Giải pháp giám sát hoạt động và phát hiện bất thường của hệ thống Network SCADA

PC Quảng Bình là một trong 7 công ty điện lực trực thuộc Tổng công ty Điện lực miền Trung sử dụng phần mềm SCADA/DMS của hãng Survalent được phép sử dụng giao thức Simple Network Management Protocol (SNMP). Giao thức SNMP là một giao thức quản lý mạng đơn giản và được dùng nhiều trong hệ thống Network, giúp người quản trị có thể theo dõi, lấy thông tin, được gửi thông báo và tác động đến hoạt động của hệ thống mạng. SNMP được thiết kế đơn giản hóa các quá trình quản lý những thành phần trong mạng, nhờ đó có thể được phát triển nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.

Hiện nay, trước yêu cầu cao về phát triển hệ thống lưới điện, hệ thống SCADA/DMS ngày càng được chú trọng đầu tư nâng cấp. Do đó, trong hệ thống Network, sẽ có rất nhiều thiết bị với thông số vận hành khác nhau. Yêu cầu đặt ra cho đội ngũ quản trị là vừa phải giám sát sự kết nối trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị trong hệ thống, nhằm giám sát tình trạng hoạt động, vừa phải phòng ngừa các nguy cơ mất an toàn thông tin. Để làm được điều này, người dùng có thể sử dụng các giải pháp của bên thứ 3 như phần mềm PTRG, SOLARWINDS, ZABBIX, NAGIOS… (là những phần mềm giám sát hệ thống mạng của các hãng nổi tiếng trên thế giới với chi phí khá cao). Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn thông tin khi triển khai phần mềm bên thứ 3 trên hệ thống mạng OT (Operator Tegnology - Hệ thống mạng nội bộ vận hành hệ thống điện) là một thách thức không nhỏ.  

Sơ đồ mặt cắt chi tiết hệ thống mạng SCADA/DMS TTĐK Quảng Bình

Xuất phát từ thực tế trên, dựa vào tình trạng hiện hữu của hệ thống SCADA Survalent Quảng Bình, PC Quảng Bình đã xây dựng, nghiên cứu giải pháp giám sát hoạt động và phát hiện bất thường của hệ thống Network SCADA từ tháng 8/2020, mà không cần phải đầu tư hệ thống giám sát Network của bên thứ 3. Qua đó, đảm bảo độ tin cậy trong quá trình vận hành, đồng thời giúp cán bộ trung tâm điều khiển chỉ cần theo dõi trên một phần mềm duy nhất. 

Trên các thiết bị chính và phụ trợ của hệ thống mạng Network SCADA Survalent Quảng Bình đều hỗ trợ giao thức SNMP. Để kết nối lấy dữ liệu, phải bật chức năng SNMP trên từng thiết bị. Để chọn lọc các dữ liệu cần thiết khi phân tích một hệ thống, các kỹ sư phải dùng phần mềm để tìm mã OID tương ứng đối với từng tín hiệu. Quá trình này đòi hỏi sự tỉ mỉ và am hiểu sâu về hệ thống và giao thức. Sau khi tìm được mã OID từng tín hiệu, sẽ khai báo cấu hình dữ liệu thô trên hệ thống SCADA.

Từ những thông số thu thập được ở trên, thiết lập các mức cảnh báo, xây dựng giao diện giám sát, tạo code để tính toán, lưu trữ trên hệ thống Survalent và đưa ra phân tích khi phát hiện sự cố bất thường. Cụ thể, cảnh báo khi trạng thái cổng Interface, card mạng bị down, nhằm phát hiện xử lý nguyên nhân mất kết nối, đảm bảo hệ thống vận hành liên tục; dữ liệu byte trao đổi In/Out trên một cổng Interface trong một phút tăng 30%, từ đó nhằm kiểm tra tính toàn vẹn của hệ thống. Khi phát hiện dung lượng ổ cứng, RAM, CPU dùng vượt quá 70%, sẽ tạm dừng những tiến trình không cần thiết và lên kế hoạch nâng cấp hệ thống...

Ở trạng thái vận hành bình thường, các cổng kết nối trên thiết bị sẽ có màu xanh. Các lớp mạng khác nhau được thể hiện bằng các màu khác nhau để người vận hành có thể dễ dàng quan sát, nhận biết đâu là kết nối của hệ thống SCADA, camera, rơ le... Khi xuất hiện hiện tượng bất thường (mất kết nối các thiết bị, CPU sử dụng quá cao…), phần mềm Survalent sẽ có cảnh báo. Trên giao diện giám sát, các cổng kết nối bị sự cố sẽ chuyển màu đỏ, đường kết nối chuyển về màu trắng để người vận hành dễ dàng nhận biết và đưa ra phương án xử lý.

Qua gần 1 năm sử dụng thử nghiệm giải pháp, ông Hoàng Minh Thắng – Trưởng phòng Điều độ PC Quảng Bình cho biết: “Giải pháp trên đã tận dụng giao thức SNMP hiện hữu trên hệ thống SCADA/DMS Survalent Quảng Bình nên triển khai tích hợp và tiết kiệm chi phí. Thông qua đó, kỹ sư vận hành có thể giám sát tổng quát mô hình kết nối, tình trạng hoạt động của các thiết bị, sớm phát hiện những bất thường trong hệ thống và có phương án xử lý tối ưu, đảm bảo hệ thống thông tin SCADA/DMS hoạt động liên tục, tin cậy, phục vụ tốt nhất cho công tác điều độ vận hành hệ thống lưới điện tỉnh Quảng Bình”.

Giải pháp này cũng có thể áp dụng cho các công ty điện lực có license SNMP của phần mềm SCADA Survalent hoặc các hãng khác.