电力配网终端安全解决方案-加密模块

配电网与配电线路安全运行中存在问题及解决方案【摘要】配电网与配电线路安全运行中存在问题，主要包括老化设备和线路导致安全隐患、人为疏忽和操作失误引发事故，以及天气和自然灾害影响配电网安全运行等。

为了解决这些问题，应该定期检查和维护设备和线路，加强员工培训与管理，以及加强配电网抗灾能力建设。

配电网与配电线路的安全运行问题不容忽视，只有采取有效的措施，才能确保配电网的安全可靠运行。

必须重视配电网安全问题，加强管理和维护工作，提高员工的安全意识和应急处置能力，以保障电力系统的可靠性和稳定性。

(字数：148)【关键词】配电网、配电线路、安全、运行、问题、老化设备、安全隐患、人为疏忽、操作失误、天气、自然灾害、解决方案、定期检查、维护、员工培训、管理、抗灾能力、建设、结论、可靠运行、有效措施。

1. 引言1.1 配电网与配电线路安全运行中存在问题及解决方案配电网作为现代城市重要的基础设施，承担着将电力从发电厂输送到终端用户的重要任务。

在配电网与配电线路安全运行过程中，存在着一系列问题，需要及时解决以确保电力系统的安全性和可靠性。

老化设备和线路是导致配电网安全隐患的主要原因之一。

随着设备和线路使用时间的增长，其绝缘性能和传导能力会逐渐下降，容易出现故障和短路现象，给电网安全带来潜在风险。

人为疏忽和操作失误也是造成事故的常见原因。

员工对设备操作要求严格，一旦操作不当就会导致事故的发生。

加强员工培训和管理，提高员工的安全意识和技能水平至关重要。

天气和自然灾害也会影响配电网的安全运行。

在恶劣天气和自然灾害来临时，配电网易受损坏，导致停电和安全事故的发生。

需要加强配电网抗灾能力的建设，提高其应急处理能力，确保电力系统在极端情况下的安全运行。

配电网与配电线路安全运行中存在的问题必须引起重视，并采取有效措施进行处理。

只有定期检查和维护设备和线路，加强员工培训与管理，以及加强配电网抗灾能力建设，才能确保配电网安全可靠运行，保障城市电力供应的稳定性和可靠性。

配网终端加密模块解决方案（采用国密算法加密芯片）目前现有的配网自动化试点（包括国网和南网）均未考虑二次安防，而在110KV以上的变电网里，二次安防是一个很重要的建设内容，主要原因在于以前配网自动化建设不规范，且技术条件不成熟。

二○一一年二月九日国家电网在调〔2011〕168号文件《关于加强配电网自动化系统安全防护工作的通知》明确提出了配网自动化系统位于生产控制1区，必须做好安全防护工作。

国家电网公司物资采购标准中专用技术规范中提出，配电终端应配备符合国调〔2011〕168号文件的技术功能要求的非对称密钥技术的单向认证模块。

目前公司的配网终端还不具有加密模块，为了使配网终端产品更具有市场竞争力，需要尽快加入加密模块以满足需求。

国家电网公司物资采购标准(数据采集终端通用技术规范 2009年版)国家电网公司物资采购标准(站所终端单元DTU专用技术规范 2010年版)配网网变压器监测终端安全防护，其主要目的：一、防止通过公共网络对子站进行攻击，造成用户供电中断；二、同时防止通过公共网络和用户终端入侵主站，造成更大范围的安全风险。

遵循《电力二次系统安全防护总体方案》及《配电二次系统安全防护方案》168 号文件的要求，参照“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则，针对10kV 以下中低压配电网自动化系统子站数量众多、遥控命令间隔较长等特点，对采用公用通信方式的中低压配电网自动化系统，进行基于非对称加密的数字证书单向身份鉴别技术等纵向边界安全防护。

