JP5348988B2 - 電力系統保護制御システム - Google Patents

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本発明は、LANやWANなどの伝送系を介して遠隔制御や遠隔整定を行える一般に使用されるセキュリティを考慮した電力系統保護制御システムに関する。
電力系統保護制御システムは、電力系統の保護制御を行う複数の保護制御装置を伝送系を介して遠隔操作装置や遠隔監視装置に接続して構成される。そして、複数の保護制御装置から電力系統情報を遠隔操作装置や遠隔監視装置に送信している。電力系統情報は、例えば、遮断機の開閉状態、母線電圧、送電線の潮流、周波数などである。
遠隔操作装置や遠隔監視装置は、受信した電力系統情報を用いて、電力系統の監視や制御を行う。遠隔操作装置は伝送系を介して操作指令を保護制御装置に送信し、制御すべき開閉機器・変電機器の制御(例えば、入り切り/上げ下げ)や保護制御装置の情報変更(例えば、整定値変更)などを行う。
インターネットの普及以来、伝送系にIPネットワーク(IPアドレスを元にして配信するネットワーク)が適用されることが多くなっている。電力系統保護制御システムにおいては、汎用的なIPネットワーク技術を適用しながら、物理的に一般のインターネット等とは隔離された専用回線を用いることでセキュリティを確保している。
電力系統保護制御システムとして、正当な遠隔操作装置ではない装置からの操作指令を防止できるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。また、正当な遠隔操作装置からの操作指令のみを受け入れて対象機器を操作し、なりすまし遠隔操作装置からの操作指令を阻止するようにしたものもある(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−87972号公報 特開2001−268821号公報
ところが、従来システムにおいては、伝送系にIPネットワークを利用していることから、専用回線ではない一般のインターネットなど汎用回線との接続も容易に可能である。この汎用回線との接続では、世界的なネットワークの繋がりが存在するので、サイバーテロなどの脅威は拡大し、セキュリティを損なわれる可能性がある。
例えば、正当な遠隔操作装置ではない装置が伝送系に加入し、遠隔操作装置になりすまし、ある開閉器の切り操作指令を保護制御装置に送信すると、保護制御装置は遠隔操作装置からの操作指令であると誤認し、開閉器の切り操作を実行してしまう。
一般に、送信者が正当な相手であることを認証する方法として、電文の暗号化やICカードや認証サーバを利用した認証方式など様々な方法が提供されている。これらは、強固な暗号ほど暗号化・復号化の処理時間が増加するため、ハードウェアリソースが限定される電力系統保護制御システムにおいては採用が困難である。また、ICカードや認証サーバでは、設備・用品の追加が必要になったりしてコスト高となってしまう。
本発明の目的は、ハードウェアリソースが限定される場合であっても安全性を確保した認証ができる電力系統保護制御システムを提供することである。
本発明に係わる電力系統保護制御システムは、電力系統の保護制御を行う一つ以上の保護制御装置と、これら保護制御装置と伝送系を介して接続され各保護制御装置の遠隔操作を行う遠隔操作装置と、前記保護制御装置に設けられ前記遠隔操作装置から入力される検定情報を基に前記遠隔操作装置が前記保護制御装置の操作権限を有するか否かの検定を行う操作権限検定部とを備え、前記操作権限検定部は、前記遠隔操作装置から前記保護制御装置の操作を行う前の接続時に前記遠隔操作装置にログイン画面を表示し、前記ログイン画面を通して前記遠隔操作装置からの保護制御装置を操作する権限の検定情報を受け付け、前記遠隔操作装置から受け付けた検定情報を基に前記遠隔操作装置が前記保護制御装置の操作権限を有するか否かの検定を行い、前記遠隔操作装置が前記保護制御装置の操作権限を有するときは前記保護制御装置の操作画面を前記遠隔操作装置に表示し、前記操作画面を通して前記遠隔操作装置の操作を受け付け、前記遠隔操作装置が前記保護制御装置の操作権限を有さないときは警報出力することを特徴とする。
本発明によれば、ハードウェアリソースが限定される場合であっても安全性を確保した認証ができる電力系統保護制御システムを提供できる。
