配电网络安全论文

关键词： 现状及 运行 配电 配网

【摘要】边缘物联代理是配电物联网系统中承上启下的重要设备，极易成为攻击配电物联网云平台的跳板，造成云平台失控、瘫痪等系统性事件发生，甚至引起大面积停电事故。下面是小编为大家整理的《配电网络安全论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

配电网络安全论文 篇1：

电力运行安全和配电网的安全运行研究

摘 要：该文首先阐述了电力系统运行现状及配网安全运行的重要意义，进而分析了配电网络安全运行的主要影响因素，并在此基础上对电力系统配电网络安全运行的有效途径进行论述。期望通过该文的研究能够对确保配电网的安全、稳定、可靠、经济运行有所帮助。

关键词：电力系统 配电网 安全

1 电力系统运行现状及配网安全运行的重要意义

1.1 电力系统的运行现状

由于电力系统的规模较大，加之涉及的范围较广，致使其在运行的过程中，会受到各种因素的影响，如系统设计、规划、运行等。一旦系统出现问题，不但会给人们的生产、生活造成影响，而且还会间接影响到国民经济发展。所以确保电力系统安全、稳定、经济运行尤为重要。从目前的总体情况上看，电力系统在运行方面主要存在如下问题：（1）安全控制。因为影响系统运行的因素较多，致使技术人员无法对其进行准确预测，由此很难制定出合理有效的控制措施确保系统安全运行。（2）设备方面。国内各个地区的经济发展水平存在较大的差异，部分地区由于资金不足，无法对电力设备进行更新换代，一些陈旧老化的设备仍在运行，从而使得系统的安全运行受到影响。近年来，随着电力体制改革的不断深化以及人们对供电可靠性要求的不断提高，进一步促进了电力系统的发展，系统原有的问题和不足也获得了解决和完善，这在一定程度上提高了电力系统运行的安全性和稳定性。

1.2 配网安全运行的重要意义

在电力系统当中，配电网肩负着分配电能的重要使命，属于不可或缺的重要组成部分之一，其运行稳定与否直接关系到电力系统的安全和供电质量。据相关调查统计数据结果显示，因配网故障引起的停电事故占所有事故的80%左右，鉴于此，必须对配网的安全运行予以足够的重视。配网作为连接供电系统与电力用户的传输设施，其一旦出现故障，会对用户正常使用电能造成影响。虽然电力部门在近些年来不断加大了配网的建设力度，使配网的供电可靠性大幅度提高。但是由于配网中涉及的环节较多，加之运行管理等方面尚存一些问题，影响了配网的安全运行。

2 配电网络安全运行的主要影响因素分析

2.1 防雷设计存在缺陷

当前，我国配电网结构布局以放射式网状结构为主，这种布局设计虽然能够保证配电网供电半径满足用户需要，但是却也存在着线路互代能力弱、运行可靠性差的缺陷，甚至我国部分地区还存在着由单辐射线路组成的配电网络，一旦配电线路在使用中发生故障，就会造成较大范围的影响。有些地区的配电网在防雷设计方面存在缺陷，当雷雨季节到来时，经常会发生配变被击穿的事故，由此会导致配网的供电可靠性下降，还有可能引起大面积停电，所以加强配网的防雷设计尤为必要。

2.2 运维不到位

受配电网结构不完善的影响，大部分用户没有备用电源，不利于配网运维工作的有效开展。在实际工作中，运维人员没有定期对配电网上的断路器、高压熔断器、配电变压器等设备进行试验和检修，使得配电设备存在安全隐患。一般情况下，配电网检修与维护工作以被动的故障抢修为主，使得配电线路和配电设备存在的一些缺陷难以被及时发现，导致配电网络带病运行，降低了供电的安全性和可靠性。

2.3 环境因素

架空配电线路多数位于道路两侧或是绿化带之上，从而使得线路与树木之间的矛盾尤为突出。如果为了配网安全将树木全部砍伐，会对城市绿化造成影响，而树木的存在又会威胁配网的运行安全。尤其是在风雨天气中，很容易造成配网频繁跳闸，进而引起大面积停电事故。同时，一些建筑工程在建设施工的过程中需要搭设脚手架，一旦施工人员马虎大意，便可能碰触到正在运行配电网，这不但会造成人员伤亡，而且还会引起线路损坏，严重影响了配网的安全、稳定运行。

