CN110324180A - 变电站自动化设备广域运维安全设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利提供一种变电站自动化设备广域运维安全设计方法，包括服务管理中心、远程运维中心与变电站各自的安全设计以及三者之间的安全交互方法。在服务管理中心、远程运维中心和变电站分别设定广域运维系统的安全认证体系，同时在服务管理中心、远程运维中心和变电站之间部署加密认证功能，保证广域网络通信的安全性；在服务管理系统和变电站自动化设备监控系统中，均有审计日志记录功能，保证服务管理中心、远程运维中心和变电站交互的安全性。提高变电站运行安全性、智能性、运维便捷性和对调控主站的支撑作用，全面提升变电站对大运行、大检修体系及无人值班模式的业务支撑能力。

Description

变电站自动化设备广域运维安全设计方法
技术领域
本发明属于变电站自动化领域，提供了一种变电站自动化设备广域运维安全设计方法。
背景技术
目前，在电力系统变电站自动化领域中，变电站自动化系统和设备的运维检修，以现场作业为主。变电站具有宽地域、维护点分布广、变电站监控系统厂家众多等特点，传统的现场作业模式需要往返于变电站现场，路程消耗的时间过长，有效工作时间较短。随着电网规模的扩大，变电站自动化系统和设备运维检修压力大、任务多，导致一线专业人员工作量大。
变电站自动化设备的广域运维主要是构建一个服务于主、子站之间的服务管理系统，通过服务的注册、审批、定位和调用等服务应用，实现变电站自动化设备的远程唤醒、复位、模型诊断、状态监视、历史信息检索和远程桌面等运维工作，因此设计一套广域运维系统安全体系具有重要的意义。
发明内容
发明目的：本发明提出变电站自动化设备广域运维安全设计方法，能够实现变电站自动化设备的远程唤醒、复位、模型诊断、状态监视、历史信息检索和远程桌面等运维工作。
技术方案：本发明可采用以下技术方案：
一种变电站自动化设备广域运维安全设计方法，包括设立服务管理中心、远程运维中心与变电站；
服务管理中心包括管理用户的登录口令、权限服务、责任区认定、权限认证和用户操作审计日志；远程运维中心包括管理用户的安全登录、服务调用限制、审计日志和录屏；变电站包括服务调用的“双确认”、服务调用的日志管理和服务调用的流量控制；
服务管理中心的服务管理系统通过服务管理员，添加运维人员管辖责任区内的变电站和运维人员权限范围内的服务，使运维人员只能调阅属于自己责任区内的变电站和服务，避免超权限管理，激活审计日志管理功能，记录运维人员的操作过程；运维人员在远程运维中心的运维系统中通过用户名口令和UKey进行“双因子”加密认证登录，只有通过服务管理中心和变电站的“双确认”认证，才可调用变电站服务；运维系统采用通用服务协议与服务管理系统进行交互，服务管理系统根据运维人员的责任区和权限，将责任区内的变电站和权限内的服务列表给远程运维中心运维系统，运维系统将运维人员责任区内的变电站和权限内的服务以人机界面的形式直观展示；运维系统调用变电站的服务，通过变电站的“双确认”认证，调用在流量管控范围内的服务，运维系统在调用变电站自动化设备服务和使用过程中，激活远程运维中心录屏功能，使了运维人员的所有操作，均有操作记录可查询，同时，在服务管理系统和变电站自动化设备监控系统中，均有审计日志记录功能，详细记录运维人员调用运维服务的时间、操作人、操作过程的信息。
进一步的，在变电站自动化设备中设定通讯最大流量限制，变电站服务数据上送的最大瞬时流量不能超过设定阀值，如果超过设定的阀值，则服务无法调用，并在运维系统中给出告警，提示无法调用服务的原因。
进一步的，所述“双因子”登录认证包括：操作员和监护员的双人登录认证，以及UKey的钥匙认证。
进一步的，远程运维中心发送给变电站的远程维护信息的通信中，采用一体化数字签名技术对远程维护请求进行签名；在进行加密时，将时间戳包含到报文中；一体化数字签名技术为，在调度中心将时间戳和远程维护请求二部分信息作为需要进行签名的Message，首先对Message进行摘要操作得到摘要内容Dmsg，再使用私钥对摘要结果Dmsg进行加密，得到摘要签名Smsg；最后将内容Message和摘要签名Smsg组成远程维护安全报文发给变电站。
进一步的，变电站收到运维系统的请求后，进行验证报文安全性和有效性的操作：取出时间戳和远程维护请求的内容作为Message，对Message进行摘要算法的计算，得到Dmsg_in；取出远程维护安全报文的摘要签名部分Smsg，使用公钥对摘要签名Smsg进行解密，得到需要验证的摘要Dmsg_out；然后比较原摘要Dmsg_in和需要验证的摘要Dmsg_out是否相同，如果Dmsg_in和Dmsg_out相同，则说明远程维护安全报文内容没有改变，进行后续的权限验证；如果Dmsg_in和Dmsg_out不同，则说明远程维护安全报文内容被改变了，该报文不应该被继续处理，服务连接断开。