図1は本発明の実施の形態に係わる電力系統保護制御システムの構成図である。電力系統11には複数の保護制御装置12a、12b…12nが設けられ、保護制御装置12a、12b…12nは電力系統の保護制御を行うとともに、伝送系13を介して、遠隔操作装置14や遠隔監視装置15に電力系統情報を送信している。電力系統情報は、例えば、遮断機の開閉状態、母線電圧、送電線の潮流、周波数などである。
遠隔操作装置14や遠隔監視装置15は、受信した電力系統情報を用いて電力系統の監視や制御を行う。遠隔操作装置14は伝送系13を介して操作指令を保護制御装置12a〜12nに送信し、操作すべき開閉機器・変電機器の制御(例えば、入り切り/上げ下げ)や保護制御装置の情報変更(例えば、整定値変更)などを行う。
ここで、各々の保護制御装置12a〜12nには操作権限検定部16a〜16nが設けられ、操作権限検定部16a〜16nは遠隔操作装置14から入力される検定情報を基に、遠隔操作装置14が保護制御装置12a〜12nの操作権限を有するか否かの検定を行う。これにより、セキュリティを確保している。
操作権限検定部16a〜16nは、遠隔操作装置14から保護制御装置12a〜12nへの接続要求があったとき、遠隔操作装置14に対し、保護制御装置12a〜12nを操作する権限の検定を行うためのログイン画面を表示させる。そして、遠隔操作装置14からログイン画面を通して入力される検定情報を基に、接続のための検定を操作権限検定部16a〜16nにて行い、保護制御装置12a〜12nを操作する権限が無いアクセスから保護制御装置12a〜12nを保護するものである。例えば、保護制御装置12a〜12nの機能を隠蔽し、遠隔操作装置14からの操作を受け付けないようにする。
図2は本発明の実施の形態における実施例1による操作権限検定部16a〜16nの処理内容を示すフローチャートである。まず、遠隔操作装置14の接続要求があるかどうかを判定し(S1)、遠隔操作装置14の接続要求があるときは、操作権限検定部16a〜16nは遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作する権限の検定のためのログイン画面を表示させる(S2)。操作員は、遠隔操作装置14に表示されたログイン画面を通して、検定に必要な検定情報を手入力あるいは自動的に収集し、保護制御装置12a〜12nへ送信する。保護制御装置12a〜12nの操作権限検定部16a〜16nは検定情報を受け付け(S3)、検定情報の検定を行い、検定は失敗したか否かを判定する(S4)。検定を失敗した場合、例えば、操作権限の無い遠隔操作装置14からの接続要求の場合には、保護制御装置12a〜12nの機能を隠蔽し、遠隔操作装置14からの操作を受け付けないようにし、警報出力する(S5)。これにより、操作権限の無い遠隔操作装置14から機器制御や整定変更などの操作をできないようにする。
一方、ステップS4の判定で、検定の失敗でないと判定されたときは、操作画面へのアクセスを許可し、操作権限検定部16a〜16nは、遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作するための操作画面を表示させる(S6)。そして、操作員により、遠隔操作装置14に表示された操作画面を通した操作があるかどうかを判定し(S7)、操作があるときはその操作を受け付る(S8)。次に、遠隔操作装置14からのアクセスは終了かどうかを判定し(S9)、アクセスが終了でないときはステップS7に戻り、アクセスが終了であるときは処理を終了する。
ここで、ステップS3で受け付ける検定情報は、ログインIDやパスワードなど操作者からの手入力情報、あるいは遠隔操作装置14のIPアドレスやこれまでの操作履歴などの予め決められた手順で自動収集可能な情報で構成され、ハードウェアリソースが限定される保護制御装置12a〜12nにおいても、操作権限の有無を判断しうる情報である。
実施例1によれば、遠隔操作装置14から保護制御装置12a〜12nの操作を行う前の接続時に、遠隔操作装置14に保護制御装置12a〜12nを操作する権限の検定を行うログイン画面を表示し、保護制御装置12a〜12nは、遠隔操作装置14から入力される検定情報を基に検定を行い、保護制御装置12a〜12nを操作する権限が無いアクセスから保護制御装置12a〜12nへのアクセスをできないようにするので、保護制御装置12a〜12nの安全性を向上できる。