2.4 非故障因素

这里所指的非故障因素主要包括电网改扩建、计划检修停电等情况，这些都会对配网的安全运行带来影响。在配电线路或变电站改造以及检修的过程中，需要配网停电配合才能正常进行，这在一定程度上影响了配网的安全性。

3 电力系统配电网络安全运行的有效途径

3.1 提高配网的抗雷击能力

在配网的实际运行中，应提高配电线路的抗雷击能力，避免因雷击而引起安全问题。具体做法如下：（1）安装避雷器；（2）提升线路绝缘水平；（3）设置并联保护间隙。

3.2 强化配网检修与维护

配网检修与维护是保障配电网络安全运行的重要途径，为此运维人员必须做好配网检修与维护工作，将配网输电线路和配电设备作为检修和养护重点，提高配网供电的安全性。在检修与维护工作中，不仅要坚持传统的定期检修，更要加强状态检修系统的建设，重视对变压器、接地电阻等各种配电网设备的实时监控与管理，提升检修管理效率。在具体操作中，运维人员需要根据状态检修提供的设备运行监控信息开展检修与维护工作，及时解决配网运行存在问题，并对配电设备进行优化管理，确保配电设备始终处于最佳运行状态。

3.3 合理运用安全技术

在设计和建设配电网的过程中，要积极采用先进的安全设备和科学的安全技术，提高配电网运行的完全性。通过合理运用安全技术，使配电网能够对运行中出现的事故作出正确反应，缩短事故反应时间，并在事故发生时及时隔离故障部分，使故障部分不会影响非故障部分的正常供电，从而减轻配电网故障检修对用户造成的影响。这就要求配电网在设计时，应当充分考虑当地配电网的具体特点，制定切实可行的安全防护系统建设方案，使安全防护系统能够有效降低事故发生概率。此外，还要将信息管理技术和电子计算机技术应用到配电网的安全防护管理系统中，降低配电网安全管理难度和运维成本，促使配电网管理向智能化、综合化、数字化、信息化的方向发展。

3.4 优化网架结构

在电网建设与配网改造过程中，应确保每个变电站拥有两个电源点供电，使部分变电站形成环网结构，增加变电站供电的安全性和可靠性。同时，还要在配网线路上逐步增加线路分段开关和联络线路回数，提高配网的互联互供能力，缩小运维检修和运行故障情况下的停电范围。在不同变电站的干线末端设置断路器和隔离开关，并在每条主线中用隔离开关和真空断路器进行分段，形成环网结构，对传统的放射式网状配电网结构进行优化。

4 结论

总而言之，配电网是电力系统中最为重要的组成部分之一，它的运行安全、稳定与否关系重大。但由于受各种因素的影响，使得配电网在运行的过程中经常会出现各种故障问题，这严重影响到了配网的安全、稳定运行。为此，必须针对各种影响因素，采取有效的措施加以解决处理，以此来确保配电网的正常运行，这不但有助于供电可靠性的提高，而且还能进一步推动我国电力事业的健康、持续发展。

参考文献

[1] 陈为化.基于风险的电力系统静态安全分析与预防控制[D].浙江大学，2007.

[2] 王红印.张明亮.孙素琴等.大电网安全可靠运行4级梯度预警预控方法[J].电力系统自动化，2008（19）：20-24.

[3] 程林.大规模电力系统充裕度和安全性算法的研究[D].清华大学，2010.

作者：王颇

配电网络安全论文 篇2：

配电物联网边缘物联代理网络安全防护研究

【摘 要】边缘物联代理是配电物联网系统中承上启下的重要设备，极易成为攻击配电物联网云平台的跳板，造成云平台失控、瘫痪等系统性事件发生，甚至引起大面积停电事故。

【关键词】配电物联网;边缘物联;网络安全;防护研究

引言

配电物联网是电力物联网在配电领域的实现方式，网络架构复杂化、主站云化、终端设备物联化、业务灵活扩展等特点导致配电物联网面临的安全风险与传统配电监控系统相比，发生了巨大变化。

