电力系统的安全性问题及防治措施研究.pdf

电力系统52丨电力系统装备 2023.6Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment1 电力系统的安全性问题电力系统的安全性问题涵盖了电力系统电压的稳定性、频率的稳定性等多方面的内容。简单来说，电力系统安全性就是承受各种故障扰动的能力，包括电路短路、电量荷载超负荷等。电力系统涉及多个领域，是一个复杂的工程。当前，现代信息技术正在快速发展，各类信息系统与电网的融合程度也越来越深入，有效提高了电网运行的安全性和经济性。例如调度自动化系统（SCADA/EMS）、配电网自动化系统（DA）、变电站综合自动化系统（SA），这些信息系统为电力系统的稳定运行提供了良好保障。在现代信息技术的应用过程中，计算机应用系统是电力系统运行的核心，只有确保计算机应用系统的稳定性，才能防止通信系统瘫痪，维护电力系统稳定运行。在以往，对电力系统安全性问题的研究主要针对单一的系统故障，难以彻底掌握电力系统的安全性问题，无法为用户提供用电保障。在现代电力系统运行中，大面积停电是比较复杂的问题，形成原因是多方面的，如果电力系统的安全性不足，抗干扰能力匮乏，就存在大面积停电的潜在风险。2 电力系统安全性问题的影响因素2.1 内部因素对于电力系统的运行而言，影响其安全性的内部因素包括元件发生故障、控制和保护系统发生故障、通信系统故障、电力系统不稳定等。电力系统当中的元件主要包括发电机、变压器、输电线路、用电设备等，如果元件发生故障，整个系统的运行就会受到影响。电力系统的控制和保护系统主要是指微机保护装置，如果控制和保护系统发生了故障，出现断路器误动作等现象，就会影响整个电力系统的运行。信息及通信系统包含了主干线、各支路干线、程控交换机、调度总机等，具有数据采集、监视控制等多种功能，如果出现信息系统拥堵、与 EMS 系统失去通信等问题，就会影响整个电力系统的运行。电力系统不稳定也是危害系统安全性的重要因素，主要体现在静态、暂态、电压不稳定等方面。2.2 外部因素通常情况下，外部因素有自然因素，包括冰雹、暴雨、地震、森林火灾、洪水、泥石流等，这些外部因素会造成电力系统故障，致使电力供应不稳定。除自然原因之外，很多人为因素也会影响电力系统的安全性，例如操作人员对计算机系统的操作失误可能会对系统造成损害，发生停电事故。此外，控制和保护系统设置错误以及人员的蓄意破坏同样会影响电力系统的稳定性。电力系统是综合性较强、运行复杂的系统，外部因素对电力系统的影响有可能会产生大范围的停电事故。在气候条件恶劣、自然灾害多发的区域，电力企业需要高度重视外部因素对电力系统的影响，全面做好防护措施。3 电力系统安全性问题的防治措施摘 要在电力系统运行中，安全性问题至关重要，只有提高电力系统安全性，减少内部因素和外部因素对电力系统的干扰，才能实现稳定供电，提高电力企业的经济效益。文章分析了电力系统的安全性问题，阐述了电力系统安全性问题的主要影响因素，提出了电力系统安全性问题的防治措施，并对电力系统信息安全防护的关键技术进行了总结。关键词电力系统；安全性；防治措施中图分类号TM73 文献标志码A 文章编号1001523X（2023）06005203Research on Security and Prevention Measures of Power SystemXIN Mingyu，DAI LuAbstractIn the operation of the power system,safety issues are crucial.Only by improving the safety of the power system and reducing the interference of internal and external factors on the power system can stable power supply be achieved and the economic benefits of power management enterprises be improved.The article analyzes the security issues of the power system,elaborates on the main influencing factors of power system security issues,summarizes