図3は本発明の実施の形態における実施例2による操作権限検定部16a〜16nの処理内容を示すフローチャートである。この実施例2は 図2に示した実施例1に対し、ステップS10、S11を追加して設け、検定に失敗した回数が所定の回数を超過した場合に警報出力するようにしたものである。
まず、遠隔操作装置14の接続要求があるかどうかを判定し(S1)、遠隔操作装置14の接続要求があるときは、操作権限検定部16a〜16nは検定回数iに1を加算する(S10)。そして、検定回数iは一定回数以下かどうかを判定し(S11)、一定回数以下の場合には、遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作する権限の検定のためのログイン画面を表示させる(S2)。
操作員は、遠隔操作装置14に表示されたログイン画面を通して、検定に必要な検定情報を手入力あるいは自動的に収集し、保護制御装置12a〜12nへ送信する。保護制御装置12a〜12nの操作権限検定部16a〜16nは検定情報を受け付け(S3)、検定情報の検定を行い、検定は失敗したか否かを判定する(S4)。検定を失敗した場合、例えば、操作権限の無い遠隔操作装置14からの接続要求の場合には、ステップS1に戻る。
ステップS11の判定で、検定回数iが一定回数以下でない場合には、警報出力する(S5)。この場合、警報出力に加え、例えば、保護制御装置12a〜12nの機能を隠蔽したり、遠隔操作装置14からの操作を受け付けないようにする。これにより、操作権限の無い遠隔操作装置14から機器制御や整定変更などの操作をできないようにする。
一方、ステップS4の判定で、検定の失敗でないと判定されたときは、操作画面へのアクセスを許可し、操作権限検定部16a〜16nは、遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作するための操作画面を表示させる(S6)。そして、操作員により、遠隔操作装置14に表示された操作画面を通した操作があるかどうかを判定し(S7)、操作があるときはその操作を受け付る(S8)。次に、遠隔操作装置14からのアクセスは終了かどうかを判定し(S9)、アクセスが終了でないときはステップS7に戻り、アクセスが終了であるときは処理を終了する。
実施例2によれば、検定の失敗回数が所定回数を超過した場合には検定を受け付けなくするので、短時間にランダムなパスワードを使用した不正アクセスによる検定合格を避けることができ安全性を向上できる。
図4は本発明の実施の形態における実施例3による操作権限検定部16a〜16nの処理内容を示すフローチャートである。この実施例3は 図2に示した実施例1に対し、ステップS12、S13を追加して設け、保護制御装置12a〜12nの操作画面のアドレスを動的に変化させるようにしたものである。保護制御装置12a〜12nの操作画面のアドレスを動的に変化させるのは、操作画面のアドレスを固定した場合には、ログイン画面を迂回して直接操作する画面にアクセスが可能となるので、これを防ぐためである。
図4において、遠隔操作装置14の接続要求があるかどうかを判定し(S1)、遠隔操作装置14の接続要求があるときは、操作権限検定部16a〜16nは遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作する権限の検定のためのログイン画面を表示させる(S2)。操作員は、遠隔操作装置14に表示されたログイン画面を通して、検定に必要な検定情報を手入力あるいは自動的に収集し、保護制御装置12a〜12nへ送信する。保護制御装置12a〜12nの操作権限検定部16a〜16nは検定情報を受け付け(S3)、検定情報の検定を行い、検定は失敗したか否かを判定する(S4)。検定を失敗した場合、例えば、操作権限の無い遠隔操作装置14からの接続要求の場合には、保護制御装置12a〜12nの機能を隠蔽し、遠隔操作装置14からの操作を受け付けないようにし、警報出力する(S5)。これにより、操作権限の無い遠隔操作装置14から機器制御や整定変更などの操作をできないようにする。
一方、ステップS4の判定で、検定の失敗でないと判定されたときは、操作画面へのアクセスを許可し、操作権限検定部16a〜16nは、遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作するための操作画面を表示させる(S6)。そして、操作画面のアドレスを確認し(S12)、その後に操作員による操作の受け付けを許可する。
