2019年6月解析电力信息物理融合系统环境中的网络攻击李建锦，王琼，尚文博（国网甘肃省电力公司营销部，甘肃省兰州市730030）
【摘要】电力信息物理融合系统借助复杂的通信网络，和现代的电力系统构成了一个实时感知与信息服务一体的多维度的复杂系统。但是由于信息流交互的复杂和多样化使得电网常常面对需要面对一些问题。在电力系统物理融合环境中网络攻击常常对电力安全造成危害。近些年来，网络攻击频发，网络攻击很严重的影响了电网运行的稳定性，目前我国在对电力信息物理融合环境中的网络攻击还处于初级阶段。本文主要对电力信息物理融合系统环境的概述进行介绍，对电力信息物理融合系统的背景进行阐述，电力信息物理融合系统环境网络攻击的内涵，对国内的电力信息物理融合系统网络攻击的现状进行分析。
【关键词】信息物理系统；网络攻击；信息安全
【中图分类号】TM73【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）06-0214-02
1引言
电力信息物理融合系统环境利用计算机技术,通信网络,以及物理环境所形成的一种集实时感知,信息服务融合的多维复杂结构。近些年来智能电网不断的发展,我国的电网自动化水平不断的提高,能源互联网的不断发展造成许多的外部信息对电力系统造成影响,电力系统的信息网络不断的复杂,现代的电力系统已经不再是传统意义上的电力网络,在传统的电力网络系统在现代信息网络技术的配合下,逐渐演变成信息物理融合系统。由于现代信息系统对其的改变,导致网络安全对于电力系统的重要性越来越重要。近些年来,对电力系统的攻击具有一下特点,隐蔽性强,许多针对电力系统网络的网络攻击难以被发现,潜伏期长等特点,针对电力信息物理融合系统会对电网运行的稳定性造成巨大的影响。
2电力信息物理融合系统环境的概述电力信息物理融合系统环境简称为CPS,电力信息物理融合系统环境是一种充分综合物理网络和计算机信息网络的系统,通过计算机系统和物理设备的相互配合来实现电力系统以最优的效率进行工作。电力信息物理融合系统环境主要由多元电力网络、多元信息网络、电力CPS网络三部分组成。多元电力网络内含多种电力设施,是由电力系统的物理系统构成的,多元电力网络的主要作用是对电网调度进行控制,协助电网系统使增强电网系统运行的平稳度和安全性,协助多元电力网络运行最优化。多元信息网络则是借助网络设备来进行工作的。多元网络系统通过各种传感器获取系统运行信息,多元信息网络通过各种传感器将所获取的信息传给集中控制中心。电力CPS网络是综合上面两者的一个网络概念,电力GPS系统含有众多的节点,每一个节点都可以和多元电力网络和多元信息网络进行交流。
3电力信息融合系统的背景
近些年来电力信息物理融合系统是智能电网领域发展的趋势,随着我国电网规模的不断发展,电力负荷不断提高,电力网络与计算机网络的联系不断提升,随着电力网络和计算机的联系不断密切,网络安全越来越成为电力网络企业要考虑的问题。我国针对电力系统网络安全问题提出了三道防线的电力系统安全网络体系,在此体系中充分考虑了各种电力网络出现故障的处理方式,在处理电力系统网络的安全性较高,但是我国的电力网络架构并不是密不透风的,某些攻击者依旧可以使用注入虚假信息的方式来对电力系统进行网络攻击,从而引发对电力系统运行的问题,对电力系统运行的平稳度造成影响。4针对电力信息物理融合系统的网络攻击的特点
4.1针对电力信息物理融合系统攻击的保密性
信息获取的权限在电力系统中有这严格的规定,某些不法分子为了获取更大的系统权限就会针对电力信息物理融合系统进行攻击都会被检测并阻止,保密性被破坏会造成电网信息的泄露造成不可弥补的损失,所以在电力信息物理融合系统中应该防止电网信息被非法分子利用。
4.2电力信息物理融合系统攻击的完整性特点
在电力信息物理融合系统中应该严格的保证信息的完整性,并且在保证完整性的同时要保证数据信息的准确性和一致性,在未经允许的情况下外界对电网系统的信息的修改都应被阻止,外部的未授权的组织不可以对电力系统都不得对数据信息进行传输或修改,若是电力系统中的数据被外部未授权的组织修改则会大大影响数据的完整性,数据的完整性被破坏会影响电力管理中决策的失误。
4.3电力信息物理融合系统系统攻击的可用性特点
电网系统中的任何信息都可以被合法的授权方安全的访问。若是电网系统中发生网络攻击等突发事件,电网的控制中心依旧可以获取需要的数据,但是在网络攻击中一旦数据的可用性受到破坏,电网的控制中心就不能及时的获取数据,造成数据传输的中断,这种情况会对电网造成很大的损害,影响电网系统的电力传输。
5我国的电力信息物理融合系统网络攻击研究现状
随着我国电力信息物理融合系统的进一步发展,电力的信息化的进行,我国十分重视针对电力信息物理融合系统的网络攻击,并提出了没有网络完全就没有国家安全的口号,从我国的电力系统架构来看,我国的电力信息系统和欧美等国家的电网系统进行比较,我国的电力系统的稳定性要强于欧美国家的电力系统,但是电力系统的安全指数的可靠性很大程度上要依靠我国的电力设备的可靠性,电力物理设备才是国家电网系统安全的基础,若是电力物理设备受到人为的损害那么电力系统的安全就成了一句空话。针对电力信息物理融合系统的网络攻击现象,我国的研究已经持续很长时间,我国的许多学者已经对此进行了比较全面的研究。电力信息物理融合系统是一个电力系统和信息系统全面结合的多维度异构系统,对电力信息物理融合系统安全性的分析不能按照传统的方式进行,需要我国的电力企业研究出新的电力信息安
电力讯息214
分 类 号： 单位代码： 10422 密 级： 学 号： 200413208 硕 士 学 位 论 文 论文题目：电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析 作者姓名 张国衡 专业 电路与系统 指导教师姓名 专业技术职务 王良 副教授 2007 年 5 月 15 日 TM734
目录 摘要 (1) Abstract (2) 第1章绪论 (3) 1.1 课题背景 (3) 1.2 潮流计算的基本要求和要点 (3) 1.3 潮流计算程序的发展 (4) 1.4 动态潮流算法的提出 (5) 第2章潮流计算的数学模型 (6) 2.1 节点网络方程式 (6) 2.2 电力网络方程的求解方法 (8) 2.3 潮流计算的定解条件 (11) 第3章P-Q分解法的基本潮流算法 (13) 3.1 牛顿—拉夫逊法的基本原理 (13) 3.2 极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算 (15) 3.3 P-Q分解法的原理 (18) 3.4 P-Q分解法的特点 (20) 3.5 P-Q分解法的潮流计算步骤 (21) 第4章基于电网频率计算的动态潮流 (22) 4.1电力系统的频率特性和一次调频 (23) 4.2频率计算 (27) 4.3微分方程的求解 (28) 4.4频率计算和潮流计算的联合 (30) I