一、边缘物联代理网络安全风险分析

边缘物联代理是配电物联网系统中的重要设备，其安全防护水平直接影响着整个系统的运行安全，为有针对性地制定边缘物联代理安全防护措施，首先梳理出配电物联网边缘物联代理面临的安全风险，边缘物联代理的安全风险包括设备本体风险及业务交互过程中面临的风险，还有身份管控和数据交互两方面存在的风险：

（一）设备本体风险

边缘物联代理本体存在基本输入输出系统（basic input output system，BIOS）、操作系统底层代码被篡改的风险;多余端口服务、调试端口开启，存在黑客向边缘物联代理植入病毒的风险。

（二）业务交互风险

边缘物联代理接入物联管理平台、物联网终端接入边缘物联代理的认证措施和业务交互防护不到位，存在通过伪造设备身份入网，实施监听系统数据、攻击更高层级节点等恶意行为的风险。

（三）身份管控风险

物联网终端量大、面广，直接暴露在物理环境和网络环境中，若缺乏有效身份鉴别手段，存在伪造终端接入风险。如配电物联网系统未采用有效的认证措施控制终端设备接入，攻击者可通过IP欺骗等技术，伪装成合法终端，进而向边缘物联代理或物联管理平台发送恶意数据，导致边缘物联代理或物联管理平台做出错误决策，影响故障处理、状态管控等业务的正常应用，甚至造成台区或更大范围的停电事故。

（四）数据交互风险

边缘物联代理与物联管理平台、物联网终端的正常数据交互是配电物联网系统稳定运行的基础，随着现代化的网络技术和自动化技术的广泛运用，配电物联网系统的数据传输也成为一些不法分子恶意攻击的对象，且攻击手段呈现多元化、复杂化、隐蔽化。

二、边缘物联代理网络安全防护技术研究

基于边缘物联代理的风险分析，从本体安全、接入管控、数据保护、安全监测几个方面开展安全防护技术研究。

（一）本体安全

边缘物联代理运行在户外，首先应保证其物理安全，做好防火、防盗、防破坏等硬件防护能力。其次，边缘物联代理应采用硬件安全芯片或软件密码模块进行身份认证和加密保护。再次，边缘物联代理关闭多余端口服务，防止被黑客利用发起攻击，关闭调试接口，防范软硬件逆向工程。同时，为防止设备因底层代码被篡改而受到黑客的非法控制，应设计可信启动机制，对BIOS、引导程序、操作系统内核和重要应用程序进行完整性检查，避免加载被篡改的引导程序、操作系统和应用软件，实现对外部攻击的主动防御。

（二）接入管控

采用身份认证技术实现设备身份的合法管控，身份认证常用的技术手段包括基于口令、电子识别卡、生物特征、对称密钥体系和数字证书方式。基于口令的认证方式简单、易实现，但安全强度较低，且应用于数量庞大的边缘物联代理中，会增加口令管理难度。生物特征识别以人体具有的唯一的、可靠的、终生稳定的生物特征为依据，显然不适用设备间的相互认证。对称密钥认证方式共享同一个私有密钥，需要在服务器侧保证连接到其上的众多用户的保密信息不会被盗取，在用户端也要对密钥进行安全管理，一旦泄露，则系统的安全性就不能得到保障。数字证书技术使用密码技术保障信息传输的机密性、完整性和抗抵赖，利用基于数字证书的数字签名功能，实现用户身份的认证。基于数字证书的认证技术具有安全性、唯一性、方便性等特点，适用于配电物联网设备间双向身份鉴别。

（三）数据保护

（1）数据机密性。根据加密算法与解密算法所使用的密钥是否相同，可以将密码算法分为对称密码算法和非对称密码算法。对称密码算法具有计算量小、加密速度快、加密效率高等特点，同对称密钥体制相比，非对称密钥体制具有密钥分发管理容易、安全强度高等特点。

（2）数据完整性。通过对文件完整性检查，使用者能够确定文件在传输或者存储过程中是否发生了未授权的篡改或者替换，以及确定数据和文件是否可信等。数字摘要算法、消息认证码（message authentication code，MAC）以及数字签名等是完整性验证过程中常用的技术。常见的消息认证码算法结合了哈希函数和对称加密技术，在使用消息认证码算法时，通信双方需要拥有一个共享的会话密钥，并且协商选择一种哈希函数在消息认证过程中使用。

