Системный анализ программно-аппаратных комплексов дистанционного управления электросетевыми подстанциями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Терехов, Олег Владимирович

• Терехов, Олег Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Терехов, Олег Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРОБЛЕМА ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

1.1 Субъекты и объекты управления - краткая характеристика структуры управления в целевой модели оптового рынка электроэнергии.

1.2 Особенности технологического управления ЕНЭС в рыночных условиях.

1.3 Краткая характеристика существующего состояния систем технологического управления.

1.4 Требования к программно-аппаратным комплексам технологического управления сетевыми подстанциями.

1.5 Требования к организации передачи данных по цифровым каналам связи меяеду электросетевой подстанцией (ПС) и региональным узлом связи (РУС).

1.6 Иерархическая система показателей качества программно-аппаратного комплекса.

1.7 Постановка задачи синтеза сетевой архитектуры программно-аппаратного комплекса.

1.8 Методика синтеза сетевой архитектуры программно-аппаратного комплекса технологического управления сетевыми подстанциями.

2 МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, ХРАНЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ.

2.1 Аналитическое моделирование.

2.2 Имитационное моделирование.

2.3 Причины возникновения сбоев.

2.4 Теоретические законы распределения отказов при расчете надежности.

2.5 Методы обеспечения надежности.

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТЕВОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИЯМИ.

3.1 Проектирование сетевой архитектуры.

3.2 Проектирование коммутируемой сети.

3.3 Проектирование подсистемы хранения данных программно-аппаратного комплекса системы дистанционного управления подстанциями.

3.4 Фабрики SAN.

3.5 Массив хранения данных.

4 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ЦЕНТРА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИЯМИ.

4.1 Постановка задачи формирования системы информационной безопасности.

4.2 Методы и средства обеспечения информационной безопасности.

4.3 Синтез архитектуры системы информационной безопасности.

4.3 Анализ внешних угроз информационной безопасности.

4.4 Принципы обеспечения информационной безопасности.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Системный анализ программно-аппаратных комплексов дистанционного управления электросетевыми подстанциями»

Актуальность. Основой эффективного и безопасного функционирования промышленных предприятий является устойчивое централизованное электроснабжение. Гарантией энергетической безопасности России является Единая энергетическая система (ЕЭС России), созданная в процессе развития электроэнергетики СССР и остающаяся самым крупным в мире централизованно управляемым энергообъединением. Создание ЕЭС, так же как и других электрообъединений мира, продиктовано необходимостью надежного электроснабжения потребителей при одновременном повышении его экономичности (снижения капиталовложений и эксплуатационных затрат, требуемых для снабжения потребителей электроэнергией).

В настоящее время все промышленные энергообъединения в той или иной мере оснащены рядом автономных автоматизированных информационных систем и локальных автоматических систем управления на предприятиях энергетического комплекса. Такими системами являются функционирующие в «реальном времени» системы автоматического регулирования частоты и мощности, автоматического регулирования возбуждения, автоматизированная система диспетчерского управления, системы релейной защиты и автоматики, системы противоаварийной автоматики. Развивается автоматизированная система коммерческого и технического учета электроэнергии - АСКУЭ.

Исторически сложилось так, что каждая автоматизированная система и система автоматического управления/регулирования на каждом сетевом объекте имеет собственную подсистему измерений.

Необходимо в рамках реконструкции и технического перевооружения подстанций ЕЭС осуществить переход к организации единых измерительных комплексов, создаваемых на базе интеллектуальных измерительных устройств, с уменьшением суммарного количества датчиков, повышения точности измерений, обеспечения высокой надежности и простоты расширения, модернизации и эксплуатации.

Управление ЕЭС представляет собой многоплановый и разновременный процесс, который включает в себя разные виды и формы технологического, коммерческого и организационно-экономического управления.

Автоматизированная система технологического управления (АСТУ) предприятиями энергетического комплекса должна быть ориентирована на решение задач технологического управления ЕЭС. Решение технологических задач управления режимами функционирования и пропускной способностью ЕЭС в нормальных и аномальных режимах обеспечит выполнение главной миссии предприятий энергетического комплекса — надежного приема и транспортировки электроэнергии через ЕЭС, а также задачи обеспечения качественной информацией о режимах работы и состоянии ЕЭС.