第5章基于面向对象的动态潮流程序 (32) 5.1 面向对象的编程思想 (32) 5.2 对象模型的建立 (32) 5.3 类的处理和实现 (34) 5.4 生成应用程序 (40) 5.5 算例分析 (42) 5.5 一次调频的手工算例 (46) 5.6 结论 (48) 第6章电力系统的网络拓扑分析 (49) 6.1 离线数据准备 (49) 6.2 网络拓扑分析 (50) 6.3 电网拓扑分析的例题 (53) 6.4 拓扑分析和潮流计算的接口 (56) 第7章动态潮流综合算例分析 (57) 7.1 程序流程图 (57) 7.2 Ⅰ型考题综合算例 (59) 7.3 华北电网综合算例 (63) 7.4结束语 (65) 参考文献 (66) 附录 (67) 致谢 (78) 攻读硕士学位期间发表的学术论文 (79) II
收稿日期：2013-05-02；修回日期：2013-06-24。 基金项目：国家863计划项目（2012AA050803）；新能源电力系统国家重点实验室开放课题（LAPS13009）。 作者简介：许少伦（1978－），男，山东临沂人，工程师，博士研究生，主要研究方向：信息物理融合系统、SCADA 、智能电网；严正（1964－）， 男，江西赣州人，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统优化运行、电力系统稳定分析、智能电网；张良（1990－），男，山东济宁人，硕士研究生，主要研究方向：电力系统分析和计算；唐聪（1988－），男，江苏南通人，硕士研究生，主要研究方向：电力系统分析和计算。 文章编号：1001-9081（2013）S2-0001-05 信息物理融合系统的特性、架构及研究挑战 许少伦 1，2* ，严 正1，2 ，张良1，2 ，唐 聪 1，2 （1．电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海200240； 2．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240） (*通信作者电子邮箱slxu@sjtu．edu．cn) 摘要：近年来，信息物理融合系统（CPS ）已成为国内外学术界和科技界研究的重要方向，被认为是继计算机、互 联网之后世界信息技术的第三次浪潮。CPS 是一个多维、 异构、深度融合的开放式系统，涉及计算机、通信、控制等多个学科的知识， 由于各个学科领域在研究理论和方法上存在明显不同，所以给CPS 的应用研究带来了极大的挑战。基于此背景，从整体的角度对CPS 进行综合阐述，首先介绍CPS 的定义、主要特性以及国内外的应用研究现状，之后阐述CPS 的典型组成架构、抽象框架以及CPS 节点的主要构成，最后以电力、能源行业的CPS 应用研究为主线，从系统理论基础、建模、仿真、设计开发以及其核心组成部分（计算、通信、控制）等多个方面论述了目前CPS 研究过程中所面临的主要挑战和初步解决方案。 关键词：信息物理融合系统；系统架构；信息抽象；CPS 节点；网络融合中图分类号：TP393 文献标志码：A Cyber physical system:features，architecture，and research challenges XU Shaolun 1，2* ，YAN Zheng 1，2，ZHANG Liang 1，2，TANG Cong 1，2 (1．Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion，Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University )，Shanghai 200240，China ; 2．School of Electronic Information and Electrical Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China ) Abstract:In recent years，Cyber-Physical System (CPS)has become an important research direction of the academic and scientific fields．It is considered to be the third wave of the information technology．CPS is a multi-dimensional，heterogeneous，deeply integrated open system，including lots of knowledge from domains of computer，communication and control．The significant differences in the theory and methods of these subjects bring great challenges to the research of CPS．Based on this，the definition，main features and the domestic and international research status were introduced．Next，the system architecture，abstraction strategy and CPS node module were illustrated．Finally，taking the research on the power and energy industries as the main line，the research challenges in system theory，modeling，simulation，design，development of CPS and its core components (computing，communication and control)were presented in detail． Key words:Cyber-Physical System (CPS );system architecture;information abstraction;CPS node;network convergence 0引言 随着计算机技术、网络通信技术的发展，以及现代工业需 求的提高， 对物理设备提出了信息化和网络化的需求，由于传统的嵌入式系统是封闭的，并没有外留运算接口，不能满足现在物理设备可控、 可信和可扩展等功能需求，这使得对计算单元与物理对象通过通信网络高度耦合的大型复杂系统的研究出现并得到发展。