（四）安全监测

边缘物联代理易受外部攻击，加强对边缘物联代理层面的安全监测是提升现场安全能力的重要措施。安全监测主要包括以下几方面内容。

（1）自身监测：监测系统版本、补丁更新信息;监测运行状态信息，判断设备是否离线;监测日志，依据危险等级对日志数据分级，重点监测中高危日志;监测网络流量，判断流量增加是否正常。

（2）数据安全：根据边缘物联代理中数据的重要程度进行安全分类，监测数据存储安全及传输安全。

（3）应用安全：监测应用APP在安装、使用、版本升级、销毁的全生命周期过程。

三、边缘物联代理安全防护体系

结合边缘物联代理风险分析，从本体安全、接入管控、数据保护、安全监测几个方面研究边缘物联代理安全防护技术，形成系统可信启动、基于数字证书的身份认证技术、基于国产商用密码算法的数据保护技术、安全监测于一体的安全防护体系，有效避免攻击范围从低安全等级区域向高安全等级区域蔓延，为配电物联网系统安全稳定运行提供坚强保障。一方面在边缘物联代理本体安全层面，保证设备物理安全，关闭多余端口服务及调试接口，采用可信启动机制，避免底层代码被篡改而受到黑客的非法控制;采用边缘物联代理内部部署探针等监测手段，实现系统信息、网络流量等数据的实时监测。另一方面在边缘物联代理业务交互层面，基于轻量化数字证书的认证技术，实现边缘物联代理与网关、物联管理平台及物联网终端的双向身份认证，确保设备接入安全;基于国产商用密码算法，实现业务交互数据的加密，确保数据的机密性和完整性。

结束语

综上，配电物联网是配电监控系统向物联网模式演进的结果，边缘物联代理是连接物联网终端与云端的重要感知层设备。通过分析边缘物联代理自身及交互面临的安全风险，研究各类技术技术，可以有效避免因边缘物联代理遭受恶意攻击而导致整个系统瘫痪事件发生，有助于提升配电物联网在新的网络安全形势下抵御恶意攻击的能力。

参考文献：

[1]将安全推向边缘：克服边缘计算挑战[J].刘兴.网络安全和信息化.2020（04）

[2]边缘计算赋能智慧城市：机遇与挑战[J].吴迪.人民论坛·学术前沿.2020（09）

[3]从边缘计算、雾计算到云计算[J].ArnoMartinFast，RobertBieber.现代制造.2019（07）

（作者單位：河南工学院）

作者：郭文斐

配电网络安全论文 篇3：

关于配电变压器过负荷运行的分析与解决措施

【摘要】随着经济的发展和社会的进步，人们对电的依赖性越来越强，对配电网络安全可靠运行也提出更高要求，配电变压器是电气设备中使用较多的设备，配电变压器损耗约占配电系统总损耗的60%～80%，变压器的过负荷电流超过其额定电流时，将使绕组发热，轻则影响其使用寿命，重则烧坏变压器，配电变压器过负荷问题一直困扰着我们，为防止变压器过负荷，必要时予以调整解决，对此进行探讨。

【关键词】配电变压器；负载率；过负荷；空载损耗

1.配电变压器过负荷概况

保定供电公司配网变压器共计2299台，在负荷高峰期间，其中重载配电变压器334台，轻载配电变压器1378台。在334台重载配电变压器中有71台配电变压器存在过负荷运行现象，平均负载率达到130%。最高负载率达到了160%，变压器严重过负荷运行，容易造成变压器烧损，对配网安全稳定运行构成很大的威胁。

