智能变电站报文安全及其实时性研究

发布时间：2017-09-12 12:30

  本文关键词：智能变电站报文安全及其实时性研究

  更多相关文章： 智能变电站 报文安全 HMAC 认证加密 报文实时性 密钥管理

【摘要】：智能变电站是智能电网的重要组成部分。作为一个典型的信息物理融合系统,智能变电站信息安全对确保其电力网安全稳定运行至关重要。日益开放的电力通信网络、标准化的智能变电站网络结构及不断增多的电力信息攻击使智能变电站信息安全问题形式严峻。与一般IT网络相比,智能变电站通信网络具有不可中断、实时性要求高等特点。本文以提出满足智能变电站安全需求并符合其特点的信息安全方案为目标,重点研究了智能变电站网络安全、关键报文安全及其实时性、密钥管理等问题。首先,以黑客攻击智能变电站的过程为主线,分析了黑客接入智能变电站网络的攻击路径,从技术和管理两方面给出了针对不同攻击路径的阻断措施;分析了黑客成功接入智能变电站网络后发起的攻击类型,确定了智能变电站的网络安全需求,给出了相应的网络安全防护措施。其次,研究了数据加密算法、分组密码链接模式、消息认证码等现代密码学基本理论;分析了智能变电站中GOOSE、SV、MMS三种关键报文的信息安全威胁和信息安全需求;结合现代密码算法和IEC 62351标准对变电站报文安全问题的规定,针对GOOSE报文和SV报文的数据完整性和真实性需求,提出了基于HMAC的报文安全方案;针对MMS报文的数据完整性、真实性和机密性需求,提出了基于认证加密的报文安全方案;给出了三种报文安全方案的实现过程。然后,为验证实施本文所提安全方案后的报文是否满足实时性要求,分析了智能变电站报文通信时延构成及IEC 61850标准对变电站报文的实时性规定;结合报文特点,在ARM平台和PC机上测量了报文安全处理时间;在OPNET软件上构建了某实际220k V智能变电站网络模型,通过仿真给出了报文在不同仿真场景下的端到端传输时间。最后,为满足智能变电站密钥管理需求,分析了已有的密钥管理方案;结合智能变电站特点,对一种经典的基于对称加密的密钥管理方案进行改进,提出了一种适用于智能变电站的密钥管理方案,主要包括基于对称加密的密钥分发方案和密钥更新方案。
【关键词】：智能变电站 报文安全 HMAC 认证加密 报文实时性 密钥管理
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TM63
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及存在的主要问题10-13
• 1.2.1 智能变电站信息安全标准概述10-11
• 1.2.2 智能变电站信息安全防护研究现状11-12
• 1.2.3 智能变电站密钥管理研究现状12-13
• 1.3 智能变电站信息安全特点13-14
• 1.4 本文的主要研究内容及论文架构14-16
• 第2章 智能变电站信息安全研究16-32
• 2.1 引言16
• 2.2 智能变电站网络安全分析16-20
• 2.2.1 智能变电站网络攻击路径及阻断措施16-18
• 2.2.2 智能变电站网络安全威胁及安全防护措施18-20
• 2.3 智能变电站报文安全研究20-31
• 2.3.1 智能变电站报文安全需求分析20-22
• 2.3.2 现代密码算法基本理论研究22-28
• 2.3.3 智能变电站报文安全方案设计28-29
• 2.3.4 智能变电站报文安全方案实现29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 智能变电站报文实时性研究32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 智能变电站报文实时性分析32-35
• 3.2.1 IEC 61850报文实时性要求32-33
• 3.2.2 智能变电站报文时延构成33-35
• 3.3 智能变电站报文安全处理时间测量35-37
• 3.4 智能变电站网络仿真37-45
• 3.4.1 某智能变电站简述38-39
• 3.4.2 智能变电站网络仿真模型构建39-43
• 3.4.3 智能变电站网络仿真结果分析43-45
• 3.5 智能变电站报文实时性测试与仿真结果分析45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 智能变电站密钥管理研究47-68
• 4.1 引言47
• 4.2 密钥管理基本理论分析47-52
• 4.2.1 基于非对称加密的密钥管理方案47-49
• 4.2.2 基于对称加密的密钥管理方案49-52
• 4.3 智能变电站密钥管理方案设计52-64
• 4.3.1 SSKMS设计思想53-54
• 4.3.2 SSKMS具体流程54-64
• 4.4 SSKMS性能分析64-67
• 4.4.1 SSKMS安全性分析64-65
• 4.4.2 SSKMS效率分析65-67
• 4.5 本章小结67-68
• 结论68-70
• 附录70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果76-78
• 致谢78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 麦子;溯河500KV变电站工程竣工[J];广西电业;2004年07期