这类集计算、通信和控制能力于一体的信息物理融合系统（Cyber-Physical System ，CPS ）已成为当今工业信息化发展的新趋势。 CPS 不同于现有的传感器嵌入式系统，也不同于传统的计算机控制系统，它是一种全新的设计理念，其建设目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS 网络，并最终从根本上改变人类构 建工程物理系统的方式。 本文首先介绍CPS 的定义、特性以及国内外的应用研究现状， 之后阐述了CPS 的典型组成架构和CPS 节点，最后从多个方面论述了电力、能源等大型基础设施行业的CPS 应用研究过程中所面临的主要挑战。 1 信息物理融合系统概述 1．1 信息物理融合系统的定义 信息物理融合系统的概念最早是由美国国家基金委员会 于2006年提出，国内外的学者和研究机构分别从不同的角度对CPS 进行了描述，其中将比较综合、全面的说法简述如下： 美国国家基金委员会提出 ：“CPS 是一种计算资源和物理资源紧密结合和协作的系统。未来的CPS 在适应性、自主性、效率、功能、可靠性、安全性和可用性方面均将远远超过现 Journal of Computer Applications 计算机应用，2013，33(S2):1－5，45ISSN 1001-9081CODEN JYIIDU 2013-12-31 http://www．joca．cn
《信息—物理融合系统》系列论文阅读报告 ACM Matrix_68 一.论文的基本信息 篇名：信息—物理融合系统 著者：何积丰李宣东 刊名：中国计算机学会通讯 卷期：第九卷第七期 出版年月：2013年7月 二.论文要解决的问题及其重要性 1.问题： 信息—物理融合系统(cyber physical system,CPS) 与传统的嵌入式系统不同，着重考量计算部件与物理环境的有机融合，将现有的独立设备进行智能化连接，实现自适应的组网与交互，从而使系统之间实现相互感知、有效协同，根据任务需求对计算逻辑进行自动调整与配置。计算设备可以更精确地获取外界信息并实时做出针对性、智能化的反应，提高计算性能与质量，提供及时、精确、安全可靠的服务与控制，实现物理世界与信息世界的整合与统一。 2.重要性： CPS 自提出以来，短短数年间就获得国内外大量专家、学者的关注，被视为继计算机、互联网之后的又一重要里程碑，是国际信息技术竞争力新的制高点之一，被认为是未来20 年、乃至21 世纪最重要且最有可能改变人类社会的研究领域之一，具有重大战略意义。 三.论文介绍的主要内容以及解决方案 1.CPS行为建模及其仿真验证 建模方法：通过扩展传统的计算模型，使其具有同时描述计算过程和物理过程的能力，从而支持对CPS 行为的描述。基于服务的CPS 行为融合建模是将面向服务的建模方法引入CPS 建模之中，将物理过程、交互过程以及计算过程以服务的形式进行封装和集成，实现计算过程和物理过程的异构集成。将CPS 自底向上分为物理层、控制层和服务层。控制层是系统设计的关键，它从物理层得到服务请求，向服务层查询或者更新服务，之后再反馈给物理层，实现计算和物理的融合。黄健基于面向服务的体系结构的思想对CPS 中物理实体提供的服务进行建模，将物理实体作为服务的提供者，通过对物理实体的情景信息建模来解决物理实体提供服务的动态性和不确定性问题。
学院 毕业设计(论文)题目：电力系统网络拓扑结构识别 学生姓名：学号： 学部（系）：机械与电气工程学部 专业年级：电气工程及其自动化 指导教师：职称或学位：教授
目录 摘要 (3) ABSTRACT (4) 一绪论 (6) 1.1课题背景及意义 (6) 1.2研究现状 (6) 1.3本论文研究的主要工作 (7) 二电力系统网络拓扑结构 (7) 2.1电网拓扑模型 (7) 2.2拓扑模型的表达 (9) 2.3广义乘法与广义加法 (10) 2.4拓扑的传递性质 (11) 三矩阵方法在电力系统网络拓扑的应用 (13) 3.1网络拓扑的基本概念 (13) 3.1.1规定 (13) 3.1.2定义 (14) 3.1.3连通域的分离 (14) 3.2电网元件的等值方法 (15) 3.2.1厂站级两络拓扑 (15) 3.2.2元件级网络拓扑 (16) 3.3矩阵方法与传统方法的比较 (16) 四基于关联矩阵的网络拓扑结构识别方法研究 (17) 4.1关联矩阵 (17) 4.1.1算法 (17) 4.1.2定义 (17) 4.1.3算法基础 (18)
4.2拓扑识别 (19) 4.3主接线拓扑辨识原理 (20) 4.4算法的简化与加速 (24) 4.5流程图 (25) 4.5.1算法流程图 (25) 4.5.2节点编号的优化 (26) 4.5.3消去中间节点和开关支路 (26) 4.5.4算法的实现 (27) 4.6分布式拓扑辨识法 (27) 4.7举例和扩展 (28) 五全文总结 (29) 参考文献 (30) 致 (31) 摘要 电力系统拓扑分析是电力能量流(生产、传输、使用)流动过程中，对用于转换、保护、控制这一过程的元件(在电力系统分析中认为阻抗近似为0的元件)状态的分析，目的是形成便于电网分析与计算的模型，它界于EMS底层和高层之间。就调度自动化而言，底层信息(如SCADA)是拓扑分析的基础，高层应用(如状态估计、安全调度等[1])是拓扑分析的目的。可见，电力系统在实时运行中，这些元件的状态变化决定了运行方式的变化。如何依据厂站实时信息，快速、准确地跟踪这些变化，是实现电力系统调度自动化过程中基础而关键的工作[2]。拓扑分析在电力系统调度自动化中如此重要的地位，至少应该作到如下几点。 (1)拓扑分析的正确性：对任何情形下的运行方式，由元件状态的状况，针对各种电气接线关系，如单、双母线接线及旁路母线、3／2接线、角型接线等，均能