2.配电变压器过负荷原因分析

有关规程和实践经验表明，变压器绕组绝缘老化速度与温度有关，一般油浸式变压器绕组用的电缆纸适用温度为80～140摄氏度，温度增加6摄氏度，其老化速度增加1倍。为避免配电变压器过负荷运行烧损，我们可以采取安装配电变压器冷却器的办法降低变压器温度。配电变压器的冷却系统共6组冷却器，每组冷却器根据变压器的温度和负荷变化自动投入和切除，投入冷却器的组数取决于变压器的温度和负荷。当任意运行的变压器冷却器故障或变压器温度达到设定值，备用冷却器自动投入运行。备用冷却器应定时轮换，使得每台冷却器的利用率达到最优。此种措施降低了配电变压器绕组温度，减缓了其老化速度。使配电变压器因过负荷运行烧损的几率大大降低。而我们知道，造成变压器绕组温升的最根本因素是变压器的负载率过高。只有降低变压器负载率，才能降低变压器运行温度。我们可以采取在配电变压器下装设低压配电箱，将低压负荷类型进行分析，在低压配电箱将低压负荷分为2路进行供电。1路为重要负荷，1路为普通负荷。当变压器负载率达到设定上限时，普通负荷自动切断。保障了变压器的安全稳定运行，及重要负荷的正常供电。但是也影响了供电可靠性。

由此可见，以上措施只能在短时间内保障变压器安全稳定运行，如要从根本上解决配电变压器过负荷问题，只有采取增容增点的改造方案。

针对保定供电公司的配电变压器过负荷运行情况，我们进行了技术上的分析。发现保定供电公司71台配电变压器有67台为农网变压器，所占比例为94%。这67台农网变压器均为农村灌溉浇地用农网变压器，此种变压器负荷特点是在农村集中灌溉浇地时期，变压器负载率较大，变压器处在重载运行状态，特别在春季浇灌季节，变压器甚至出现过负荷运行，个别负载率甚至达到140%左右。变压器严重过负荷运行容易造成故障，影响电网运行安全。但在灌溉浇地期间以外时间，变压器处于轻载状态，负载率降到了20%以下，甚至个别变压器处于几乎空载运行状态。出现了“大马拉小车”的情况。针对此类变压器过负荷情况，如果单纯实施增容增点改造方案，确实能够解决变压器过负荷问题，但是除灌溉浇地以外的大部分时间变压器处于轻载甚至空载运行状态。空载损耗增加，配电变压器的效率降低。造成了资源上的浪费。

3.配电变压器过负荷治理措施

结合以上技术分析结果，我们对保定供电公司配电变压器时段性负荷增长的现状，进行了以下几个方面的整改措施。

3.1 两台配电变压器并联运行

配电变压器实施并联运行条件是：额定电压比相等；联结组标号相同，且相序相同；阻抗电压接近相等；变压器的容量比不大于3：1。实施配电变压器并联运行的优点是可充分利用变压器的容量，在用电负荷较小、低于其中一台的容量时，停用其中一台。这样就提高了变压器的效率，保证了变压器经济运行。例如：原400KVA配电变压器，在负荷高峰期间有功可达420KW，负载率105%。在负荷低谷期间有功为70KW，负载率仅为17.5%。现改为一台200KVA与一台315KVA变压器并联运行，在负荷高峰期间两台配电变压器同时运行，在原有功不变的情况下，负载率为81.5%，保证了配网台区安全稳定运行。在负荷低谷期间只运行一台200KVA配电变压器，315KVA配电变压器停运，在原有功不变的情况下，负载率为35%，减少了配电变压器的空载损耗，提高了配电变压器的效率。

以S9-200型变压器为例：原运行1台S9-200变压器，变压器市场价值21000元，加上台架材料及安装费用共计43000元。经统计全年变压器运行时间约为8640h，重载运行时间大约为1392h。那么变压器全年损耗通过计算得出E=10659.6KW·h。现改为2台配电变压器并联运行，1台为S9-100，1台为S9-100。市场价值28000元，加上台架材料及安装费用共计72000元。在负荷低谷期间只运行一台S9-100变压器，就可以满足负荷需求，其全年损耗为

按照1度电0.52元，实施两台变压器并联运行一年可以节省电能损耗费用2064.65元。资金投入比单台变压器运行多出29000元，由此可见，两台变压器并联运行得需要14年的时间，才能收回多出的投资成本。此种改造措施存在的问题是：占地面积增加一倍，特别是市区中心地带，实施配电变压器并联运行，占地问题难度较大。且一次性投入资金较大。后期收回投资成本时间较长。目前，两台变压器并联运行自动判断投切设备技术还未成熟，还需人工进行根据负荷情况进行手动投切，操作频繁，造成人力资源浪费。

