2019智能抽水蓄能电站网络及安全防护技术标准条文版

智能抽水蓄能电站网络及安全防护技术标准Q/GDW4610032—2019序号条目条文详细内容1范围本标准规定了智能抽水蓄能电站的网络体系结构和安全防护技术要求等方面内容。

本标准适用于国网新源控股有限公司所属在建和新建等各类智能抽水蓄能电站的网络设计、建设、应用和管理，已建抽水蓄能电站参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T30155智能变电站技术导则

GB/T32575发电工程数据移交

GB/T36572电力监控系统网络安全防护导则

DL/T476电力系统实时数据通信应用层协议

DL/T860（所有部分）变电站通信网络和系统

DL/T890（所有部分）能量管理系统应用程序接口(EMS-API)

DL/T1411智能高压设备技术导则

DL/T1440智能高压设备通信技术规范

DL/T1442智能配变终端技术条件

DL/T1547智能水电厂技术导则

DL/T5211大坝安全监测自动化技术规范

DL/T634.5104-2009远动设备及系统第5-104部分：传输规约采用标准传输规约集的IEC60870-5-101网络访问

T/CEC164火力发电厂智能化技术导则

Q/GDW383智能变电站技术导则

Q/GDW1426智能变电站合并单元技术规范

Q/GDW428智能变电站智能终端技术规范

Q/GDW11664-2017电力无线专网规划设计技术导则

Q/GDW4610026-2019智能抽水蓄能电站技术导则

国家发展和改革委员会令[2014]第14号令电力监控系统安全防护规定

国能安全[2015]36号国家能源局关于印发电力监控系统安全防护总体方案等安全防护方案和评估规范的通知3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1智能抽水蓄能电站指采用先进、可靠、集成和开放的智能设备，辅以智能系统和智能网络的建设，以电站数字化为基本要求，以可观测、可视性、自诊断、自适应、自学习、自趋优、互动性等为特征，满足全寿命周期管理要求，具备三维可视化、智能调节、智能控制、智能分析、智能决策等功能的抽水蓄能电站。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.1。3.2过程层由合并单元、智能终端和智能传感器等组成，完成电力生产过程数据采集与指令执行。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.23。3.3单元层各类智能化的现地监测、控制和保护设备，实现使用一个单元的数据并且作用于该单元机电设备的功能，与过程层设备通信。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.24。3.4电站层各类计算机、网络硬件设备以及数据中心、智能系统等，完成电站级运行监视、自动发电控制、智能作业、系统联动、智能控制、综合安全管控、设备设施健康评价、虚拟仿真运行等功能。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.25。3.5过程层网连接过程层设备与单元层设备的网络。3.6电站层网连接单元层设备与电站层设备的网络。3.7电站级数据中心采集、存储电站在全寿命周期内的各类信息、数据和资料，实现电站全过程数据共享、数据融合。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.6。3.8智能电子装置(IED)一种基于微处理器技术的，具备数据采集、处理、传输以及控制指令传输与执行功能的电子装置。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.8。3.9合并单元对互感器传输过来的电气量进行合并和同步处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转发给单元层设备使用的装置。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.10。3.10智能终端采用电缆连接机电设备的传感器或执行元件，采用光纤连接保护、测控等二次设备，实现对机电设备的测量、控制等功能的智能装置，不包括合并单元。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.11。3.11智能设备电站内各种机电设备本体与相应智能组件、合并单元、智能终端及智能传感器等的有机结合体，具备数据采集、分析计算、诊断预警以及通信等功能。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.12。3.12生产控制大区由控制区(安全I区)和非控制区(安全II区)组成。控制区是指具有实时监控功能、纵向联接使用电力调度数据网的实时子网或专用通道的各业务系统构成的安全区域；非控制区是指在生产控制范围内由在线运行但不直接参与控制、是电力生产过程的必要环节、纵向联接使用电力调度数据网的非实时子网的各业务系统构成的安全区域。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.21。3.13管理信息大区生产控制大区以外的，主要由企业管理、办公自动化系统及信息网络构成的安全区域。参见Q/GDW4610026—2019，定义3.22。3.14安全防护为防止黑客、病毒及恶意代码等对电力二次系统发起的恶意破坏、攻击以及其他非法操作导致的电力系统事故，采用安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证等方法保证电力系统和电力调度数据络安全稳定运行的措施。3.15MMSMMS即制造报文规范，是ISO/IEC9506标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议。MMS规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备（IED）、智能控制设备的通信行为，使出自不同制造商的设备之间具有互操作性（Interoperation）。3.16GOOSEGOOSE是一种通用面向对象变电站事件。主要用于实现在多智能电子设备（IED）之间的信息传递，包括调整跳合闸信号，具有高传输成功概率。参见DL/Z860.2—2006，定义2.44。3.17互操作性来自同一或不同制造商的两个以上智能电子设备（IED）交换信息、使用信息以及正确执行规定功能的能力。参见DL/Z860.2—2006，定义2.64。3.18一致性测试检验通信信道上数据流与标准条件的一致性，涉及到访问组织、格式、位序列、时间同步、定时、信号格式和电平、对错误的反应等。执行一致性测试，证明与标准或标准特定描述部分相一致。一致性测试应由通过ISO9001验证的组织或系统集成者进行。参见DL/T860.4—2004，定义3.16。3.19故障导向安全原则当设备发生故障时，应以特殊的方式做出反应并使设备及系统导向安全。4缩略语定义MMS：制造报文规范（ManufacturingMessageSpecification）