Таким образом, актуальность диссертационного исследования определяется необходимостью применения современных информационных технологий передачи и обработки информации для разработки методов и средств управления предприятиями энергетического комплекса России для решения задач обеспечения эффективности, надежности и качества его функционирования.

Цель диссертационного исследования состоит в повышении надежности функционирования промышленных предприятий энергетического комплекса России и обеспечения эффективного технологического управления режимами их работы в нормальных и аномальных режимах на основе применения современных информационных технологий анализа, обработки и хранения информации.

Предмет исследования — система передачи данных по цифровым каналам связи электросетевыми подстанциями и региональным узлом связи

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- провести системный анализ существующих систем передачи данных между предприятиями энергетического комплекса, выявить особенности их построения, определить места усовершенствования системы на основе новых информационных технологий;

- разработать методы и критерии выбора решений при построении системы информационного взаимодействия предприятий энергетического комплекса;

- разработать программно-аппаратный комплекс для обслуживания системы передачи данных, хранения и обработки информации, поступающей от предприятий энергетического комплекса;

- разработать методику построения эшелонированной системы обеспечения информационной безопасности системы технологического управления предприятиями энергетического комплекса.

Методы исследования. В процессе выполнения диссертационного исследования использовались методы целочисленной оптимизации, методы теории графов и теории систем массового обслуживания. Широко применялись методы системного анализа, что обеспечило возможность построения иерархической системы показателей качества функционирования системы технологического управления предприятиями энергетического комплекса и полноту учета факторов, определяющих особенности ее функционирования.

Научная новизна:

- решена задача оптимизации сетевой инфраструктуры программно-аппаратного комплекса информационного взаимодействия предприятий энергетического промышленного комплекса;

- разработаны алгоритмы структурно-параметрического синтеза системы обработки и хранения информации, поступающей от предприятий энергетического комплекса;

- предложена и обоснована структура программно-аппаратного комплекса обеспечения информационной безопасности системы технологического управления предприятиями энергетического промышленного комплекса, обладающая повышенной отказоустойчивостью.

Обоснованность научных положений.

Работоспособность и эффективность разработанных методов подтверждена решением сложной технической задачи синтеза архитектуры программно-аппаратного комплекса технологического управления предприятиями энергетики.

Практическая ценность. Модели, алгоритмы и проектные решения, разработанные в диссертации, применялись для решения практических задач управления взаимодействием промышленных предприятий энергетического комплекса России. Апробация работы.

Основные положения исследования докладывались и обсуждались на научных семинарах в МИРЭА и в ВЦ РАН. Личный вклад.

1) Проведен качественный и количественный системный анализ проблемы передачи, хранения и обработки информации от предприятий энергетического комплекса.

2) Разработана методика многокритериальной оптимизации сетевой инфраструктуры программно-аппаратного комплекса технологического управления информационным взаимодействием предприятий энергетической системы.

3) Предложен алгоритм выбора архитектуры системы обработки и хранения информации, поступающей от предприятий энергетического комплекса.

4) Предложен метод построения эшелонированной системы обеспечения информационной безопасности технологического комплекса управления энергетическими предприятиями, обладающей повышенной отказоустойчивостью.

5) Осуществлен синтез программно-аппаратного комплекса технологического управления энергетическими предприятиями России.

Публикации. Основные результаты исследования отражены в четырех статьях, написанных лично автором, которые опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций — 38 с. Список работ приведен в конце диссертации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Терехов, Олег Владимирович, 2009 год

1. А. В. Аграновский, Р. А. Хади, В. Н. Фомченко, А. П. Мартынов, В. А. Снапков Теоретико-графовый подход к анализу рисков в вычислительных сетях. Конфидент. Защита информации. Март-апрель №2.2002. С. 50 - 54.

2. Астахов А. Анализ защищенности корпоративных систем. Открытые системы № 7 8,2002. С. 44 49.

3. Баранов А.П., Борисенко Н.П., Зегжда П.Д., Корт С.С., Ростовцев А.Г. Математические основы информационной безопасности. Орел. 1997.

4. Беллман Р, Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука. 1965.

5. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика. 1980.

6. Бочаров П.П., Печинкин А.В. Теория массового обслуживания. М.: Изд-во РУДН, 1995.

7. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. М.: Сов. радио. 1964.

8. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и её инженерные приложения. М.: Наука, 1988.

