智能电网信息安全及其对电力系统生存性的影响探索

陈 浩 杜荣良 余修成

( 国网安徽省电力有限公司六安供电公司 安徽 六安 237006)摘要：目前智能电网在不同的国家和地区都有应用，促进了智能电网的发展和进步，本文主要分析智能电网信息安全问题，认为电力系统生存性受智能电网信息安全的影响。深入分析智能电网信息安全与电力系统二者之间的关系，这能为智能电网的发展提供基础理论支持，促进智能电网更好造福民生。

关键词：智能电网；依赖性；连锁故障

引言：

在智能电网中，可以通过信息化技术和数字化技术传播电能的生产、运输、计划分配、实际使用情况的信息，实际上这些具体信息相互之间有着密切的联系。在新型电力系统中，电力传输更为高效，能够在系统中实现良好互动。信息技术能高度渗透电力系统，但这也意味着信息的安全问题会影响到电网的安全。

一、智能电网信息安全问题

（一）信息传输过程存在安全隐患

在智能电网的发展中，信息化一直在其中发挥着不可忽视的作用。从目前的情况来看，对信息化的研究更重视开发新功能，在一定程度上忽视了智能电网信息的安全性问题。智能电网的信息涉及到受电和售电这两方面，能实现有效互动。另外信息化还在输电、配电和用电的各个环节都有体现。智能电网的信息化安全问题体现在信息传输的过程中。通信系统是智能电网的基础，是一个双向传播信息的过程，能实时、高速传播，有较强的集成化性能。数据经过高速通信网络这一通道被传输到数据处理中心，这些信息主要来源于智能表计。电力企业会通过智能电网，把近期有关电力的信息对外发布。相比于传统的电网，智能电网需要用到更多数量的设备，从而更好实现对相应设备的管理和把控，而且智能电网的分布也比较广泛。所展开的监控操作要覆盖广泛，其中会受到广大用户欢迎的是共享的因特网和无线通信网。假如在智能网络中大量接入了公共网络，就会给智能电网带来安全隐患，使不法分子有机可乘，出现违法犯罪的不良情况。就无线电网而言，其中也存在着一定安全隐患，这极有可能威胁到电力用户和电力企业本身的利益。

（二）监测活动中存在的安全隐患

在采集信息的环节中，应对其中可能发生的安全问题引起重视。在监测活动中，会用到各种较为高级的传感器、测量表，监测的对象是电力系统和电力用户。实现高度的信息化才能更好保证电力系统的安全，也为系统的经济运行提供坚实基础。比如在采集数据的工作中，使用大量的智能电表，能较为科学的评估电网设备的健康情况，也能评估系统的完整性。

在此条件下才能察觉其中存在的安全隐患，并有效规避。电力企业在经营的过程中，需要在社会内发布实时的电价和用电的优惠政策。除此之外，还需要实现与用户的积极沟通，帮助用户制定更为经济的用电策略。在未来的发展中，智能电网会逐渐取消电磁表计和相应的跟读设置。能够取而代之的是智能固态表计，能为用户和企业提供双向的通信。由于受到成本的限制作用，所使用的智能表记一般不会使用技术水平高的加密手段，此时智能表计被破解被控制的可能性就更大。假如这些设备被控制，攻击者就能向电网提供虚假信息，进而干扰电网供给。相应的也能够向用户提供与真实水平有出入的电价信息，对用户侧的用电方式形成干扰。极为恶劣的情况是大量的智能表计失去与电网系统的联系，进而出现更大的事故。