the key technologies of information security protection in the power system,and proposes prevention and control measures for power system security.Keywordspower system;safety;prevention and control measures电力系统的安全性问题及防治措施研究辛明钰，代璐（国网商洛市供电公司，陕西商洛726000）电力系统2023.6 电力系统装备丨53Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment3.1 做好电力系统运行的监控现代化的电力系统中充分应用了各种先进的技术手段，包括数字化控制技术、计算机技术等，这些技术的应用能够让电力系统信息资源得到高效共享，全面优化电力系统的资源配置，提高电力系统的运行效率。然而，在互联互通的电力系统中，一个细微的局部故障就有可能引发连锁反应，使故障迅速波及整个电力系统，从而引发大面积的停电事故。为确保电力系统的安全性，电力企业需要统一电网管理，建立完善的电力系统安全运行制度，全面加强对电力系统运行的监控，及时发现系统当中存在的隐患，提高管理效果。为此，电力企业可以对系统中相关的技术人员进行培训，提高技术人员对电力系统安全性问题的重视力度，提高技术人员的专业技能水平，这样才能全面加强系统监控。3.2 全面加强电网建设从电力系统的组成上来看，整个系统包含了不同容量的发电机以及不同电压等级的输配电线路，是一个比较复杂的系统，具有非线性、信息不完全性的特点。提高电力系统的安全性必须以加强电网建设为基础，做好统一规划，使电力系统结构更加科学、稳定，这是电力系统安全运行的基础。从以往的大范围停电事故当中可以发现，很多停电事故产生的原因都是因为设备老化。因此，在电力系统的建设过程中，电力企业需要在筹建阶段进行合理规划，树立超前建设的意识，为电力系统的安全运行奠定基础。在系统运行中，电力企业还需要定期对电气设备和输配电线路进行检查，针对陈旧设备进行更新，以适应现代数字化技术的应用，减少因设备老化造成的系统安全隐患。3.3 减少外部因素的影响在电力系统的运行中，外部因素主要体现在自然因素影响，恶劣的气候条件和自然灾害会对供电稳定性造成破坏。例如，霜冻会造成导线覆冰，大风会使电杆歪倒。为减少外部因素对电力系统安全性的影响，电力企业可以采取相应的措施，如在变电站安装避雷针，防止雷电对变电系统造成物理冲击，避免电力系统被损坏。在进行电力系统设计时，电力企业需要高度重视外部因素对系统的影响，如采用半闭合结构进行设计，降低鸟类对电力系统的影响。为应对大风天气，电力企业的工作人员需要对电杆进行定期维护，合理调节电杆之间的距离，防止电杆倾倒。总而言之，电力企业需要结合实际情况对电力系统的安全性问题进行深入研究，全面把握外部因素对电力系统安全性的影响，对系统故障进行预警，及时采取科学有效的防治措施。4 电力系统信息安全问题防护的关键技术4.1 安全隔离技术（1）防火墙技术。防火墙在英文中是 Firewall，能够将安全隐患阻隔到安全系统之外，通过硬件设备和软件的科学部署，为电力系统网络安全构建防御系统，从而提高电力系统的安全性，为电力系统提供安全保障服务。在电力系统中，防火墙的应用涉及到电流层网关、应用层网关、包过滤路由器，该技术应用的目的是提高电力系统信息的安全性。防火墙系统本身是比较复杂的，它可以在内部网络和外部网络之间构建安全屏障，这一道屏障由各类软硬件组成，能够让电力系统的内外部网络安全沟通，构建良好的沟通环境。当前，防火墙技术在电力系统当中的应用范围不断扩大，安全服务功能的应用效果良好。例如，电力系统内网在应用过程中可能需要更换 ISP，通过应用防火墙技术，就不需要重新编号，因此，电力企业需要高度重视防火墙技术的应用，提高电力系统的信息安全性。（2）物理隔离技术。在电力系统的运行中，外部网络和内部网络的连接有可能造成黑客入侵，从而给整个电力系统带来安全隐患，出现信息丢失、破坏等问题。物理隔离技术是指应用物理的方法，将内部网络和外部网络分隔开，这样控制系统就不会与公共系统或者其他设备连接，可以对各类硬件设备进行保护，同时还可以对通信链路进行保护，避免外界的自然灾害或者人为操作对电力系统造成破坏。在应用物理隔离技术时，相关部门的管理人员需要对电力系统的安全区域进行合理划分，全面保障电力系统的信息安全。