操作員により、遠隔操作装置14に表示された操作画面を通した操作があるかどうかを判定し(S7)、操作があるときはその操作を受け付る(S8)。次に、遠隔操作装置14からのアクセスは終了かどうかを判定し(S9)、アクセスが終了でないときはステップS7に戻り、ステップS7〜S9を繰り返し行う。そして、ステップS9の判定で、アクセスが終了であるときは操作画面のアドレスを変更し(S13)、処理を終了する。
実施例3によれば、アドレスを動的に変化させて遠隔操作装置14からアドレス指定による直接アクセスを避けることができるので、安全性を向上できる。
図5は本発明の実施の形態における実施例4による操作権限検定部16a〜16nの処理内容を示すフローチャートである。この実施例4は、図2に示した実施例1に対し、ステップS14を追加して設け、遠隔操作装置14から保護制御装置12a〜12nの操作を行う前の接続時に、操作者あるいはグループを特定する代替手段による代替認証を行い、代替認証がOKのときは、ログイン画面による操作権限の判定を省略するようにしたものである。操作者あるいはグループを特定する代替手段は、例えば指紋認証などの操作者あるいはグループを特定できる認証である。
図5において、遠隔操作装置14の接続要求があるかどうかを判定し(S1)、遠隔操作装置14の接続要求があるときは、操作者あるいはグループを特定する代替手段による代替認証はOKであるか否かの判定を行う(S14)。
代替認証がOKであるときは、操作画面へのアクセスを許可し、操作権限検定部16a〜16nは、遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作するための操作画面を表示させる(S6)。そして、操作員により、遠隔操作装置14に表示された操作画面を通した操作があるかどうかを判定し(S7)、操作があるときはその操作を受け付る(S8)。次に、遠隔操作装置14からのアクセスは終了かどうかを判定し(S9)、アクセスが終了でないときはステップS7に戻り、アクセスが終了であるときは処理を終了する。
一方、ステップS14の判定で、代替認証がOKでないときは、操作権限検定部16a〜16nは遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作する権限の検定のためのログイン画面を表示させる(S2)。操作員は、遠隔操作装置14に表示されたログイン画面を通して、検定に必要な検定情報を手入力あるいは自動的に収集し、保護制御装置12a〜12nへ送信する。保護制御装置12a〜12nの操作権限検定部16a〜16nは検定情報を受け付け(S3)、検定情報の検定を行い、検定は失敗したか否かを判定する(S4)。
ステップS4の判定で検定を失敗した場合、例えば、操作権限の無い遠隔操作装置14からの接続要求の場合には、保護制御装置12a〜12nの機能を隠蔽し、遠隔操作装置14からの操作を受け付けないようにし、警報出力する(S5)。これにより、操作権限の無い遠隔操作装置14から機器制御や整定変更などの操作をできないようにする。一方、ステップS4の判定で、検定の失敗でないと判定されたときは、ステップS6に移行する。
実施例4によれば、操作者あるいはグループを特定する代替手段による認証がOKの場合には、検定を省略するので、アクセスの都度にログイン画面による検定を実施する煩雑さを回避しつつ安全性を確保できる。
図6は本発明の実施の形態における実施例5による操作権限検定部16a〜16nの処理内容を示すフローチャートである。この実施例5は、図5に示した実施例4に対し、ステップS14に代えてステップS15を設け、代替認証の判定に代えて、遠隔操作装置14のアドレスが所定の値あるいは所定の範囲であるか否かを判定し、所定の値あるいは範囲であるときは、ログイン画面による操作権限の判定を省略するようにしたものである。図5と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
図6において、遠隔操作装置14の接続要求があるかどうかを判定し(S1)、遠隔操作装置14の接続要求があるときは、遠隔操作装置14のアドレスが所定の値あるいは範囲であるか否かを判定する(S15)。そして、遠隔操作装置14のアドレスが所定の値あるいは範囲であるときは、操作画面へのアクセスを許可した場合の処理であるステップS6に移行し、ログイン画面による操作権限の判定を省略する。一方、遠隔操作装置14のアドレスが所定の値あるいは範囲でないときは、ステップS2へのログイン画面による操作権限の判定処理に移行する。