电力信息化融合与创新 6月28日，“2006年中国电力企业信息化发展高层论坛”暨“电力信息化标杆企业系列评选”结果发布会在四川省成都市举行。本次论坛在信息产业部中国电子信息产业发展研究院的支持下，由中国电力企业联合会科技服务中心和中国信息化推进联盟主办，赛迪顾问股份有限公司承办，这是赛迪顾问自2004、2005年承办电力企业信息化发展高层论坛以来的又一次关于电力企业信息化发展的盛会。 此次论坛以“标杆、融汇、创新”为主题，来自中国电力企业联合会、国家电网公司、南方电网公司、发电集团、各网省公司、供电企业、发电企业，以及IBM、用友IFS、Nokia、Oracle、浪潮集团、金思维、深信服等知名企业的领导与专家、专业咨询机构赛迪顾问的专家参加了本次会议，高峰互动、激荡智慧，就电力信息化标杆及电力信息化的热点问题进行了研讨。 本次会议的重要议程之一是发布2006年电力信息化标杆企业系列评选的结果。 一、电力信息化标杆企业评选背景 电力行业作为国民经济的支柱产业，在十一五期间将进入加速发展期。电力体制改革的深入推进和现代化电力企业建设的要求对信息化提出了全新要求，信息化将成为电力企业集团化运作、集约化发展、精细化管理的重要推动力，电力信息化将由调整期进入加速期。 面对新的发展阶段，电力信息化面临着机遇与挑战，如何构建坚强的IT架构、如何促使IT与业务融合、如何实现IT的有效管控、如何提升信息化的绩效，是电力信息化的新课题。电力信息化比以往更期待业界的交流与借鉴，更需要开拓思路与创新发展。 为促进电力行业企业信息化建设和应用水平的提高，推动电力信息化的健康发展，中国电力企业联合会科技服务中心会同中国电子信息产业发展研究院、中国信息化推进联盟开展了“电力信息化标杆企业系列评选”。评选工作于2005年11月宣布启动，2006年3月正式进入实施阶段。 二、关于标杆企业评选的指标体系 为了科学、合理的评价电力企业信息化发展水平，自2005年以来，由中国电力企业联合会科技服务中心和中国电子信息产业发展研究院组织、由赛迪顾问股份有限公司承担研制了“电力企业信息化水平评价指标体系”，2005年11月形成了指标体系的征求意见版，并组织电力行业信息化专家对该指标体系进行了研讨。指标体系是基于电力企业业务特征、电力信息化特征的深入研究而编制的，一级指标共包括五个方面:业务支持程度、信息技术水平、信息化绩效水平、IT管理能力、信息化持续发展能力。本届“电力信息化标杆企业系列评选”参考了该指标体系，并在评选过程中，对指标体系进行了完善，进一步基于不同类型电力企业特点，分别提出了适用于发电企业、电网企业、电力科研院所、电力建设企业的指标体系。 对于电力信息化解决方案，从解决方案对电力企业的业务支持能力、解决方案的技术性能与应用效果、方案提供商的实施与服务能力方面进行综合评估。 三、评选结果 经过企业申报材料收集、初评审核、现场调研、专家咨询、专家评审等环节的工作，历时4个月，最终评选出2006年电力信息化标杆企业48家、电力信息化创新企业3家、优秀信息化主管27位，电力信息化优秀解决方案提供商11家、电力信息化建设突出贡献企业2家。(评选结果名单见附录。) 四、标杆企业信息化特点 本届电力信息化标杆企业的发展水平在一定程度上反映了电力企业信息化发展的先进水平，从本届电力信息化标杆企业所反映的信息化水平来看，在业务支持、IT绩效、IT管理方面的能力有了显著提高。 1、信息技术对企业业务提供了全面支持，业务与IT融合程度高
浅析电力系统信息网络安全 【摘要】 随着电力行业信息化不断发展，信息安全的重要性日渐突显，所面临的考验也日益严峻。全文分析了威胁电力系统安全的几个主要来源及局域网安全管理所涉及的问题，并从信息安全技术与管理上提出了自己的几点思路和方法，增强智能电网信息安全防护能力，提升信息安全自主可控能力 【关键词】电力系统网络安全计算机 随着计算机信息技术的发展，电力系统对信息系统的依赖性也逐步增加，信息网络已成为我们工作中的重要组成部分。电力的MIS系统、电力营销系统、电能电量计费系统、SAP 系统、电力ＩＳＰ业务、经营财务系统、人力资源系统等，可以说目前的电力资源的整合已经完全依赖计算机信息系统来管理了。因此在加强信息系统自身的稳定性同时，也要防范利用网络系统漏洞进行攻击、通过电子邮件进行攻击解密攻击、后门软件攻击、拒绝服务攻击等网络上带来诸多安全问题。 如何应对好网络与信息安全事件。要把信息安全规划好，就要从软件和硬件两个方面下功夫。 首先我们来谈谈软件这块，其实这块主要是指安全防护意识和协调指挥能力和人员业务素质。 作为企业信息网络安全架构，最重要的一个部分就是企业网络的管理制度，没有任何设备和技术能够百分之百保护企业网络的安全，企业应该制定严格的网络使用管理规定。对违规内网外联，外单位移动存储介质插入内网等行为要坚决查处，绝不姑息。企业信息网络安全架构不是一个简单的设备堆加的系统，而是一个动态的过程模型，安全管理问题贯穿整个动态过程。因此，网络安全管理制度也应该贯穿整个过程。 通过贯彻坚持“安全第一、预防为主”的方针，加强网络与信息系统突发事件的超前预想，做好应对网络与信息系统突发事件的预案准备、应急资源准备、保障措施准备，编制各现场处置预案，形成定期应急培训和应急演练的常态机制，提高对各类网络与信息系统突发事件的应急响应和综合处理能力。 按照综合协调、统一领导、分级负责的原则，建立有系统、分层次的应急组织和指挥体系。组织开展网络与信息系统事件预防、应急处置、恢复运行、事件通报等各项应急工作。
天融信保障电力行业安全 1.电力行业概述 1.1电力信息化安全建设情况 电力行业是国家重要的能源支柱行业，是我们日常各项工作和生活的基础和保障。如果电力行业出现问题，不仅会严重影响国民经济增长，而且还会造成社会的不稳定甚至恐慌。 电力体制改革之后，国家电网公司与南方电网公司以及五个发电集团公司，构成了厂网分家的市场竞争的局面。2002年5月中华人民共和国国家经贸委30号令《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护的规定》（以下简称《规定》），对电力系统安全建设具有重要的指导意义。由于我国电力发展的需求强劲，在发展电力生产和传输能力的同时，还必须大力发展节约电力能力和改变电力调度的控制方式，为此国家电力行业应当积极规划我国自己的“智能电力网络”的发展计划。同样由于电力信息化安全的观念依然是建立在“数据与系统（软硬件、网络等）安全自主保障”之上，整个信息化安全理念依然是局域网安全观念。对于网络与系统的虚拟世界的“行为与内容的监管”和“大范围的网络环境的安全问题”考虑不够，需要考虑实现可信网络平台（TNP）、可信应用平台（TAP）和可信计算平台（TCP）的建设。 1.1.1电力网络行为与内容的安全情况 电力网络行为与内容的安全主要是指建立在行为可信性、有效性、完整性和对电力资源管理与控制行为方面，面对的威胁应当属于是战略性质的，即电力系统威胁不仅要考虑一般的信息犯罪问题，更主要是要考虑敌对势力与恐怖组织对电力相关信息、通信与调度的攻击，甚至要考虑战争与灾害的威胁。 1.1.2电力领域业务运营信息化安全情况 目前主要是指国家电监会、国家电网公司与南方电网公司管理的业务范围，“智能电力网络”的发展技术，这项发展计划必须全面的进行电力线含光纤新型电力传输线逐步替