GIS：气体绝缘全封闭组合电器（GasInsulatedSwitchgear）

MIS：管理信息系统（ManagementInformationSystem）

ERP：企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning）5总则5.1智能抽水蓄能电站通信网络应采用分层分布开放式网络结构，由过程层网络和电站层网络组成，按照过程层、单元层和电站层三层布置。电站层设置实时监控中心和电站级数据中心用于实现电站的智能控制、智能分析及诊断功能。5.2智能网络应符合电力监控系统安全防护要求，总体原则为"安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证"。5.3通信网络拓扑结构采用星形、环形或总线形，应按双网冗余配置，过程层网宜由冗余的GOOSE网和冗余的SV网（330kV及以上电压等级开关站采用直接采样，不设置SV网）组成，电站层网宜由冗余的MMS网组成。5.4过程层网应按照机组单元、开关站间隔和公用系统划分子网。在电站层及网络失效的情况下，应能独立完成单元层设备的就地监视和控制功能。5.5电站层网应具备远程配置、监视、报警和维护功能，生产控制大区电站层网络设备单个元件故障不应造成系统全局性故障。5.6网络上各个节点设备宜相互独立，网络抗干扰能力、传输速率及传输距离应满足系统监控和调度要求。5.7时间同步系统应全厂统一，同步对时信号宜取自同一信号源，满足智能电子装置（IED）及智能设备的对时要求。5.8智能抽水蓄能电站宜配置智能设备和智能系统。智能设备包括：水泵水轮机、发电电动机、主进水阀、静止变频装置（SFC）、发电机电压设备、主变压器、GIS设备、金属结构设备等。智能系统包括：调速系统、励磁系统、继电保护系统、相量测量PMU、厂用电系统、直流系统、辅助设备系统、通风空调系统、火灾报警及消防系统、水情测报系统、照明系统、水工安全监测自动化系统、工业电视及安防系统等。5.9智能设备和智能系统在过程层配置智能传感器、合并单元及智能终端，在单元层每个智能设备及智能系统配置智能电子装置（IED）。智能电子装置（IED）具备对主设备的智能监测、分析诊断、数据边缘计算处理、智能控制等功能，与过程层智能传感器、合并单元、智能终端等采用光纤连接，与非智能型传感设备采用电缆连接。5.10各智能电子装置（IED）宜统一应用DL/T860标准的数据类型定义，确保各智能设备厂商数据类型一致，实现系统高效集成。5.11智能抽水蓄能电站与电网电力调度控制中心调度控制系统之间的通信宜符合DL/T634.5104的要求。5.12智能抽水蓄能电站电力无线专网建设应符合Q/GDW11664的要求。6智能网络结构和功能6.1网络结构6.1.1智能抽水蓄能电站横向应划分为生产控制大区（包括安全I区、安全II区）和管理信息大区，纵向应划分为过程层、单元层、电站层三层。电站层和单元层之间称为电站层网，单元层和过程层间称为过程层网。其中，生产控制大区网络结构如图1所示。图1智能抽水蓄能电站生产控制大区网络结构图说明：