9. Вихорев С., Кобцев Р. Как определить источники угроз. Открытые системы №7 8 (75 - 76). 2002. С.50 - 53.

10. Геннадиева Е.Г. Технико-экономические показатели задачи защиты информации. Безопасность информационных технологий. № 3. 1997. С. 67 75.

11. Герасименко В.А., Малюк А.А. Основы защиты информации. М. 1997.

12. Гермейер Ю.Б. Введение в исследование операций. М.: Наука, 1971.

13. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. М.: Физматлит, 1987.

14. ГОСТ 13377-75. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1975.

15. ГОСТ 27.002-89. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1990.

16. ГОСТ 28195-89. Оценка качества программных средств. Общие положения.

17. ГОСТ 28806-90. Качество программных средств. Термины и определения.

18. Грушо А.А. Тимонина Е.Е. Теоретические основы защиты информации. Изд-во Агентства «Яхтсмен». 1996.

19. Гурин JI.C., Дымарский Я. С., Меркулов А.Д. Задачи и методы оптимального распределения ресурсов. М.: Сов. Радио. 1968.

20. Диев. С. Математические модели сохранения целостности информации в ЭВМ и телекоммуникационных сетях. Системы и средства телекоммуникаций. № 5. 1992. С. 18-33.

21. Зегжда Д.П., Ивашко A.M. К созданию защищенных систем обработки информации. Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы. №1. 1999. С. 99 106.

22. Зегжда Д.П., Ивашко A.M. Основы безопасности информационных систем. М.: Горячая линия. Телеком. 2000.

23. Ильичев А.В. Введение в системную безопасность и эффективность. М.: Научный мир,2003.

24. Йордан Э., Аргала С. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании. М.: Лори. 1999.

25. Катулев А.Н., Северцев Н.А. Исследование операций. Принципы принятия решений и обеспечение безопасности. М.: Изд-во физ.-матем. лит-ры, 2000.

26. Кеммерер Р., Виджна Д. Обнаружение вторжений: краткая история и обзор. Открытые системы №7 8 (75 - 76). 2002. С.35 - 38.

27. Кинг Роберт, Гованус Гари. Windows 2000. Проектирование безопасности сети. Экзамен MCSE 70-220, Изд.: Лори-пресс, Издательство, ТЕХНИС, 2001.

28. Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решения при многих критериях. Предпочтения и замещения. М.: Радио и связь. 1981.

29. Кислов Р.И. Экономические аспекты управления информационными рисками. Конфидент. № 4 5.2002. С.116 -128.

30. Корт С.С. Разработка методов и средств поиска уязвимостей при сертификационных испытаниях защищенных вычислительных систем. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. С-Пб. 1998

31. Корт С.С., Боковенко И.Н. Язык описания политик безопасности. . Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы. №1 1999. С. 17 25.

32. Краснощекое П.С., Петров А.А. Принципы построения моделей. М.: МГУ, 1983.

33. Липаев В.В, Выбор и оценивание характеристик качества программных средств. Методы и стандарты. М.: СИНТЕГ. 2001.

34. Липаев В.В, Обеспечение качества программных средств. Методы и стандарты. М.: СИНТЕГ. 2001.

35. Липаев В.В. Надежность программных средств. М.: СИНТЕГ, 1998.

36. Липаев В.В. Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем М.: СИНТЕГ, 1999.

37. Майерс Г. Надежность программного обеспечения. М.: Мир. 1980.

38. Методы автоматизированного проектирования систем телеобработки данных»: Учеб. пособие для вузов /В.А. Мясников, Ю.Н. Мельников, Л.И. Абросимов. М.: Энергоатомиздат. 1992.

39. Оре О. Графы и их применение. Изд-во ЛКИ. 2008.

40. Пашков Ю.Д., Мусакин Е.Ю. Доказательный подход к построению защищенных автоматизированных систем. Проблемы информационной безопасности. №2. 1999. С. 5 17.

41. Свами М., Тхулалираман К. Графы, сети и алгоритмы. М: Мир, 1984

42. Симонов С. Анализ рисков, управление рисками. Информационный бюллетень Jet Info. №1,1999.

43. Теория и практика информационной безопасности. /Под ред. П.Д. Зегжды. М.: Изд-во «Яхтсмен». 1996.