进一步的，远程维护请求信息验证通过后，还需要验证时间戳，当变电站收到的远程维护安全报文的时间戳与本地的系统时间相差大于阈值时，变电站一体化系统会认为该报文存在被非法复制的可能，将断开会话连接；只有安全报文的时间戳与本地的系统时间之差小于有效时间阈值时，才会继续处理远程维护报文。
有益效果：本发明提供的变电站自动化设备广域运维安全设计方法，在服务管理系统和变电站自动化设备监控系统中，均有审计日志记录功能，详细记录运维人员调用运维服务的时间、操作人、操作过程等信息，最大限度的保证服务管理中心、远程运维中心和变电站交互的安全性。提高变电站运行安全性、智能性、运维便捷性和对调控主站的支撑作用，全面提升变电站对大运行、大检修体系及无人值班模式的业务支撑能力。
附图说明
图1是广域运维系统安全交互流程；
图2是登录认证流程；
图3是远程维护安全认证流程；
图4是远程维护报文数字签名流程；
图5是远程维护报文验签流程。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面根据说明书附图对本发明的技术方案进一步详细阐述。
请结合图1所示，本发明提供一种变电站自动化设备广域运维安全设计方法，包括设立服务管理中心、远程运维中心与变电站。
服务管理中心包括管理用户的登录口令、权限服务、责任区认定、权限认证和用户操作审计日志；远程运维中心包括管理用户的安全登录、服务调用限制、审计日志和录屏；变电站包括服务调用的“双确认”、服务调用的日志管理和服务调用的流量控制；服务管理中心的服务管理系统通过服务管理员，添加运维人员管辖责任区内的变电站和运维人员权限范围内的服务，使运维人员只能调阅属于自己责任区内的变电站和服务，避免超权限管理，激活审计日志管理功能，记录运维人员的操作过程；运维人员在远程运维中心的运维系统中通过用户名口令和UKey进行“双因子”加密认证登录，只有通过服务管理中心和变电站的“双确认”认证，才可调用变电站服务；运维系统采用通用服务协议与服务管理系统进行交互，服务管理系统根据运维人员的责任区和权限，将责任区内的变电站和权限内的服务列表给远程运维中心运维系统，运维系统将运维人员责任区内的变电站和权限内的服务以人机界面的形式直观展示；运维系统调用变电站的服务，通过变电站的“双确认”认证，调用在流量管控范围内的服务，运维系统在调用变电站自动化设备服务和使用过程中，激活远程运维中心录屏功能，使了运维人员的所有操作，均有操作记录可查询，同时，在服务管理系统和变电站自动化设备监控系统中，均有审计日志记录功能，详细记录运维人员调用运维服务的时间、操作人、操作过程的信息。
设置服务管理中心与远程运维中心安全认证
在服务管理中心数据库中增加运维人员的口令、服务管理权限和责任区信息，如图2所示，运维系统运维人员采用双因子登录，运维系统通过通用服务协议访问主站端服务管理中心，获取当前用户的责任区和服务管理权限，只有拥有责任区和服务管理权限的用户，才能在运维系统中对相关责任区的服务进行操作和管理。
设置远程运维中心与变电站安全认证
运维系统运维人员登录后，在服务管理中心获取登录人员的责任区和服务管理权限后，可采用通用服务协议调取变电站端的服务，如图3所示，为了保证远程运维中心发送给变电站的远程维护信息的通信安全，采用一体化数字签名技术对远程维护请求进行签名。在进行加密时，将时间戳包含到报文中。在远程维护操作信息中加入时间戳，既能保证每次报文内容不相同，又能用于对报文进行时效性验证，防止报文被重置。超过时间阈值的远程维护信息，被视为不安全的信息，变电站将会断开此次与检修的会话连接，远程维护操作将不被执行。
远程维护操作一体化数字签名过程如图4所示。在调度中心将时间戳和远程维护请求二部分信息作为需要进行签名的内容(以下称作Message)，首先对Message进行摘要操作得到摘要内容Dmsg，再使用私钥对摘要结果Dmsg进行加密，得到摘要签名Smsg。最后将内容Message和摘要签名Smsg组成远程维护安全报文发给变电站。
设置报文验签认证
变电站收到运维系统的请求后，将进行验证报文安全性和有效性的操作，如图5所示。取出时间戳和远程维护请求的内容作为Message，对Message进行摘要算法的计算，得到Dmsg_in。取出远程维护安全报文的摘要签名部分Smsg，使用公钥对摘要签名Smsg进行解密，得到需要验证的摘要Dmsg_out。然后比较原摘要Dmsg_in和需要验证的摘要Dmsg_out是否相同，如果Dmsg_in和Dmsg_out相同，则说明远程维护安全报文内容没有改变，才会进行后续的权限验证。如果Dmsg_in和Dmsg_out不同，则说明远程维护安全报文内容被改变了，该报文不应该被继续处理，服务连接断开。
远程维护请求信息验证通过后，还需要验证时间戳，当变电站收到的远程维护安全报文的时间戳与本地的系统时间相差大于阈值时，变电站一体化系统会认为该报文存在被非法复制的可能，将断开会话连接。只有安全报文的时间戳与本地的系统时间之差小于有效时间阈值时，才会继续处理远程维护报文。
