隨著國家“互聯網+”行動計劃以及云計算和大數據戰略的深入推進,ICT技術已經成為傳統產業升級和新興產業發展的核心推動力。
在電力行業,今天的ICT技術已經成為電力網絡的神經系統,智能電網不再僅僅是單純的電力網絡,還是承載信息流、業務流等的信息通信網絡,與能源網絡深度融合發展,組成一個整體。
5月22日,國網正式印發了《國調中心關于開展并網電廠電力監控系統涉網安全防護專項治理活動的通知》調網安[2017]64號文件(以下簡稱“64號文”)指出:生產控制大區的業務系統與其戶外終端的縱向通信應采取有效的防護措施,其中使用無線通信網或公用數據網進行通信的,必須設立安全接入區,并按接入區要求部署安全隔離、訪問控制、身份認證等安全措施。
其意表明,只要按照要求做好安全隔離措施,無線通信已經可以應用于電力行業。
無線賦與了互聯社會更多便利
截至目前,我國使用無線的光伏電站已達300多個,總規模逾15吉瓦。該無線技術的全名叫“無線寬帶專網傳輸系統”( eLTE,也稱“無線寬帶專網”),已廣泛應用于石油、電力、煤炭等能源領域。
尤其在山地、水面、屋頂、沉陷區等復雜場景中,無線得天獨厚的便利性得到了越來越充分體現。作為全球領先的ICT通信解決方案提供商,華為在光伏行業內率先推出了無線專網通信的整體解決方案。
山西大同領跑者項目石巖莊100兆瓦項目
山西大同領跑者項目秦家山100MW項目
相比無線,傳統光纖在光伏電站中同時存在“施工難、維護難、恢復定位難”三大難題,并在領跑者項目中尤為突出。
eLTE無線專網傳輸在領跑者項目中,被大規模的應用,并被中廣核、華電、三峽、晶科等客戶高度認同,成為領跑者中最被客戶嘖嘖贊嘆的創新技術。
該方案突破了項目的用地限制,非常適合采煤沉陷區地塊分散的復雜地形,省去了傳統光纖環網敷設環節,避免光纖通信故障時檢修不易等問題,在后期的維護中,采用無線傳輸網絡方案維護,能對故障進行精準定位,維護效率更高,可靠性更高,在光伏安裝環境日益惡劣的情況下,無線的優勢更加凸顯。
四川爐霍50MW高海拔光伏電站
價值:高海拔4300米,無線運行可靠穩定,無需挖溝埋纜減少故障點。4G技術+專業手持終端實現光伏電站24小時通信,確保故障消缺及時。
廣東陽江50MW農光互補光伏電站
價值:無需鋪設通信線纜,省去相應的通信線纜及相應的架設,降低了信息丟失風險和施工難度,提高了通信可靠性。
在“ICT+傳統電力系統”不斷發展的過程,涉及的相關政策和規劃也在稍然做出相應的調整。
“實際上在14號令和36號令中都規定了可以使用無線通訊。” 國網南瑞通信公司副總工汪曉巖說。他指的兩個文件分別是國家發展改革委2014第14號令《電力監控系統安全防護規定》和國家能源局國能安全[2015]36號《電力監控系統安全防護總體方案等安全防護方案和評估規范》。國家發展改革委規定生產控制大區的業務系統在與終端的縱向連接中可以使用無線通信網,但同時須設立安全接入區。而國能安全36號文件則規定的更加詳細:如果生產控制大區內使用無線通訊網絡,應設安全接入區,與生產控制大區相連時,應當采用電力專用橫向單向安全隔離裝置進行集中互聯。
“從場站到省調或者地調中間應該用有線的方式,而場站內通信系統采用無線是沒有問題的。”汪曉巖說,“把無線作為生產采集的方式,這個在安全委員會那里是成立的。”
國網對無線專網通信采取了積極而審慎的態度,在“十三五”無線規劃將1.8GLTE無線專網作為無線重點發展技術,并將其定位為通信接入網一部分。2014年起在省市電力公司配網側做了許多無線技術驗證項目,2016年在9個城市開展了1.8G LTE無線專網建設工作。山東、江蘇等省份的十個城市在2016年開始了無線專網在智能電網發、輸、變、配、用、調等領域的應用進程。
目前,全球有52個國家的128個網絡已采用LTE技術。
然而,由于絕大多數人往往并不了解無線的種類,藍牙、Wifi和光伏電站所用的無線寬帶專網混為一談。在國內,無線技術安全還備受質疑。