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 电力行业信息化建设网络安全解决方案(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-3326-20 电力行业信息化建设网络安全解决 方案(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 0 引言 网络安全是一个系统的、全局的管理问题，网络上的任何一个漏洞，都会导致全网的安全问题，我们应该用系统工程的观点、方法，分析网络的安全及具体措施。安全措施是技术措施、各种管理制度、行政法律手段的综合，一个较好的安全措施往往是多种方法适当综合的应用结果。 1 电力信息网安全防护框架 根据电力企业的特点，信息安全按其业务性质一般可分为四种：一种为电网运行实时控制系统，包括电网自动发电控制系统及支持其运行的调度自动化系统，火电厂分布控制系统（DCS，BMS，DEH，CCS），水电厂计算机监控系统，变电所及集控站综合自动化系
统，电网继电保护及安全自动装置，电力市场技术支持系统。第二种为电力营销系统，电量计费系统，负荷管理系统。第三种为支持企业经营、管理、运营的管理信息系统。第四种为不直接参与电力企业过程控制、生产管理的各类经营、开发、采购、销售等多种经营公司。针对电力信息网业务的这种的层次结构，从电力信息网安全需求上进行分析，提出不同层次与安全强度的网络信息安全防护框架即分层、分区的安全防护方案。第一是分层管理。根据电力信息网共分为四级网的方式，每一级为一层，层间使用网络防火墙进行网络隔离。第二是分区管理。根据电力企业信息安全的特点，分析各相关业务系统的重要程度和数据流程、目前状况和安全要求，将电力企业信息系统分为四个安全区：实时控制区、非控制生产区、生产管理区和管理信息区。区间使用网络物理隔离设备进行网络隔离，对实时控制区等关键业务实施重点防护，并采用不同强度的安全隔离设备使各安全区中的业务系统得到有效保护。
大连海事大学 毕 业 论 文 二○一〇年六月 ┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊
搜索法电力系统网络拓扑算法设计 专业班级：06港电一班 姓名：申波 指导教师：姚玉斌 轮机工程学院
摘要 网络拓扑分析是能量管理系统和配电管理系统的重要组成部分，对其研究具有重要的理论价值和应用价值。它是能量管理系统和配电管理系统中其它高级应用软件的基础，作为一个公用的基础模块，其可靠性和快速性直接影响能量管理系统和配电管理系统的性能。 本文介绍了网络拓扑分析中常用的三种方法：矩阵法，搜索法和方程就求法。详细阐述了搜索法的特点，原理与算法设计。搜索法是目前网络拓扑分析中应用最广泛的拓扑分析方法之一。该方法是通过搜索节点的相邻节点的方法来进行网络拓扑分析的。拓扑分析是从某一个节点开始，搜索通过闭合开关和该节点连接在一起的节点，将他们划分为一条母线。电气岛分析是搜索通过支路连接在一起的母线，将这些母线以及连接在这些母线上的支路划分为一个电气岛。 搜索法根据搜索方法的不同，有深度优先搜索DFS(Depth First Search)和广度优先搜索BFS（Breadth First Search ）。基于深度（或广度）优先搜索的方法是电力系统拓扑分析的基本算法。该算法对数据安排和结构设计合理，运算速度快，对大规模电网，此方法相对于其他两种算法速度优势更明显。
Abstract This article first has made the brief outline to the development of the electrical power system load flow computational method and to its research vital significance , then in has analyzed the power distribution network and in the electric transmission network structure difference foundationcin , in view of the electric transmission network ring-like structure characteristic , introduced briefly restraining performance good Newton abdicates the law and the PQ decoupled mothod .While in view of the distribution network radiation structure characteristic , as well as considered in the electrical power system voltage model , we have used the load flow computational method which is called back/forward sweep method . Back/forward sweep method request network the analysis topology must reflect the iterative variable the recursion computation order .Starts from the root node , first searches the traversal leg according to the breadth the order for the leg serial number .This serial number method has the systematic characteristic front , it can satisfy the request of back/forward sweep method , but its flaw lies in works as when network architecture change , the leg number must disrupt arranges , insufficiently nimble .But , for all this , back/forward sweep method still