実施例5によれば、遠隔操作装置のアドレスが所定の値あるいは所定の範囲であることにより、ログイン画面の表示を行わず、保護制御装置を操作する権限の検定を省略するので、アクセスの都度にログイン画面による検定を実施する煩雑さを回避しつつ安全性を確保できる。
図7は本発明の実施の形態における実施例6による操作権限検定部16a〜16nの処理内容を示すフローチャートである。この実施例6は 図2に示した実施例1に対し、ステップS16を追加して設け、ログイン画面に保護制御装置12a〜12nが特定可能な情報を表示するようにしたものである。図2と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
図7において、遠隔操作装置14の接続要求があるかどうかを判定し(S1)、遠隔操作装置14の接続要求があるときは、操作権限検定部16a〜16nは遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作する権限の検定のためのログイン画面を表示させる(S2)。また、操作権限検定部16a〜16nは併せて、ログイン画面に保護制御装置12a〜12nが特定可能な情報を表示する(S16)。
操作員は、遠隔操作装置14に表示されたログイン画面を通して、検定に必要な検定情報を手入力あるいは自動的に収集し、保護制御装置12a〜12nへ送信する。その際に、ログイン画面に表示された保護制御装置12a〜12nが特定可能な情報を参考にする。
すなわち、操作者がログイン画面にて検定を行う場合に、検定を実施する保護制御装置12a〜12nの特定が可能な情報をログイン画面に併せて表示させる。例えば、保護制御装置12a〜12nの装置名や回線名などで操作者が操作したい対象を特定できる情報をログイン画面に表示させる。
実施例6によれば、検定を実施する保護制御装置12a〜12nの特定が可能な情報をログイン画面に併せて表示させるので、誤った認識のまま検定を行い操作をすることがなくなり、安全性を向上できる。
図8は本発明の実施の形態における実施例7による操作権限検定部16a〜16nの処理内容を示すフローチャートである。この実施例7は 図2に示した実施例1に対し、ステップS17〜S19を追加して設け、操作画面を通して遠隔操作装置14の操作を受け付ける前に、所定回数以上の操作があったか否か、所定時間以上の経過があったか否かを判定し、所定回数以上の操作または所定の時間以上の経過があった場合には、改めて検定を行うログイン画面を表示するようにしたものである。図2と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
図8において、ステップS4の判定で、検定の失敗でないと判定されたときは、操作画面へのアクセスを許可し、操作権限検定部16a〜16nは、遠隔操作装置14に対し保護制御装置12a〜12nを操作するための操作画面を表示させる(S6)。
そして、操作員により、遠隔操作装置14に表示された操作画面を通した操作があるかどうかを判定する(S7)。操作があったときは操作回数jに1を加算し(S17)、操作回数jは一定回数以下かどうかを判定する(S18)。一定回数以下であるときは検定後一定時間以内か否かを判定し(S19)、一定時間以内であるときはその操作を受け付る(S8)。ステップS18の判定で操作回数jが一定回数以下でないとき、また、ステップS19での判定で検定後一定時間以内でないときは、ステップS2によるログインによる検定処理に移行し、ログイン画面による検定を再度行う。
ステップS8で操作を受け付けたときには、遠隔操作装置14からのアクセスは終了かどうかを判定し(S9)、アクセスが終了でないときはステップS7に戻り、アクセスが終了であるときは処理を終了する。
実施例7によれば、所定回数以上の操作または所定の時間以上の経過があった場合には、ログイン画面による検定を再度行うので、遠隔操作装置14から保護制御装置12a〜12nの接続を行ったまま、接続の切断や終了を忘れた場合に、他の悪意ある操作者からの操作を防止できる。
本発明の実施の形態によれば、ログイン画面を利用して、遠隔操作装置14から入力される検定情報を基に遠隔操作装置14が保護制御装置12a〜12nの操作権限を有するか否かの検定を行うので、正当な遠隔操作装置14ではない装置からの操作指令を少ないハードウェアリソースにより適切に防止できる。また、正当な遠隔操作装置14でないことを容易に発見でき、安全で確実な電力系統保護制御システムを提供することができる。