全球沒有無線專網被破解的案例
2015年12月23日,烏克蘭電力網絡受到黑客攻擊,導致伊萬諾-弗蘭科夫斯克州數十萬戶大停電,1 個月后,安全專家表示,證實這起停電是遭到黑客以惡意軟件攻擊電網所造成。
2016年1月4日時,安全公司 iSight Partners 宣布已經取得用來造成該起大停電的惡意程序碼,由于過去從來未曾有黑客攻擊造成電網大規模停電的紀錄,iSight Partners 認為這起攻擊是電網資安史上的里程碑。
“我們內部做過統計,每天國網受到非善意的網絡攻擊或訪問有8000多次。”作為國家電網在無線領域的資深專家,汪曉巖介紹,“從烏克蘭事件之后,國家對于電力安全越來越重視,而且公安部門也會配合組織安防演練。”
雖然Wifi網絡時常被黑客攻陷,但時至今日,全球尚沒有一起eLTE專網被破解的案例。
和常規通用的無線網絡有很大不同,無線eLTE采用了四大安全手段:128bit密鑰雙向加密并不定時更新、多種應用加密協議確保端到端業務傳輸安全、無線基站到安全網關設立安全環境、通過訪問控制、日志與告警等手段確保操作維護安全。
健全的無線寬帶網絡安全解決方案,確保網絡安全
有專家測算過,基于4核3GHz CPU的計算能力,連續不斷的暴力破解128bit密鑰,需要大約1000年。而且每次數據連接時,密鑰都會改變,同時會進行不定期更新。即使退一步講,即使是無線數據被獲取,無線鏈路加密也能夠確保外界無法讀取數據。
無線寬帶專網傳輸系統在能源行業的全球應用
此外,因為LTE專網有1.4G(1447MHz—1467MHz)和1.8G(1785MHz—1805MHz)兩種頻段,不與公網頻段交集,數據信號“各行其道”,互不干擾。
“用手機是接不到專網信號的。隨著4G技術的發展,目前的無線傳輸都是雙向加密的。數據終端和基站雙方互相認證,杜絕了偽基站和仿冒終端接入。歷史上因為2G的不安全,無線確實被部分行業限制過。但是隨著4G技術的發展,已經成功解決了安全問題。”汪曉巖強調。
完全滿足國網安全合規標準
寧夏銀川700MW農光互補電站
價值:無線組網覆蓋面積廣,手持終端運維能力強,助力電站及時消缺。
寧夏同心200MW地面光伏電站
價值:電站占地面積大,地形平坦,利用無線組網覆蓋面積廣,滿足多業務需求。
山西大同100MW光伏電站項目
價值:山地丘陵、地形起伏大,光纖部署方案施工困難、部署周期較長;無線組網部署快捷、擴容簡單快速。
2017年春節過后,國網成立了網絡安全處,華為將無線專網的技術方案進行了匯報。經過反復的嚴苛的技術方案論證和實踐檢驗,國網專家終于認可了無線方案,并在第三方機構做了嚴格的網絡安全隔離檢測,權威驗證了智能光伏無線傳輸解決方案的合規及安全性。
而國網也在深入分析無線的優勢及特性后,正式頒布“64號文”。困擾了行業幾個月的無線“禁令”也就此松綁。
正反向隔離裝置檢測報告
國網電力科學研究院實驗驗證中心對智能光伏無線系統的信息安全進行了多項嚴苛測試,測試結果表明華為無線方案完全符合GB/T 22239-2008信息系統安全等級保護基本要求第三級(電力系統網絡安全最高等級認證測試)網絡安全的技術要求。同時對安全接入區的解決方案進行了性能認證,根據RFC 2544-1999 網絡互聯設備基準測試方法,測試結果:華為光伏無線專網在引入安全接入區等安全防護措施之后,網絡的數傳能力和傳輸時延都沒有下降,無線依然能完美承載光伏電站I區數采等核心業務流。
光伏寬帶無線傳輸信息安全測試報告
光伏寬帶無線傳輸網絡數傳和時延測試報告
智能光伏無線傳輸系統不僅滿足國網“64號文”的合規性和安全要求,而且業務性能表現優良,完全滿足并優于國家標準。
ICT技術不僅催生出了新的業務模式,也深刻影響著未來發展路線圖。
中國電機學工程學會電力信息化專委會副主任劉建明曾經多次在近兩年的演講中強調:“未來十年一定是ICT和智能電網高速發展的十年,其將為整個電力行業提供更好的發展空間,為所有參與的企業創造更好的發展機遇。”