1——电量的采集根据不同的互感器型式及电压等级选择以下三种方案：

①采用电子式互感器方式，直接接入SV网；

②采用电磁式互感器+合并单元方式，接入SV网；

③采用常规传感器直采方式。

2——非电量采集根据传感器的不同型式选择以下二种方案：

④采用常规传感器直采方式；

⑤采用智能传感器接入SV网。6.1.2电站层网及过程层网宜采用高速以太网，通信介质宜采用光纤。当控制设备室或继电保护室设置有区域网络交换机时，室内设备之间的网络通信介质也可采用屏蔽双绞线。6.1.3电站层网a）电站层网络完成电站层与单元层设备、电站层设备之间的数据通信。逻辑功能上，电站层网覆盖电站层的数据交换接口、电站层与单元层之间数据交换接口，可传输MMS报文和GOOSE报文。电站层网络采用双重化星形、环形或总线形以太网。

b）电站层交换机宜采用1000Mbps光（电）口，电站层交换机与单元层交换机之间的级联端口应采用光口，端口数量根据实际要求配置。

c）电站层设备通过两个独立的以太网控制器接入双重化电站层网络。6.1.4过程层网a）过程层网络完成单元层与过程层设备、单元层设备之间的数据通信，可传输GOOSE报文和SV报文。网络宜采用星形、环形或总线结构。

b）过程层交换机与智能设备之间的连接及交换机的级联端口均宜采用1000Mbps光口。

c）对于相量测量装置、故障录波、网络记录分析仪等通过SV网络接收SV报文信息时，每个端口所接的合并单元数量不宜超过5台。6.2网络部署6.2.1过程层设备由合并单元、智能终端和智能传感器等构成，可完成与一次设备相关的数据采集及控制功能，包括采集实时运行数据，监测设备运行状态、执行控制命令等。6.2.2单元层设备a）机组单元控制区（安全I区）单元层宜部署：机组控制单元IED、水泵水轮机IED、发电电动机IED、调速系统IED、励磁系统IED、发电机电压设备IED、主进水阀IED、静止变频装置(SFC)IED、发变组继电保护IED、发变组相量测量(PMU)IED。

b）开关站控制区（安全I区）单元层宜部署：主变压器IED、GIS设备IED、GIS继电保护IED、开关站相量测量(PMU)IED。

c）公用系统控制区（安全I区）单元层宜部署：厂用交流电源系统IED、直流电源系统IED、气系统IED、水系统IED、火灾报警及消防控制系统IED、金属结构设备IED。

d）非控制区（安全II区）单元层宜部署：故障录波系统IED、电能量采集系统IED、状态监测IED、水情测报系统IED、通风空调系统IED。

e）管理信息大区单元层宜部署：水工安全监测自动化系统IED、工业电视及安防系统IED。6.2.3电站层设备a）在控制区（安全I区）电站层宜部署电站实时监控中心，实现自动发电控制、自动电压控制、抽水工况控制、发电工况控制、经济运行等功能。

b）在非控制区（安全II区）电站层宜部署电站数据前置区，设置的系统包括：发电计划申报系统、电能计量系统、故障录波信息子站系统及水情测报系统。

c）管理信息大区：主要包括电站数据中心、电厂生产管理系统、综合安全管控系统、健康评价系统以及设备全生命周期系统、大坝自动监测系统、防汛信息系统、报价辅助决策系统等。6.2.4网络设备a）电站层网络交换机应具有网络管理功能，冗余配置，交换机端口型式及数量应满足接入设备要求。过程层网络交换机宜按安装单元配置，一倍半断路器接线的过程层交换机应按串配置。