本発明の実施の形態に係わる電力系統保護制御システムの構成図。 本発明の実施の形態における実施例1による操作権限検定部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の実施の形態における実施例2による操作権限検定部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の実施の形態における実施例3による操作権限検定部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の実施の形態における実施例4による操作権限検定部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の実施の形態における実施例5による操作権限検定部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の実施の形態における実施例6による操作権限検定部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の実施の形態における実施例7による操作権限検定部の処理内容を示すフローチャート。
符号の説明
11…電力系統、12…保護制御装置、13…伝送系、14…遠隔操作装置、15…遠隔監視装置、16…操作権限検定部

Claims (7)

  1. 電力系統の保護制御を行う一つ以上の保護制御装置と、これら保護制御装置と伝送系を介して接続され各保護制御装置の遠隔操作を行う遠隔操作装置と、前記保護制御装置に設けられ前記遠隔操作装置から入力される検定情報を基に前記遠隔操作装置が前記保護制御装置の操作権限を有するか否かの検定を行う操作権限検定部とを備え、前記操作権限検定部は、前記遠隔操作装置から前記保護制御装置の操作を行う前の接続時に前記遠隔操作装置にログイン画面を表示し、前記ログイン画面を通して前記遠隔操作装置からの保護制御装置を操作する権限の検定情報を受け付け、前記遠隔操作装置から受け付けた検定情報を基に前記遠隔操作装置が前記保護制御装置の操作権限を有するか否かの検定を行い、前記遠隔操作装置が前記保護制御装置の操作権限を有するときは前記保護制御装置の操作画面を前記遠隔操作装置に表示し、前記操作画面を通して前記遠隔操作装置の操作を受け付け、前記遠隔操作装置が前記保護制御装置の操作権限を有さないときは警報出力することを特徴とする電力系統保護制御システム。
  2. 前記操作権限検定部は、前記保護制御装置を操作する権限が無いとの検定に失敗した回数が所定の回数を超過した場合に、その遠隔操作装置の検定の受け付けを拒否することを特徴とする請求項1記載の電力系統保護制御システム。
  3. 前記操作権限検定部は、前記保護制御装置の操作画面のアドレスを動的に変化させることを特徴とする請求項1記載の電力系統保護制御システム
  4. 前記操作権限検定部は、前記遠隔操作装置から前記保護制御装置の操作を行う前の接続時に操作者あるいはグループを特定する代替手段による代替認証を行い、代替認証がOKのときは、前記ログイン画面による操作権限の判定を省略することを特徴とする請求項1記載の電力系統保護制御システム。
  5. 前記操作権限検定部は、前記遠隔操作装置から前記保護制御装置の操作を行う前の接続時に前記遠隔操作装置のアドレスが所定の値あるいは範囲であるか否かを判定し、所定の値あるいは範囲であるときは、前記ログイン画面による操作権限の判定を省略することを特徴とする請求項1記載の電力系統保護制御システム。
  6. 前記操作権限検定部は、前記ログイン画面に前記保護制御装置が特定可能な情報を表示することを特徴とする請求項1記載の電力系統保護制御システム。
  7. 前記操作権限検定部は、前記操作画面を通して前記遠隔操作装置の操作を受け付ける前に、所定回数以上の操作があったか否か、所定時間以上の経過があったか否かを判定し、所定回数以上の操作または所定の時間以上の経過があった場合には、改めて検定を行うログイン画面を表示することを特徴とする請求項1記載の電力系統保護制御システム。
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