3.2 增容更换为非晶合金变压器

将时段性过负荷变压器增容更换为非晶合金型变压器。非晶合金变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗（指变压器次级开路时，在初级测得的功率损耗）下降80%左右，空载电流（变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流）下降约85%，是目前节能效果较理想的配电变压器。

以S9-200变压器为例，原运行1台S9-200变压器，变压器市场价值21000元，加上台架材料及安装费用共计43000元。现更换为非晶合金SBH15-200变压器，变压器市场价值33000元，加上台架材料及安装费用共计55000元。经统计全年变压器运行时间约为8640h，重载运行时间大约为1392h。原S9-200变压器全年损耗为E=10659.6KW·h。SBH15-200变压器全年损耗为E′=6971.4KW·h.

全年节约电能损耗为：

按每度电0.52元计算，使用非晶合金变压器每年可节省电能损耗费用1917.86元。资金投入比原S9型变压器多出12000元，非晶合金变压器只需运行6年以上，就能够收回多出的投资成本。此种措施不受占地面积限制，一次性投入资金较少，后期收回投资成本时间相对较短。

3.3 增容更换为自动调容变压器

自动调容变压器是一种新技术节能型配电变压器，能够根据负荷大小自动调节容量，其工作原理是：在大容量时，高压绕组接成三角形接线方式，低压绕组并联结构。在小容量时，高压绕组接成星形接线方式，低压绕组串联结构。使变压器在负荷低谷期间自动运行在小容量档位，轻载时其空载损耗大大降低，小容量空载损耗仅为大容量时的1/3，节能效果显著。它解决了配电台区时段性负荷变化幅度很大而造成变压器空载损耗大的问题，克服了无载调容变压器断电手动调容导致的运行维护难题。

以S9-200变压器为例，原运行1台S9-200变压器，变压器市场价值21000元，加上台架材料及安装费用共计43000元。现更换为新型自动调容SZ11-T-200型变压器，市场价值63000元，加上台架材料及安装费用共计85000元。经统计全年变压器运行时间约为8640h，重载运行时间大约为1392h。经计算原S9-200变压器全年损耗为E=10659.6KW·h。自动调容SZ11-T-200变压器负荷高峰期间（1392h）在大容量档位（200KVA）运行，负荷低谷期间在小容量档位运行（63KVA）运行，经计算可得S11-T-200变压器全年损耗为：

按每度电0.52元计算，使用S11-T-200变压器每年可节省电能损耗费用3297.84元。资金投入比原S9型变压器多出42000元，S11-T-200变压器需运行12.7年才能够收回多出的投资成本。此种措施不受占地面积限制，但一次性投入资金较大，后期收回投资成本时间仍较长。且按照自动调容变压器的工作原理，变压器在自动转换容量时，会产生电压波动，虽然持续时间较短（2ms），但是否会对低压用户供电质量造成影响尚未明确。

4.结论

通过上述三种措施分析比较可知，以上三种措施均能解决配电变压器时段性过负荷的问题，而且能提高供电可靠性，降低配电变压器损耗，提升用电管理水平。但是，从经济效益角度考虑，三种措施比较，采用增容更换非晶合金变压器的实施方案明显优于其他两种措施。

综合以上分析，针对配电变压器过负荷运行的情况，我们有以下几点建议：一是要设备管理部门切实加强配电变压器运行巡视管理工作，密切关注与监测配变负荷情况，努力提高对配变负荷增长的预判能力。对于过负荷运行的配电变压器提前进行整改。二是采用新技术，努力提高配网台区智能化水平。在低压配电箱内采用负荷监测远程控制技术，在配电台区低压线路上装设分段开关，分段开关由负荷监测设备远程控制。负荷监控设备根据配电变压器的负荷情况，选择性的切断某个分段开关，保证配电变压器安全稳定运行。三是为提高变压器效率，降低变压器空载损耗，增加经济效益。配电变压器增容措施应采取更换为非晶合金变压器的改造方案。

参考文献

[1]王琼，蓝耕.配电线路[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]宋连库，王树声.配电线路实用技术[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2006.

[3]邱关源.电力系统可靠性分析基础及应用[M].北京水利电力出版社，2005.

作者简介：平凡（1983—），男，助理工程师，保定供电公司电力市场营销，主要从事配电运行管理工作。

作者：平凡　陈光