b）应具有网络数据分级、流量控制及优先传送功能，满足全站设备正常运行的需求。

c）应具有方便的配置工具进行网络配置、监视、维护。

d）应具有对网络所有节点的工况监视与报警功能。6.3系统功能6.3.1通信网络应具有连续在线诊断和报警功能，当通信系统上的任一节点发生故障，不应导致通信系统瘫痪或影响其他节点设备的正常运行。6.3.2网络设备应实现各智能系统IED之间信息的传输、数据共享和分布式处理等要求，通信速率应满足系统实时性要求。6.3.3电站实时监控中心通过防火墙与电站数据前置区连接；数据前置区通过横向隔离装置与电站级数据中心连接。6.3.4当计算机监控系统设有远动通信设备时，监控系统应根据调度关系向相关调度中心传输电站远动信息。远动信息的传输应优先采用电力调度网络通信方式，必要时可采用专线通信方式。数据网络通信协议及点对点远动规约应满足调度相关要求。6.4通信光缆6.4.1光缆的选用根据其传输性能、使用的环境条件决定。6.4.2除线路保护专用光纤外，宜采用缓变型光纤。6.4.3室内光缆一般采用非金属阻燃增强型光缆，缆芯一般采用紧套光纤。6.4.4室外光缆宜采用中心束管式或层绞式光缆。6.4.5每根光缆应考虑备用芯线。7智能装置网络接口技术要求7.1网络交换机7.1.1交换机应为工业级以太网三层交换机，采用模块化结构，支持两个通道的切换。7.1.2交换机应支持基于端口的虚拟局域网划分，具有主播侦听、流量控制、广播限制器、动态主机配置协议以及端口掉线后交换机的MAC地址表的快速更新功能。7.1.3交换机需具有工业级安全认证，可以暂时关闭不用的端口，支持端口与所连接设备的MAC地址绑定等网络安全功能。7.1.4交换机支持SNMPV3网络管理功能，提供自动搜索管理软件，能在未设定IP地址或IP地址重复的情况下自动连接在网络上的工业以太网交换机。7.1.5交换机应支持RFC1769SNTP简单网络时间协议。7.1.6交换机装置电源模块应为满足现场运行环境的工业级产品，电源端口设置过电压保护或浪涌保护器件。双电源供电的交换机应支持电源输出报文告警功能。7.1.7交换机采用无风扇结构，允许运行温度范围为0～60℃，运行湿度10%～95%（无凝露），电磁兼容性指标应满足工业要求。7.1.8交换机在常温下MTBF值(平均无故障时间)均要求在15年以上，当发生链路故障时恢复时间小于500ms。7.1.9数据通讯网络应是全双工、交换式、无冲突的，任何时候最大通讯负载量不得超过总带宽的40%。7.2智能传感器7.2.1智能传感器是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的功能，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。7.2.2智能传感器通信接口宜采用光纤接口，也可采用电口。7.2.3智能传感器光纤接口宜优先采用ST接口。7.2.4智能传感器电口及以太网接口类型为RJ45电口，传输介质为五类及以上屏蔽双绞线。7.3合并单元7.3.1合并单元应满足Q/GDW1426要求。7.3.2合并单元通信接口宜采用百兆光纤接口，也可采用电口。7.3.3合并单元光纤接口宜统一采用ST型接口。7.3.4合并单元电口及以太网接口类型为RJ45电口，传输介质为五类及以上屏蔽双绞线。7.4智能终端7.4.1智能终端应满足Q/GDW428要求。7.4.2智能终端应具有信息转换和通信功能，支持以GOOSE方式上传一次设备的状态信息，同时接受来自二次设备的GOOSE下行控制命令，实现对一次设备的实时控制功能。7.4.3智能终端应至少带有1个本地通信接口（调试口）、2个独立的GOOSE接口，必要时还可设置1个独立的MMS接口（用于上传状态监测信息）。7.4.4智能终端GOOSE单双网模式可灵活设置，宜统一采用ST型接口。7.5智能电子装置(IED)7.5.1每个智能设备和智能系统配置独立的IED。7.5.2智能电子装置(IED)宜就地安置在宿主设备旁，完成宿主设备的运行数据采集、状态信息监测评估、就地综合评估、实时状态预报等功能，满足设备状态可视化要求。主设备IED组件配置如图2所示。图2智能抽水蓄能电站主设备IED组件配置7.5.3智能电子装置(IED)通过过程层网络与过程层智能传感器、合并单元、智能终端通信，实现对宿主设备的信息采集和智能控制；通过单元层网络与电站实时监控中心以及电站级数据中心通信实现对宿主设备的远程集中监视和控制以及智能运检、健康状态评估等功能。7.5.4智能电子装置(IED)宜至少带有1个本地通信接口（调试口）、2个独立的GOOSE接口、2个独立的SV接口、2个独立的MMS接口。7.5.5智能电子装置(IED)通信接口宜采用千兆光纤接口，光纤接口宜优先采用ST接口。7.5.6智能电子装置(IED)支持顺序控制及在线调试功能。8安全防护基本原则8.1安全分区智能抽水蓄能电站基于计算机及网络技术的业务系统划分为生产控制大区和管理信息大区，并根据业务的重要性和对一次系统的影响程度将生产控制大区划分为控制区（安全I区）及非控制区（安全II区），重点保护生产控制以及直接影响电力生产（机组运行）的系统。生产控制大区的纵向互联应与同安全区互联，避免跨安全区纵向交叉联接。8.2网络专用生产控制大区应在专用通道上使用独立的网络设备组网，宜采用基于SDH不同通道、不同光波长、不同纤芯等方式，在物理层面上实现与其他通信网及外部公用网络的安全隔离。