清华同方利用自主研发的安全芯片TF32A09 开发出适合配网终端安全防护的应用方案，目前技术已成熟，开始逐步应用于配网终端防护中。

对安全防护技术规范的基本前提下开发出一系列针对南网、国网相对应的解决方案。

现就TF32A09 做详细介绍，请参考如下：高速加密流芯片TF32A09TF32A09系列芯片是同方股份有限公司采用国产主控32位CPU自主设计的一款高速度、高性能信息安全SoC芯片。

ISU-208N/G配电终端加密模块技术使用说明书V2.1特别提示尊敬的客户：衷心感谢您选用本公司的产品！我们承诺在保证产品性能及品质的同时，将竭诚为您提供完善的技术服务。

为了让您更好地使用本产品，请在设备到货后仔细阅读以下提示内容，并在安装前阅读说明书全文。

工程供货配电终端加密模块，现场接线时，请查看随机的《端子接口定义图》图纸，具体配置以随机图纸为准。

在装置通电运行之前，应仔细检查接线是否正确。

装置接地线柱应可靠地经多股铜导线接到接地网上去，以避免装置外壳带电对人身造成伤害，并使装置的抗浪涌干扰电路正常的发挥作用。

智昊不断地对其产品进行改进完善，由于技术的不断进步及国网产品标准的不断更新，与实际产品可能存在差异。

欢迎您对本公司的产品提出宝贵意见。

◆包装箱有无损坏；◆设备外表有无明显的破裂或损坏；◆产品上的设备名称、型号是否与订货相符；◆装箱清单所列物品、随机文件是否齐全及与实物相符。

本说明书包含的所有内容均受版权法的保护，未经广州市智昊电气技术有限公司的书面授权，任何组织和个人不得以任何形式或手段对整个说明书和部分内容进行复制和转载。

目录1 产品概述 (4)1.1产品特点 (4)2主要功能 (5)2.1 基本功能 (5)2.2访问控制 (6)2.3状态监视 (6)2.4程序升级 (6)2.5日志功能 (6)2.6无线通信功能 (7)3 技术参数 (7)3.1 ISU-208N技术参数 (7)3.2 ISU-208G技术参数 (9)4结构形式及接口说明 (11)4.1外形结构与尺寸 (11)4.2指示灯与接口定义 (11)4.2.1 指示灯定义说明 (11)4.2.2 接口定义说明 (12)5管理维护工具 (13)1 产品概述ISU-208N/G是针对配电自动化终端信息安全升级改造自主研发的终端通信硬加密单元系列产品。

主要应用于配电终端的通信加固升级场合，采用内嵌安全芯片、4G全网通通讯模块设计理念，满足配电站所终端（DTU）和配电馈线终端（FTU）的通信安全升级要求。

电力配电网自动化系统网络安全风险及防护策略自动化的电力系统配电网构建与社会的发展趋势一致，对于电力企业的成长和提高具有极其重大的影响。

尤其在当前的计算机科技普及的背景下，提升电力配电网自动化系统的网络安全度对于保障电力企业的现代化发展至关重要。

为了增强电力系统的可靠性与效能，电网企业正在大力促进配电网络的自动化科技的进步。

我们希望借助配电网络的自动化技术，可以对配电设施及其运行状态进行高效的跟踪，以此来优化故障的解决方案。

1 配电网自动化系统的构成我们的配电网自动化系统拥有实时监控的功能。

这个系统通过使用主站网络的服务器、数据库以及检测工作平台等设备，通过对每一个功能单元的即时监控和控制，我们可以收集到与配电系统运作有关的电流、功率以及电压的数据。