2 ;青海750kV西宁变电站可研报告通过评审[J];电气应用;2006年02期

3 郑珍;霍强;;新时期变电站工程建设的管理探讨[J];黑龙江科技信息;2012年15期

4 张志强;火泥熔接在220kV变电站工程中的应用[J];建筑技术开发;2000年01期

5 张同万;;上海城市变电站的发展和特点[J];上海电力;2000年06期

6 ;220kV漕一变电站[J];上海电力;2003年03期

7 刘伟雄;;电力新技术与新设备在变电站中的应用[J];大众用电;2006年12期

8 ;抢修二台山变电站[J];四川电力技术;2009年03期

9 ;千鑫矿业110KV变电站工程进展顺利[J];新疆有色金属;2009年S2期

10 路石俊;;变电站运营期成本分析[J];商场现代化;2010年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 庄文柳;;智能变电站技术在实际工程中的设计和应用[A];2010输变电年会论文集[C];2010年

2 汪亚平;温卫宁;赵多青;;智能变电站的投资经济性分析[A];电网工程造价管理优秀论文[C];2011年

3 王祥哲;白茂波;张向东;耿书波;;110kV智能变电站二次设备检修研究[A];山东电机工程学会2012年度学术年会论文集[C];2012年

4 李志强;;智能化变电站定额体系设计[A];电网工程造价管理优秀论文[C];2011年

5 翁之浩;陈文升;;泸定智能变电站技术方案与实现[A];第二十届华东六省一市电机工程（电力）学会输配电技术讨论会论文集[C];2012年

6 齐慧;戚振彪;吕勇;朱利民;;智能化变电站在工程设计中的实现[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年

7 岳毛毛;;变电站全过程移交管理系统的建设与应用[A];电力行业信息化优秀论文集2013[C];2013年

8 田英杰;;智能变电站二次系统调试项目分析[A];第十九届输配电研讨会论文集[C];2011年

9 弘凌;;浅论智能变电站技术发展状况[A];培养创新型人才、推进科技创新、推动转变经济发展方式——内蒙古自治区第六届自然科学学术年会优秀论文集[C];2011年

10 邱升孝;;变电站二次设备检修集中管理可行性研究[A];山东电机工程学会第四届供电专业学术交流会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王长兴;环境友好型变电站 让城市更美[N];国家电网报;2007年

2 记者 章其鹤;浙江500千伏杭北变电站工程开工[N];中国电力报;2006年

3 记者 杜娟邋实习生 冯婧婧;5变电站通过环保审批[N];广州日报;2007年

4 记者 旷健;新疆东环220千伏变电站工程奠基[N];新疆日报(汉);2006年

5 本报记者 周亚玲 张雅楠 李晶;望京“变电站僵局”调查[N];经济观察报;2008年

6 蔡家友;兴义供电局10座35千伏输变电站工程全部投运[N];黔西南日报;2010年

7 葛东媛;黑龙江首座智能变电站工程启动[N];中国电力报;2010年

8 蒋励;我国老旧变电站智能化改造最北地区试点工作全面铺开[N];东北电力报;2010年

9 庄学召　乔明 刘红珍;刘桃园变电站送电成功[N];国家电网报;2010年

10 通讯员 陶洋　秦荣;安徽首座“装配式”变电站在马鞍山投运[N];中国电力报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 司为国;智能变电站若干关键技术研究与工程应用[D];上海大学;2010年

2 路石俊;内蒙古500KV变电站全生命周期成本管理研究[D];华北电力大学（北京）;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孟琦斌;计及改进加权Voronoi图的变电站多期规划[D];华北电力大学;2015年

2 曹俊琳;杭州地区110kV智能变电站的设计方案及应用研究[D];华北电力大学;2015年

3 张志英;阿康南110kV变电站建设项目风险管理及评价研究[D];华北电力大学;2015年

4 王建宇;曹妃甸220KV变电站选址综合分析研究[D];华北电力大学;2015年

5 沈伟明;某地区220kV变电站项目质量管理研究[D];电子科技大学;2014年

6 贾奇龙;配送式110千伏变电站研究[D];郑州大学;2014年

7 刘海锋;变电站与调控中心协同建模方法研究[D];河北工业大学;2015年

8 周剑锋;变电站工程信息管理系统设计与实现[D];电子科技大学;2015年

9 李斌;110kV智能化变电站的自动化系统架构研究[D];山东大学;2015年

10 雷小月;琴韵220kV智能变电站应用技术的实践与深化[D];华南理工大学;2015年

，

本文编号：837266