was one kind quite suitably in the distribution network load flow computation .Because this method principle quite is simple , and it does not need to form the node admittance matrix , and uses the line impedance rated output loss and the node voltage directly , the request digital computer memory quantity quite is also small , the restraining precision is also good . Then the article has done the detailed research to the distribution network analysis topology , and proposed the power distribution network algorithm design .Through showed to the example analysis, back/forward sweep method indeed is one fast simple practical good method which suits the distribution network. . Key word: distribution load flow , transmission load flow , back/forward sweep method
附录A工业控制系统信息物理融合中的威胁 A.1感知层安全威胁 感知层主要由各种物理传感器、执行器等组成，是整个物理信息系统中信息的来源。为了适应多变的环境，网络节点多布置在无人监管的环境中，因此易被攻击者攻击。常见的针对感知层的攻击方式有： a)数据破坏：攻击者未经授权，对感知层获取的信息进行篡改、增删或破坏等； b)信息窃听：攻击者通过搭线或利用传输过程中的非法监听，造成数据隐私泄露等问 题； c)节点捕获：攻击者对部分网络节点进行控制，可能导致密钥泄露，危及整个系统的 通信安全。 A.2网络层安全威胁 网络层一般要接入网络，而接入网络本身就会给整个物理信息系统带来威胁。一方面，作为链接感知层和控制层的数据传输的通道，其中传输的信息易成为攻击者的目标；另一方面，由于接入网络，网络层易受到攻击。网络层的主要安全威胁如下： a)拒绝服务攻击：攻击者通过先向服务器发送大量请求，使得服务器缓冲区爆满而被 迫停止接受新的请求，使系统崩溃从而影响合法用户的使用； b)选择性转发：恶意节点在接收到数据后，不全部转发所有信息，而是将部分或全部 关键信息在转发过程中丢掉，破坏了数据的完整性； c)方向误导攻击：恶意节点在接收到数据包后，对其源地址和目的地址进行修改，使 得数据包沿错误路径发送出去，造成数据丢失或网络混乱。 A.3控制层安全威胁 控制层中数据库中存放着大量用户的隐私数据，因此在这一层中一旦发生攻击就会出现大量隐私泄漏的问题。针对应用层的主要威胁有： a)用户隐私泄漏：用户的所有的数据都存储在控制层中的数据库中，其中包含用户的 个人资料等隐私的数据都存放在数据库中，一旦数据库被攻陷，就会导致用户的隐 私产生泄漏，造成很严重的影响； b)恶意代码：恶意代码是指在运行过程中会对系统造成不良影响的代码库，攻击者一 般会将这些代码嵌入到注释中，脚本一旦在系统中运行，就会对系统造成严重的后 果； c)非授权访问：对于一个系统来说，会有各种权限的管理者，比如超级管理员，对该 系统有着最高的操作权限，一般管理员对该系统有部分的操作权限。非授权访问指 的就是攻击者在未经授权的情况下不合理的访问本系统，攻击者欺骗系统，进入到 本系统中对本系统执行一些恶意的操作就会对本系统产生严重的影响。
电力行业信息系统安全等级保护基本要求 目录 1 第二级基本要求1 1.1技术要求1 1.1.1物理安全1 1.1.1.1物理位置的选择（G2）1 1.1.1.2物理访问控制（G2）1 1.1.1.3防盗窃和防破坏（G2）1 1.1.1.4防雷击（G2）1 1.1.1.5防火（G2）2 1.1.1.6防水和防潮（G2）2 1.1.1.7防静电（G2）2 1.1.1.8温湿度控制（G2）2 1.1.1.9电力供应（A2）2 1.1.1.10电磁防护（S2）2 1.1.2网络安全3 1.1. 2.1结构安全（G2）3 1.1. 2.2访问控制（G2）3 1.1. 2.3安全审计（G2）3 1.1. 2.4边界完整性检查（S2）4 1.1. 2.5入侵防范（G2）4 1.1. 2.6网络设备防护（G2）4 1.1.3主机安全5 1.1.3.1身份鉴别（S2）5 1.1.3.2访问控制（S2）5 1.1.3.3安全审计（G2）5 1.1.3.4入侵防范（G2）6 1.1.3.5恶意代码防范（G2）6 1.1.3.6资源控制（A2）6 1.1.4应用安全6 1.1.4.1身份鉴别（S2）6 1.1.4.2访问控制（S2）7 1.1.4.3安全审计（G2）7 1.1.4.4通信完整性（S2）7 1.1.4.5通信保密性（S2）8 1.1.4.6软件容错（A2）8 1.1.4.7资源控制（A2）8 1.1.5数据安全8 1.1.5.1数据完整性（S2）8
1.1.5.2数据保密性（S2）8 1.1.5.3备份和恢复（A2）9 1.2管理要求9 1.2.1安全管理制度9 1.2.1.1管理制度（G2）9 1.2.1.2制定和发布（G2）9 1.2.1.3评审和修订（G2）10 1.2.2安全管理机构10 1.2.2.1岗位设置（G2）10 1.2.2.2人员配备（G2）10 1.2.2.3资金保障（G2）10 1.2.2.4授权和审批（G2）10 1.2.2.5沟通和合作（G2）11 1.2.2.6审核和检查（G2）11 1.2.3人员安全管理11 1.2.3.1人员录用（G2）11 1.2.3.2人员离岗（G2）11 1.2.3.3人员考核（G2）12 1.2.3.4安全意识教育和培训（G2）12 1.2.3.5外部人员访问管理（G2）12 1.2.4系统建设管理12 1.2.4.1系统定级（G2）12 1.2.4.2安全方案设计（G2）13 1.2.4.3产品采购和使用（G2）13 1.2.4.4自行软件开发（G2）13 1.2.4.5外包软件开发（G2）13 1.2.4.6工程实施（G2）14 1.2.4.7测试验收（G2）14 1.2.4.8系统交付（G2）14 1.2.4.9安全服务商选择（G2）14 1.2.5系统运维管理15 1.2.5.1环境管理（G2）15 1.2.5.2资产管理（G2）15 1.2.5.3介质管理（G2）15 1.2.5.4设备管理（G2）16 1.2.5.5网络安全管理（G2）16 1.2.5.6系统安全管理（G2）16 1.2.5.7恶意代码防范管理（G2）17 1.2.5.8密码管理（G2）17 1.2.5.9变更管理（G2）17 1.2.5.10备份与恢复管理（G2）18 1.2.5.11安全事件处置（G2）18 1.2.5.12应急预案管理（G2）18