结论
按照“面向服务、广域协同、一体管理”的原则，发明了一种变电站自动化设备广域运维安全设计和交互方法。在服务管理中心设置用户的安全口令、责任区和服务管理权限，实现对用户职责范围的限制，用户只允许查看和维护自己责任区中的变电站；在远程运维中心设置用户的“双因子”登录，实现电力调度数字证书与用户口令结合的高安全等级的认证方式；在变电站添加服务调阅的“双确认”功能。同时，在服务管理中心、远程运维中心和变电站添加用户登录、操作记录的日志录入功能，可实时查询远程运维系统中的运维人员的操作记录。
综上所述，本专利介绍的方法可有效地保证服务管理中心、远程运维中心和变电站数据交互的广域网络通信的安全，通过远程运维中心的“双因子”登录和变电站服务调用的“双确认”，避免了运维人员的无权限操作，并且在远程运维中心都有操作日志的记录功能，保证变电站自动化设备广域运维系统的操作的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种变电站自动化设备广域运维安全设计方法，包括设立服务管理中心、远程运维中心与变电站；其特征在于，
服务管理中心包括管理用户的登录口令、权限服务、责任区认定、权限认证和用户操作审计日志；远程运维中心包括管理用户的安全登录、服务调用限制、审计日志和录屏；变电站包括服务调用的“双确认”、服务调用的日志管理和服务调用的流量控制；
服务管理中心的服务管理系统通过服务管理员，添加运维人员管辖责任区内的变电站和运维人员权限范围内的服务，使运维人员只能调阅属于自己责任区内的变电站和服务，避免超权限管理，激活审计日志管理功能，记录运维人员的操作过程；运维人员在远程运维中心的运维系统中通过用户名口令和UKey进行“双因子”加密认证登录，只有通过服务管理中心和变电站的“双确认”认证，才可调用变电站服务；运维系统采用通用服务协议与服务管理系统进行交互，服务管理系统根据运维人员的责任区和权限，将责任区内的变电站和权限内的服务列表给远程运维中心运维系统，运维系统将运维人员责任区内的变电站和权限内的服务以人机界面的形式直观展示；运维系统调用变电站的服务，通过变电站的“双确认”认证，调用在流量管控范围内的服务，运维系统在调用变电站自动化设备服务和使用过程中，激活远程运维中心录屏功能，使了运维人员的所有操作，均有操作记录可查询，同时，在服务管理系统和变电站自动化设备监控系统中，均有审计日志记录功能，详细记录运维人员调用运维服务的时间、操作人、操作过程的信息。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在变电站自动化设备中设定通讯最大流量限制，变电站服务数据上送的最大瞬时流量不能超过设定阀值，如果超过设定的阀值，则服务无法调用，并在运维系统中给出告警，提示无法调用服务的原因。
3.根据权利要求1或2所述的设计方法，其特征在于，所述“双因子”登录认证包括：操作员和监护员的双人登录认证，以及UKey的钥匙认证。
4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，远程运维中心发送给变电站的远程维护信息的通信中，采用一体化数字签名技术对远程维护请求进行签名；在进行加密时，将时间戳包含到报文中；
一体化数字签名技术为，在调度中心将时间戳和远程维护请求二部分信息作为需要进行签名的Message，首先对Message进行摘要操作得到摘要内容Dmsg，再使用私钥对摘要结果Dmsg进行加密，得到摘要签名Smsg；最后将内容Message和摘要签名Smsg组成远程维护安全报文发给变电站。
5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，变电站收到运维系统的请求后，进行验证报文安全性和有效性的操作：取出时间戳和远程维护请求的内容作为Message，对Message进行摘要算法的计算，得到Dmsg_in；取出远程维护安全报文的摘要签名部分Smsg，使用公钥对摘要签名Smsg进行解密，得到需要验证的摘要Dmsg_out；然后比较原摘要Dmsg_in和需要验证的摘要Dmsg_out是否相同，如果Dmsg_in和Dmsg_out相同，则说明远程维护安全报文内容没有改变，进行后续的权限验证；如果Dmsg_in和Dmsg_out不同，则说明远程维护安全报文内容被改变了，该报文不应该被继续处理，服务连接断开。
6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，远程维护请求信息验证通过后，还需要验证时间戳，当变电站收到的远程维护安全报文的时间戳与本地的系统时间相差大于阈值时，将断开会话连接；安全报文的时间戳与本地的系统时间之差小于有效时间阈值时，继续处理远程维护报文。
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