生产控制大区通信网络可进一步划分为逻辑隔离的实时子网和非实时子网，采用MPLS-VPN技术、安全隧道技术、PVC技术、静态路由等构造子网。

生产控制大区数据通信的七层协议均应采用相应安全措施，在物理层应与其他网络实行物理隔离，在链路层应合理划分VLAN，在网络层应设立安全路由和虚拟专网，在传输层应设置加密隧道，在会话层应采用安全认证，在表示层应有数据加密，在应用层应采用数字证书和安全标签进行身份认证。8.3横向隔离在生产控制大区与管理信息大区之间应设置通过国家有关机构安全检测认证的电力专用横向安全隔离装置，隔离强度应接近或达到物理隔离，只允许单向数据传输，禁止HTTP、TELNET等双向的通用网络安全服务通信；生产控制大区内部的安全区之间应采用具有访问控制功能的设备、防火墙或者相当功能的设施，实现逻辑隔离。

生产控制大区到管理信息大区的数据传输采用正向安全隔离设施，仅允许单向数据传输；管理信息大区到生产控制大区的数据传输采用反向安全隔离设施，仅允许单向数据传输，并采取基于非对称密钥技术的签名验证、内容过滤、有效性检查等安全措施。8.4纵向认证在生产控制大区与电力调度数据网的纵向联接处应设置通过同家有关机构安全检测认证的电力专用纵向加密认证装置或者加密认证网关及相应设施。8.5综合防护综合防护是结合国家信息安全等级保护工作的相关要求对电站监控系统从主机、网络设备、恶意代码防范、应用安全控制、审计、备份及容灾等多个层面进行信息安全防护的过程。9安全防护技术要求9.1电站二次系统应按照"安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证、综合防护"的原则，分别接入控制区、非控制区和管理信息区。各应用系统终端应按其所属安全区专机专用、专网专用，不允许跨安全区使用。安全防护设备应获得国家指定机构安全检测证明，并通过电力系统电磁兼容检测。9.2电站的生产控制大区与管理信息大区间相连应采取物理隔离措施，如以网络方式相连，应部署电力专用横向单向安全隔离装置。9.3参与系统AGC、AVC调节的抽水蓄能电站应当在电力调度数据网边界配置纵向加密认证装置或纵向加密认证网关进行安全防护。9.4生产控制大区的监控系统应当部署安全审计功能，能够对操作系统、数据库、业务应用的重要操作进行记录、分析，及时发现各种违规行为以及病毒和黑客的攻击行为。对于远程用户登录到本地系统中的操作行