这不仅方便了电力部门的管理者，也有助于他们更好地整体规划和管理配电网的各个环节，从而极大增强了配电线路的设计效果。

此外，这有利于工作人员能够快速察觉到配电网的不正常状态，从而及时采取相应的策略，确保电力系统的供电安全和稳定。

利用电网的终端设备，我们能够对配电网络的自动化路线的运行情况进行监控和管理。

这些设备具备自我检测和识别配电网络错误的功能，并且能够精确地定位错误区域，这将为电力维护工程师提供有用的参考数据，使他们能够迅速进行修复。

这不只是加快了电力供应的恢复过程，同时也保证了电网各个功能模块的稳定性，避免了大范围的问题出现，进一步提升了整体电力系统的运行效率。

另一方面，通过对配电网的电力供给进行即时跟踪，我们可以对这些电力供给做出适当的管理与防护。

然后，我们会借助远程操作的智能开关和调节的载压设备来调整这些设备的运作，从而精确地观察并调整配电网的负载分布状态。

当我们观察到某个地方出现了超负荷情况，就可以立即实施远程管理，以便迅速恢复正常用电。

这样做是为了通过有效地管理各个功能模块来确保配电网络的稳定运作，从而增强整个电力系统的安全性。

图1 变电站综合自动化系统结构2 配网自动化技术基本特点首要的是，这个策略可以明显增强电力系统的智能化程度。

电力配网终端安全解决方案随着电网智能化建设的深入进行，配网安全也逐渐的被各大电网及电力公司所重视。

相关部门也于2009年陆续出台了一系列的有关安全的指导性方案与规定。

万协通依据电监会《电力二次系统安全防护总体方案》、《配电网二次系统安全防护总体方案》，国家电网《中低压配电网自动化系统安全防护补充规定》及国家电网与南方电网的实际需求，成功推出了《配电网终端安全方案》。

1） 终端/子站安全通信模块方案电网配电终端安全要求：认证加密：1） 主站对子站/终端下发的控制指令不论采用何种通信模式（以太网、无线、还是其他方式）都需要使用基于非对称密钥的加密技术进行单向身份认证。

2）配电网自动化系统采用基于调度证书的非对称密钥算法实现控制命令及参数设置指令的单向身份认证与报文完整性保护。

3）用电信息采集及负荷管理系统采用信息证书的方式实现单向身份认证与报文完整性保护。

无线通信：1）采用VPN技术实现无线虚拟专有通道。

2）通过认证服务器对接入终端进行身份认证及地址派发扩展功能：单向认证+对称加密主站采用私钥签名并使用对称密钥对数据进行加密，子站使用与主站相同的密钥对数据内容进行解密。

主要用于对复合报文中明文部分（控制命令、时间戳等）的保护。

技术实现：认证加密：采用SM2/RSA 非对称算法，满足目前单向认证需求，中央控制子模块中的存储空间可以存放多个认证证书。

对称算法支持SM1算法，完全支持单向认证+对称算法的扩展功能通信：接口：提供丰富的通信接口，支持以太网通信，GPRS通信，及多种符合电网规约的串口通信传输安全：支持APN+VPN、VDPN，GRE等电力上广泛应用的通信技术。

其他功能：利用TF32A09中强大的32位CPU，及扩展存储（flash）模块，用户可以在本方案的基础上，自行增加专有相关控制功能2）安全模块方案为了减少对配电终端设备的改造，万协通提出外置安全模块的方案，解决电力配网终端安全的问题。

管理模块把需要认证/加解密的数据通过串口发给安全模块，安全模块按照电网的安全标准处理完毕后，再把数据回传管理模块。

IDE-6202配电终端加密装置(国网加密盒子)使用手册北京爱德佳创科技有限公司目录目录 0第1章产品介绍 (1)1.1.概述 (1)1.2.加密盒子在配电自动化系统中应用图示 (1)1.3.产品规格 (2)1.4.面板说明 (3)1.4.1. 外观/安装尺寸图 (3)1.4.2. 面板介绍 (4)1.5.出厂默认设置 (5)1.6.产品图片 (5)第2章配置软件 (5)2.1.配置界面 (6)2.2.报文监视界面 (7)第3章常见故障处理 (7)3.1.电源故障处理 (7)3.2.端口故障处理 (7)第4章验证项目 (7)产品介绍概述IDE-6202针对国网配电自动化终端信息安全升级改造自主研发的终端通信硬加密模块系列产品。