44. Теренин А.А., Погуляев В.В. Информационная безопасность экономических субъектов. Защита информации. Конфидент. №2, 2003г. С. 37-41.

45. Терехов О.В. Методы обеспечения безопасности программно-аппаратной системы управления дистанционным обучением. Труды ИСА РАН. Том 31 (2), 2007. Динамика неоднородных систем. М.: Издательство ЛКИ, 2007, стр. 189-196.

46. Терехов О.В. Модель безопасности Windows Server и политики безопасности Active Directory. Труды ИСА РАН. Том 31 (2), 2007. Динамика неоднородных систем. М.: Издательство ЛКИ, 2007, стр. 248-263

47. Терехов О.В. Общие принципы построения программно-аппаратного комплекса системы дистанционного обучения. Труды ИСА РАН. Том 31 (2), 2007. Динамика неоднородных систем. М.: Издательство ЛКИ, 2007, стр. 185-188.

48. Терехов О.В. Проектирование подсистемы хранения данных программно-аппаратного комплекса высокой надежности. Труды ИСА РАН. Том 31 (2), 2007. Динамика неоднородных систем. М.: Издательство ЛКИ, 2007, стр. 237-247.

49. Трифапенков И., Зацева Н. Функциональная безопасность корпоративных систем. Открытые системы №7 8 (75 - 76). 2002. С. 54 - 58.

50. Трубачев А. П., Егоркин И. В., Кобзарь М. Т., Сидак А. А. Общие критерии оценки безопасности информационных технологий. Конфидент. Защита информации. Март-апрель №2 2002. С.54 60.

51. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Т. 1,2—М.: Мир, 1963.

52. Хоффман Дж. Современные методы защиты информации. М: Сов. радио, 1980.

53. Chris Oggerino. High Availability Network Fundamentals. Cisco Press. Series: Fundamentals, 2001.

54. Cisco Systems Inc. Internetworking Technologies Handbook, 4th Edition. Cisco Press. Series: Networking Technologies, 2004.

55. Jeff Doyle, Jennifer Carroll. Routing TCP/IP, Volume 1, 2nd Edition. Cisco Press. Series: CCIE Professional Development, 2006.

56. Jeff Doyle, Jennifer DeHaven Carroll. Routing TCP/IP, Volume II (CCIE Professional Development). Cisco Press. Series: CCIE Professional Development, 2001.

57. Karl Solie, Leah Lynch, Volume II (CCIE Self Study). Cisco Press. Series: Practical Studies, 2004.

58. Karl Solie. CCIE Practical Studies, Volume I. Cisco Press. Series: Practical Studies, 2002

59. Kennedy Clark, Kevin Hammilton. Cisco LAN Switching (CCIE Professional Development Series). Cisco Press, Series: CCIE Professional Development, 1999.

60. Mark Lewis. Troubleshooting Virtual Private Networks (VPN). Cisco Press. Series: Network Technologies, 2004.

61. Michael H. Behringer, Monique J. Morrow. MPLS VPN Security. Cisco Press. Series: Networking Technology, 2005.

62. Richard Froom, Mike Flannagan, Kevin Turek. Cisco Catalyst QoS: Quality of Service in Campus Networks. Cisco Press. Series: Networking Technology, 2003.

63. Robert Wood. Next-Generation Network Services. Cisco Press. Series: Networking Technology, 2006.

64. Tim Szigeti, Christina Hattingh. End-to-End QoS Network Design: Quality of Service in LANs, WANs and VPNs. Cisco Press. Series: Networking Technology, 2005.

65. Vijay Bollapragada, Russ White, Curtis Murphy. Inside Cisco IOS Software Architecture (CCIE Professional Development). Cisco Press. Series: CCIE Professional Development, 2000.

66. Vivek Alwayn. Optical Network Design and Implementation. Cisco Press. Series: Networking Technology, 2004.

67. William R. Parkhurst. Cisco BGP-4 Command and Configuration Handbook. Cisco Press. Series: CCIE Professional Development, 2001.

68. William R. Parkhurst. Cisco OSPF Command and Configuration Handbook. Cisco Press. Series: CCIE Professional Development, 2002.

69. Zaheer Aziz, Johnson Liu, Abe Martey, Faraz Shamim. Troubleshootion IP Routing Protocols (CCIE Professional Development Series). Cisco Press. Series: CCIE Professional Development, 2002.с/