摘要：文章認為智能電網的信息安全問題必須在智能電網部署的過程中充分考慮。智能電網的信息安全主要包括物理安全、網絡安全、數據安全及備份恢復等方面；智能電網還會面對由多網融合引發(fā)的新的安全問題，如智能電網感知測量節(jié)點的本地安全問題、智能電網感知網絡的傳輸與信息安全問題、智能電網業(yè)務的安全問題

　　摘要：文章認為智能電網的信息安全問題必須在智能電網部署的過程中充分考慮。智能電網的信息安全主要包括物理安全、網絡安全、數據安全及備份恢復等方面；智能電網還會面對由多網融合引發(fā)的新的安全問題，如智能電網感知測量節(jié)點的本地安全問題、智能電網感知網絡的傳輸與信息安全問題、智能電網業(yè)務的安全問題。文章基于智能電網在信息采集、信息傳輸和信息處理3個層面所采用的信息安全技術，指出未來智能電網將會融合更多的先進的信息安全技術，如可信計算、云安全等。

　　通過數字化信息網絡系統將能源資源流通的各個環(huán)節(jié)、終端用戶的各種電氣設備和其他用能設施連接在一起，通過智能化控制，提高能源利用效率和保障能源供應安全，這就是智能電網思想的起源。

　　關于智能電網，目前國際上尚無統一明確的定義。美國電力科學研究院將智能電網定義為：一個由眾多自動化的輸電和配電系統構成的電力系統，以有效和可靠的方式實現所有的電網運作，具有自愈功能；能快速響應電力企業(yè)業(yè)務需求；具有智能化的通信架構，以實現實時、安全和靈活的信息流管理，并為用戶提供可靠、經濟的電力服務。

　　智能電網是一種高度自動化的數字化電網。位于其中的用戶端以及各個節(jié)點均可實現實時監(jiān)控，采集到的雙向功率流信息貫穿在整個發(fā)、輸、配、用過程當中。智能電網在開放系統和共享信息模式的基礎上，可以通過寬帶通信系統、自動控制系統以及分布式智能設備等，實現電網中各部門的協調和實時互動，以及實時市場化交易，以達到優(yōu)化電網的管理和運營目的。

　　整合后的智能電網的體系架構從設備功能上可以分為4個層次，分別是基礎硬件層、感知測量層、信息通信層和調度運維層[4]。

　　(1)基礎硬件層

　　基礎硬件主要分布在“發(fā)、輸、配、用”4個環(huán)節(jié)中。發(fā)電涵蓋風電、分布式電源、光伏電源、接入電源等；輸電涵蓋互濟、超導、特高壓、網架等；配電涵蓋微網、虛擬電廠、高級電表設施等；用電涵蓋電器、用電自動控制設備、分布式電力供應站、電力儲能設備等。

　　(2)感知測量層

　　感知測量層主要通過智能測控設備來實現智能感知，以評估阻塞情況和電網穩(wěn)定性，監(jiān)控設備健康情況，防止竊電，以及實現控制策略支持等。該層由智能計讀數裝置、相角測量單元、廣域測量系統、動態(tài)線路定級系統、電磁信號測量與分析系統、用電時間實時定價設備、數字繼電器等組成。這些儀器儀表采用射頻識別、傳感器和短距離高速無線通信技術，實時與智能電網相連接。

　　(3)信息通信層

　　信息通信層采用的技術涵蓋變電站自動化、配電自動化、監(jiān)控和數據采集、需求響應、能量管理、無線網絡、數字移動通信以及光纖通信等領域，能夠實現實時控制、信息和數據交換，以保障達到最佳的系統可靠性、最好的資產利用率，實現最高的安全性。

　　(4)調度運維層

　　智能電網的災備能力除面對電力系統外，還涉及自然和社會諸多因素，必須精確管理控制，因此需要與人工智能技術相結合。為了實現整個系統范圍內的協調控制，分布式智能代理及網狀控制結構等形式的設計將融入到系統建設中。系統可以被用來實施分布式決策控制，也可以進行集中協調。信息通信層將為調度運維中心的運行提供堅實的技術支撐。

　　在智能電網中，數字化、網絡化、信息化技術主要分布于感知測量層、信息通信層和調度運維層中，因此本文對智能電網的信息安全技術的分析將主要圍繞這3層展開。

　　1智能電網的信息安全需求

　　智能電網作為物聯網時代最重要的應用之一，將會給人們的工作和生活方式帶來極大的變革，但是智能電網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。和傳統電力系統相比較，智能電網的失控不僅會造成信息和經濟上的損失，更會危及到人身和社會安全。因此，智能電網的信息安全問題在智能電網部署的過程中必須充分考慮。針對智能電網的運營特點，其安全需求主要包括物理安全、網絡安全、數據安全及備份恢復等方面。

　　(1)物理安全

　　智能電網的物理安全是指智能電網系統運營所必需的各種硬件設備的安全。這些硬件設備主要包括智能計、測量儀器在內的各類型傳感器，通信系統中的各種網絡設備、計算機以及存儲數據的各種存儲介質。物理安全主要指保證硬件設備本身的安全和智能電網系統中其他相關硬件的安全，是智能電網信息安全控制中的重要內容。物理安全的防護目標是防止有人通過破壞業(yè)務系統的外部物理特性以達到使系統停止服務的目的，或防止有人通過物理接觸方式對系統進行入侵。要做到在信息安全事件發(fā)生前和發(fā)生后能夠執(zhí)行對設備物理接觸行為的審核和追查。

　　(2)網絡安全

　　在傳統電力系統基礎上，智能化的通信網絡架構的智能電網應具有較高的可靠性。該通信網絡必須具備二次系統安全防護方案。防護的原則是：安全分區(qū)、網絡專用、橫向隔離、縱向認證。根據這個原則，智能電網的通信網絡可劃分為4個分區(qū)：安全區(qū)I(實時控制區(qū))、安全區(qū)II(非控制生產區(qū))、安全區(qū)III(生產管理區(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之間必須采用經相關部門認定核準的電力專用安全隔離裝置，必須達到物理隔離的強度。網絡縱向互聯時，互聯雙方必須是安全等級相同的網絡。要避免安全區(qū)縱向交叉，同時在網絡邊界要采用邏輯隔離。信息系統網絡運行過程中要充分利用防火墻、虛擬專用網，采用加密、安全隔離、入侵檢測以及網絡防殺病毒等技術來保障網絡安全。

　　(3)數據安全及備份恢復

　　在智能電網中，數據安全的含義有兩點：其一，數據本身的安全。即采用密碼技術對數據進行保護，如數據加密、數據完整性保護、雙向強身份認證等。其二，數據防護的安全，即采用信息存儲手段對數據進行主動防護，如通過磁盤陣列、數據備份、異地容災以及云存儲等手段保證數據的安全。

　　智能電網整體的信息安全不能通過將多種通信機制的安全簡單疊加來實現。除了傳統電力系統的信息安全問題之外，智能電網還會面臨由多網融合引發(fā)的新的安全問題。

　　(1)感知測量節(jié)點的本地安全問題

　　由于智能電網中的智能設備可以取代人來完成一些復雜、危險和機械的工作，所以智能電網的感知測量節(jié)點多數部署在無人監(jiān)控的環(huán)境中。攻擊者可以輕易地接觸到這些設備，從而對他們造成破壞，甚至通過本地操作更換機器的軟硬件。