第37卷第10期自动化学报Vol.37,No.10 2011年10月ACTA AUTOMATICA SINICA October,2011 信息物理融合系统研究综述 王中杰1谢璐璐1 摘要信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)是多维异构的计算单元和物理对象在网络环境中高度集成交互的新型智能复杂系统,具有实时、鲁棒、自治、高效和高性能等特点.本文首先介绍了CPS的概念和特征,综述了CPS的当前发展状况与应用前景;其次,对CPS的系统构成进行了简要分析,讨论了CPS与相关技术的区别与联系;最后,对CPS技术发展所面临的主要挑战及可能的研究方向进行了总结与展望. 关键词信息物理融合系统,实时,高性能,嵌入式系统,网络控制 DOI10.3724/SP.J.1004.2011.01157 Cyber-physical Systems:A Survey WANG Zhong-Jie1XIE Lu-Lu1 Abstract Being a real-time and robust autonomous system with high performances,cyber-physical systems(CPS)are a kind of novel intelligent complex systems with di?erent scales of computation and physical components tightly integrated and interacted under the future networks.The notion and the characteristics of CPS as well as the development of this technology are?rst presented.Then,the technology framework of CPS and its relationship with other related systems and technologies are discussed.Finally,challenges to be dealt with for CPS are pointed out,and the future research directions are discussed. Key words Cyber-physical systems(CPS),real-time,high performance,embedded system,networked control 嵌入式技术、计算机技术和网络技术的发展,为人类的生活带来了极大便利.但随着硬件产品性能和数据处理能力的不断提升,网络通信技术的飞速发展,计算机系统的信息化与智能化,人们对于各种工程系统和计算设备的需求已不仅仅局限于系统功能的扩充,而是更关注系统资源的合理有效分配和系统性能效能的优化,以及服务个性化与用户满意度的提升.在这种需求的引导下,信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)作为一种新型智能系统应运而生,并引起了各国政府、学术界和商业界的高度重视. CPS可以理解为基于嵌入式设备的高效能网络化智能信息系统,它通过一系列计算单元和物理对象在网络环境下的高度集成与交互来提高系统在信息处理、实时通信、远程精准控制以及组件自主协调等方面的能力,是时空多维异构的混杂自治 收稿日期2010-04-14录用日期2011-05-17 Manuscript received April14,2010;accepted May17,2011 国家高技术研究发展计划(863计划)(2011AA040502),国家自然科学基金(71071116),上海市基础研究重点项目(10JC1415300)资助Supported by National High Technology Research and Devel-opment Program of China(863Program)(2011AA040502),Na-tional Natural Science Foundation of China(71071116),and Shanghai Key Project of Basic Research(10JC1415300) 1.同济大学电子与信息工程学院上海201804 1.College of Electronics and Information Engineering,Tongji University,Shanghai201804系统[1?2].CPS在功能上主要考虑性能优化,是集计算、通信与控制3C(Computation,communica-tion,control)技术[3]于一体的智能技术,具有实时、安全、可靠、高性能等特点.相较于现有的实时嵌入式系统和网络控制系统,CPS关注资源的合理整合利用与调度优化,能实现对大规模复杂系统和广域环境的实时感知与动态监控,并提供相应的网络信息服务,且更为灵活、智能、高效. CPS与人类的生活和社会的发展息息相关,是涵盖了小到纳米级生物机器人,大到全球能源协调与管理系统等涉及人类基础设施建设的复杂大系统. CPS的典型应用包括智能交通领域的自主导航汽车、无人飞行机;生物医疗领域的远程精准手术系统、自主计算与感控的植入式生命设备;以及智能电网、家庭机器人、智能建筑等,是构建人类未来智慧城市的基础. 本文对信息物理融合系统这一新兴技术进行了概述.首先,介绍了CPS的概念和特点,综述了CPS的发展现状和应用前景;其次,对CPS的系统构成和理论基础进行了说明,分析了现有的CPS架构,讨论了CPS与计算机系统、嵌入式系统、网络控制系统和物联网等技术的区别与联系;最后,分析了CPS研究所面临的挑战,并对CPS的技术发展和应用实现进行了展望.