二、电力系统生存性受智能电网信息安全的影响

（一）电力网对信息网有较强的依赖性

电力网和信息网之间有着比较强的依赖关系，在信息网络的支持作用下，电力网络才能调整电源节点的出力，才能实现负荷节点的投切。当信息网络出现问题，就意味着电力电源的运行也会受到影响。信息网络的运行需要有电力系统的支持，值得庆幸的是信息系统会配备不间断的电源系统，因此电力系统短时停电对信息系统所带来的影响并不明显。对网络故障的传播特性加以分析，在信息网络发生故障的情况下，出现大范围停电的情况可能性更大 [1] 。相比于电量波动所产生的成本，信息波动的成本就比较低。在此条件下，信息网络就具备比电力网络更强的互联互通性。信息流可以实现在较大范围内进行交互，而且交互的频率也很高。因此当信息网络出现故障，所影响的范围也更大。智能电网的安全性受到其本身结构的影响，其运行风险同时来源于电力系统和网络系统，其中应该特别引起重视的是信息网的安全问题。需制定有针对性的信息安全标准体系，积极借鉴国外先进的研究成果，加强技术研究，包括面向无线网络中的安全传输协议和有限网络中的防火墙技术。

（二）信息系统的安全漏洞直接威胁电网的稳定运行信息网络的分布比较广泛，相互配套的电力网络能够为信息网络提供电源。在电力网络中，基本上实现所有的功能都需要依赖于信息网络所提供的服务。由此可见，电力网和信息网相互之间有着比较强的耦合性，这也加大了发生大停电事故的可能性。不法分子有可能会攻击信息网络中的关键节点，导致电力网络中关键的电厂停机，也有可能出现输电线过载的不良情况。此时就有可能出现信息节点不能有效对应电力节点的不良情况。也就是说在智能电网的空间中，信息网络中的故障问题有可能会转化为电力网络中的故障问题。目前信息网络中已知的安全漏洞有很多，这就意味着可以从很多入口发起攻击，而且攻击活动又不会受到时间、地域和天气的影响，使用的攻击手段又有较强的隐蔽性，也就会对电力系统造成更大的危害性。在此背景下，未来对电力系统的攻击很有可能从物理攻击转化为响应信息系统的攻击。对此需积极完善相应的法律法规，政府在完成这项工作时，需要考虑到参与各方在智能电网中所扮演的角色，从而制定出可行有效的管理政策，并具体划分各方所应当承担的责任和拥有的权利。

（三）系统中的故障具有传播性

信息网络中存在的故障具有一定传播性，这在店里系统连锁故障的研究中相应的体现。实际所展开的研究主要集中在电力系统的内部传播中。电力网和信息网相互依存，也就出现了更多故障传播的形式。这两个网络是相互依存的关系，当其中有一个网络的某一个节点失效，另一个网络的相应节点也很有可能失效。失效的过程会在两个网络节点中交替出现，导致网络中有更多的节点失效。网络便会在一段时间内大面积出现故障问题，情况严重会使全网崩溃。需要引起重视的是未来的智能电网恰恰为故障的传播提供了一个好的平台 [2] 。与单一的网络相比，相互依存的网络特征更为复杂。在单一的网络中，网络度分布均匀，对故障的抵抗能力也就越强，而在相互依存的网络中，网络度分布越均匀，抵抗随机故障的能力也就越脆弱。比如在某系统中复合网络中的两个子网络采用的是随机图模型，对于智能电网这一具体的复合网络而言，无标度网在其中占有更大的比例，电力网则具有小世界网的特征，在信息网出现连锁故障的情况下，则更有可能导致全网瘫痪。对此应加强研究信息安全技术，从具体的环节入手，加强保障措施，包括信息的采集、传输、处理和交互。

总结：

综上所述，智能电网信息安全问题有两方面表现：信息传输过程存在安全隐患；监测活动中存在的安全隐患。电力系统生存性受智能电网信息安全的影响是因为电力网对信息网有较强的依赖性，信息系统的安全漏洞直接威胁电网的稳定运行，另外在智能电网中，信息系统和电力系统中的故障具有传播性。

参考文献：

[1] 吴金宇 , 陈海倩 , 张丽娟 . 基于可信计算的主动配电网信息安全防护研究 [J]. 广东电力 ,2020,33(03):79-87.

[2] 张佳发 . 信息安全技术在智能电网中的应用 [J]. 通信电源技术 ,2020,37(02):153-154.