多網(wǎng)融合引發(fā)的新的安全問題。

　　(1)感知測(cè)量節(jié)點(diǎn)的本地安全問題

　　由于智能電網(wǎng)中的智能設(shè)備可以取代人來完成一些復(fù)雜、危險(xiǎn)和機(jī)械的工作，所以智能電網(wǎng)的感知測(cè)量節(jié)點(diǎn)多數(shù)部署在無人監(jiān)控的環(huán)境中。攻擊者可以輕易地接觸到這些設(shè)備，從而對(duì)他們?cè)斐善茐?，甚至通過本地操作更換機(jī)器的軟硬件。