2019年6月解析电力信息物理融合系统环境中的网络攻击李建锦，王琼，尚文博（国网甘肃省电力公司营销部，甘肃省兰州市730030） 【摘要】电力信息物理融合系统借助复杂的通信网络，和现代的电力系统构成了一个实时感知与信息服务一体的多维度的复杂系统。但是由于信息流交互的复杂和多样化使得电网常常面对需要面对一些问题。在电力系统物理融合环境中网络攻击常常对电力安全造成危害。近些年来，网络攻击频发，网络攻击很严重的影响了电网运行的稳定性，目前我国在对电力信息物理融合环境中的网络攻击还处于初级阶段。本文主要对电力信息物理融合系统环境的概述进行介绍，对电力信息物理融合系统的背景进行阐述，电力信息物理融合系统环境网络攻击的内涵，对国内的电力信息物理融合系统网络攻击的现状进行分析。 【关键词】信息物理系统；网络攻击；信息安全 【中图分类号】TM73【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）06-0214-02 1引言 电力信息物理融合系统环境利用计算机技术,通信网络,以及物理环境所形成的一种集实时感知,信息服务融合的多维复杂结构。近些年来智能电网不断的发展,我国的电网自动化水平不断的提高,能源互联网的不断发展造成许多的外部信息对电力系统造成影响,电力系统的信息网络不断的复杂,现代的电力系统已经不再是传统意义上的电力网络,在传统的电力网络系统在现代信息网络技术的配合下,逐渐演变成信息物理融合系统。由于现代信息系统对其的改变,导致网络安全对于电力系统的重要性越来越重要。近些年来,对电力系统的攻击具有一下特点,隐蔽性强,许多针对电力系统网络的网络攻击难以被发现,潜伏期长等特点,针对电力信息物理融合系统会对电网运行的稳定性造成巨大的影响。 2电力信息物理融合系统环境的概述电力信息物理融合系统环境简称为CPS,电力信息物理融合系统环境是一种充分综合物理网络和计算机信息网络的系统,通过计算机系统和物理设备的相互配合来实现电力系统以最优的效率进行工作。电力信息物理融合系统环境主要由多元电力网络、多元信息网络、电力CPS网络三部分组成。多元电力网络内含多种电力设施,是由电力系统的物理系统构成的,多元电力网络的主要作用是对电网调度进行控制,协助电网系统使增强电网系统运行的平稳度和安全性,协助多元电力网络运行最优化。多元信息网络则是借助网络设备来进行工作的。多元网络系统通过各种传感器获取系统运行信息,多元信息网络通过各种传感器将所获取的信息传给集中控制中心。电力CPS网络是综合上面两者的一个网络概念,电力GPS系统含有众多的节点,每一个节点都可以和多元电力网络和多元信息网络进行交流。 3电力信息融合系统的背景 近些年来电力信息物理融合系统是智能电网领域发展的趋势,随着我国电网规模的不断发展,电力负荷不断提高,电力网络与计算机网络的联系不断提升,随着电力网络和计算机的联系不断密切,网络安全越来越成为电力网络企业要考虑的问题。我国针对电力系统网络安全问题提出了三道防线的电力系统安全网络体系,在此体系中充分考虑了各种电力网络出现故障的处理方式,在处理电力系统网络的安全性较高,但是我国的电力网络架构并不是密不透风的,某些攻击者依旧可以使用注入虚假信息的方式来对电力系统进行网络攻击,从而引发对电力系统运行的问题,对电力系统运行的平稳度造成影响。4针对电力信息物理融合系统的网络攻击的特点 4.1针对电力信息物理融合系统攻击的保密性 信息获取的权限在电力系统中有这严格的规定,某些不法分子为了获取更大的系统权限就会针对电力信息物理融合系统进行攻击都会被检测并阻止,保密性被破坏会造成电网信息的泄露造成不可弥补的损失,所以在电力信息物理融合系统中应该防止电网信息被非法分子利用。 4.2电力信息物理融合系统攻击的完整性特点 在电力信息物理融合系统中应该严格的保证信息的完整性,并且在保证完整性的同时要保证数据信息的准确性和一致性,在未经允许的情况下外界对电网系统的信息的修改都应被阻止,外部的未授权的组织不可以对电力系统都不得对数据信息进行传输或修改,若是电力系统中的数据被外部未授权的组织修改则会大大影响数据的完整性,数据的完整性被破坏会影响电力管理中决策的失误。 4.3电力信息物理融合系统系统攻击的可用性特点 电网系统中的任何信息都可以被合法的授权方安全的访问。若是电网系统中发生网络攻击等突发事件,电网的控制中心依旧可以获取需要的数据,但是在网络攻击中一旦数据的可用性受到破坏,电网的控制中心就不能及时的获取数据,造成数据传输的中断,这种情况会对电网造成很大的损害,影响电网系统的电力传输。 5我国的电力信息物理融合系统网络攻击研究现状 随着我国电力信息物理融合系统的进一步发展,电力的信息化的进行,我国十分重视针对电力信息物理融合系统的网络攻击,并提出了没有网络完全就没有国家安全的口号,从我国的电力系统架构来看,我国的电力信息系统和欧美等国家的电网系统进行比较,我国的电力系统的稳定性要强于欧美国家的电力系统,但是电力系统的安全指数的可靠性很大程度上要依靠我国的电力设备的可靠性,电力物理设备才是国家电网系统安全的基础,若是电力物理设备受到人为的损害那么电力系统的安全就成了一句空话。针对电力信息物理融合系统的网络攻击现象,我国的研究已经持续很长时间,我国的许多学者已经对此进行了比较全面的研究。电力信息物理融合系统是一个电力系统和信息系统全面结合的多维度异构系统,对电力信息物理融合系统安全性的分析不能按照传统的方式进行,需要我国的电力企业研究出新的电力信息安 电力讯息214