采用内嵌安全芯片、模块化设计理念，满足配电站所终端（DTU）、配电变压器监测终端(TTU)和配电馈线终端（FTU）的通信安全升级要求。

支持数据标准化解析封装、通信服务控制管理、双向身份认证、数据加密保护、终端证书管理等功能，可实现终端与主站之间的数据，满足国网配电自动化系统标准通信协议（101/104）及信息安全防护要求的配电终端通信单元；国网配电自动化终端FTU-DTU信息安全加密终端单元（国网加密盒子）针对不同的应用场景及通信要求，并根据国网相关要求配电自动化终端均要求增加硬件加密功能，且要符合相关电科院的测试要求，通过国家电科院相应测试，可以和国内主站实现加密通信。

加密盒子在配电自动化系统中应用图示外观/安装尺寸图正面图顶部图底部图面板介绍设备正面板示意图如下：出厂默认设置产品图片配置软件IDE-6202加密盒子使用TnBuild应用软件来完成和终端与平台的参数配置与调试。

详细使用可以参考"TLink用户手册"。

下面为配置与调试的部分截图。

配置界面报文监视界面常见故障处理电源故障处理请检查一下选项，帮助分离问题：●确认电源线连接可靠，并且确认电源供电为9到36V直流供电；●检查环境条件，IDE-6202加密盒子工作场所的要求温度为-20 ~ 75℃；端口故障处理验证项目。

密码模块作为基础密码设备，在金融、电力、大数据等行业中为各类安全应用提供身份认证、算法加速、敏感安全参数管理和保护等服务。

目前市面上的商用密码模块按照国家密码管理局提出的相关标准进行研发，大多满足安全一级或安全二级的规范要求，仅提供基本的安全功能。

由于标准对高安全等级密码模块规定了更多的新功能和新机制，技术要求较高，因此国内在该研究领域仍处于起步阶段，且安全技术设计的相关论述较少。

然而随着对数据安全有极高要求的行业的发展，业内对高安全等级的密码模块的需求与日俱增，面临巨大的市场空缺。

因此，研究如何通过各种设计和技术路径来满足高安全等级的要求就显得迫在眉睫。

本文首先简要介绍高安全等级密码模块的设计架构，其次分别从高安全等级特有的物理安全、实体鉴别、环境失效性检测（Environmental FailureTesting，EFT）、非入侵式攻击缓解技术这 4 个方面详细说明高安全等级密码模块的设计和工作原理。

本文的研究不仅可以填补高安全等级密码模块安全技术设计方面的空白，也可以指导研发具有实用价值的商用密码模块，满足相关行业的技术需求和市场需求。

高安全等级密码模块设计架构1.1 硬件架构设计高安全等级密码模块，以高速串行扩展总线（Peripheral Component Interconnect Express，PCI-E）接口密码模块为例，由主控单元、PCI-E总线接口单元、密码运算单元、存储单元、环境失效性检测（Enviromental Failure Test，EFT）单元、功能单元组成，如图1 所示。

图 1 高安全等级密码模块硬件架构高等级密码模块中：（1）主控单元由带嵌入式操作系统的中央处理器（Central Processing Unit，CPU）实现，实现对密钥的管理和对应用层下发命令的解析和响应；（2）PCI-E 总线接口单元由大规模现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）实现，是数据进出密码模块的主要传输通道；（3）密码运算单元基于效率和性能的考虑，由两颗专用密码算法芯片组成，分别实现SM1 算法和SM2 算法，另由逻辑器件实现哈希算法SM3 和对称分组密码算法SM4；（4）存储单元由双倍速率内存（Double Data Rate synchronous Dynamic Random-access Memory，DDR SDRAM）和闪存（FLASH）组成，分别存储密码模块运算过程中的数据和板载芯片的可执行程序；（5）EFT 单元负责实现EFT 功能，由电压和温度两部分组成，分别实现对电压和温度的感知和响应；（6）功能单元中，由开盖销毁装置、按键销毁按钮实现紧急状况下的关键安全参数置零功能，状态LED 灯指示密码模块的实时状态，USBKey 接口供身份鉴别的UKey 使用，另有多片物理噪声源用于产生质量合格的随机数。