（3）协议隔离技术。协议隔离技术的核心在于应用协议隔离器，分离电力系统的内部网络和外部网络，对电力系统的信息传输起到安全防护作用。当前，电力系统信息系统的内部系统主要通过接口方式和外部系统连接，如果不应用协议隔离技术，就不存在合理的联结机制，这就会给信息传输带来较大的安全隐患。通过使用协议隔离技术，电力系统的内部网络和外部网络之间可以形成科学的连接机制，只有存在通信需要且输入特定密码时才进行网络连接，否则网络会自动断开。这种方式可以提高信息系统运行的安全性。（4）身份认证技术。身份认证技术是一种有效提高电力系统网络安全性的技术，该技术的应用原理是将用户的信息登录到主机上，这样用户在后续操作中只有通过信息认证的方法才能进入到系统当中，完成相应的操作，以确保操作的安全性。当前，常见的身份认证技术主要包括口令认证、密钥认证、指纹认证、智能卡认证等。4.2 加密技术在电力信息系统运行的过程中，信息传输缓慢、信息被修改等问题会影响电力系统的运行安全，需要应用电力系统54丨电力系统装备 2023.6Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment加密技术解决热点问题。信息加密技术能够对信息进行保护，避免信息被篡改。从应用原理上来看，信息加密能够对原来的明文文件或数据按照某种计算方式进行处理，让明文文件成为不可读的代码，也就是“密文”，要想对“密文”进行转化，就只能输入相应的密钥。这样便可以防止数据被不法分子窃取。（1）DES 加密技术。DES 的全称是 Data Encryption Standard，这是一种使用密钥加密的块算法，该算法的入口参数有3个，分别是 Key、Data、Mode。图1为DES 加密技术的加密与解密过程。?图1 DES技术的加密与解密DES 加密技术可以应用于电力系统当中，提高电力系统信息的安全性，应用简单便捷，加密过程较快。然而，该技术在使用过程中还存在很多不足之处，主要体现在密钥的分发和管理方面，整个分发和管理过程比较繁琐，这一环节需要投入的人力、资金和技术较多，管理难度较大。（2）RSA 数字签名技术。与 DES 加密技术相比，RSA 数字签名技术在密钥分发和管理方面具有明显的应用优势。电力企业将该技术应用于系统当中，能够减少成本投入，优化管理流程。RSA 数字签名技术在信息传递中的应用如图2所示。需要首先生成一对 RSA 密钥，其中的保密密钥由用户进行保存，另一个则是公开密钥，可以对外公开。在传送信息时，该体系通常采用传统加密算法和公开密钥加密方法相结合的方式，接收方需要完成一个解密的过程，将密文转化为明文。RSA 数字签名技术在电力系统信息安全防护方面具有较高的应用稳定性，数字签名应用起来比较方便。具体来说，信息的发送方首先需要对信息内容进行数字转化，让所得到的信息和原始信息对应起来，接收方需要对信息进行逆转换，从而获得原始信息。?图2 基于RSA数字签名技术的数据加密算法通过应用加密的信息转化技术，电力系统当中信息的安全程度能够得到大幅度提升，原始信息不容易被破译和篡改，加密效果能够得到提升。从总体上来说，DES 加密技术和 RSA 数字签名加密技术在应用过程中各有优势，要想更好地保障电力系统安全，就要将两种技术结合起来，总结出一种混合式的信息加密模式，提高密钥分配和管理的科学性，提高加密速度，确保电力系统的信息安全。5 结束语当前，我国的电力系统越来越复杂，现代信息技术和数字化技术与电力系统的融合程度越来越深，电力系统的安全性受到了多种因素的影响。在这种情况下，电力企业需要明确影响电力系统安全的内部因素和外部因素，采用科学有效的防护技术。对于信息安全问题，则可采取包括防火墙技术、身份认证技术、协议隔离技术等，提高电力系统信息传递的安全性，减少电力系统的潜在安全风险。参考文献1 康森，周力行.电力系统的安全性及防治措施 J.电工材料，2023（1）：94-96.2 卓秦滢.电力系统安全性与可靠性分析J.中国高新科技，2022（6）：22-23.3 计志伟.电力系统的安全性及防治措施研究进展 J.冶金管理，2020（13）：109-110.4 曾庆磊，甄延勇.探究电力系统的安全性及防治措施 J.现代经济信息，2019（12）：377.5 康晓明.现代电力系统的安全性问题及其防治措施研究J.山东工业技术，2019（10）：185.6 徐健梅.电力电子化机载电力系统安全性研究 D.天津：天津大学，2018.