電力通信網的脆弱性分析及對策研究

陽書擁，朱淵婧

（國網鄭州供電公司，河南 鄭州 450000）

1 電力通信網的安全隱患

電力通信網在運行過程中是否可靠能夠影響到電力系統的正常運行，電力通信網在運行期間需要面對的安全隱患有很多，無論是外部環境因素還是電力網絡內部存在的風險都會對電力通信網的正常運行帶來隱患，而脆弱性也是其中的隱患之一。在電力通信網的運行過程中，如果其脆弱性非常高，則電力通信網運行時的穩定性、可靠性都會受到很大的影響。因此，為了保證電力通信網的正常運行，就要更加重視電力通信網的脆弱性，從而將電力通信網的安全風險降到最低。

2 電力通信網的脆弱性分析

通常情況下，電力通信網的脆弱性分析便是對電力通信網進行的一次全方位檢查。通過對電力通信網進行脆弱性分析能夠找出電力通信網中當前存在的種種安全隱患，安全隱患解決之后就可以讓電力通信網的運行變得更加穩定、流暢。在電力通信網的脆弱性分析過程中，所有能夠導致系統出現損失的部分都可以歸納為脆弱部分，而引發系統出現損失的關鍵點便是電力通信網中的脆弱點，這些脆弱點就是脆弱性分析中的主要部分。

2.1 結構性脆弱

電力通信網中的脆弱性所包含的種類有很多，并不只與電力通信網絡的運行狀態有關聯，還與電力通信網絡中的網絡結構有著非常緊密的聯系。結構性脆弱的分析需要通過觀察網絡拓撲結構在設計過程中的合理性以及網絡邊界連接的安全性能等來進行綜合分析。在電力通信網中，其結構的特性屬于固定屬性，如果電力通信網在設計時明確了其網絡結構，則外界的各種因素就無法讓電力通信網中的網絡結構再次發生改變。在實際運行過程中，因為網絡結構相對比較復雜，所以很少見到提前規劃完畢的網絡拓撲結構，通常情況下，在規劃網絡拓撲結構時需要根據電網的實際需求來進行合理調整，這種方式由于規劃時間相對較短，所以很容易導致在運行過程中出現網絡結構不合理等問題，所以電力通信網的結構性脆弱分析非常重要[1]。

2.2 物理脆弱性

在電力通信網中，物理脆弱性通常指的是在網絡基礎設施中所存在的一些脆弱性問題。比如，網絡終端設備以及電力通信網中的光纖、電纜等媒介在運行過程中存在的脆弱性問題。如果站在電力通信網的運行問題中對其物理脆弱性進行考量，運行狀態相對較差的各種電子元器件也屬于脆弱性分析中的一個重要環節。在電力通信網的實際運行過程中，系統運行狀態不佳的元器件能夠對電力通信網造成的影響不一定是最嚴重的。比如，SDH設備，能夠影響到SDH設備運行穩定性的原因種類有很多，如主要電子元器件在運行過程中出現的元件損耗，而且由于每個節點的重要等級不一樣，所以也會導致設備的配置不同，從而影響到設備在運行過程中的穩定性。另外，還有網絡節點的連接數以及設備插卡設置的不同也會導致SDH設備運行過程中出現可靠性的差別。為了保證運行時的安全性以及穩定性，在設備建設過程中大多會按照一比一與一加一的形式來完成對設備的保護，這樣就能在一定程度上提升電力通信網在運行過程中的可靠性。

3 復雜電網的拓撲模型

我國早期構建的復雜電網模型大多為無向無權拓撲模型，這種拓撲模型在簡化后如果只從拓撲結構的角度來分析網絡元件，則很難準確識別出電力通信網中的脆弱元器件。為了改善以上問題，在構建加權拓撲模型時可以將拓撲模型分為以下幾種。

3.1 將支路阻抗作為邊緣權重

發動機輸出有功功率時屬于最短路徑權重，重量較低的線路，對于位置重要且功率小的線路擁有很好的線路識別效果。在拓撲結構中考慮方向，功率在輸出時沿著發電機與負載節點之間的最短路徑進行傳輸。與實際功率分布方式不同的是，在考慮發電機以及負載之后，要通過電流分量轉化為電流元件來完成對發電機發電功率的量化。在當前元器件注入到發電機節點與負載節點之間時，電流的分量會在線路中出現。

3.2 混合測度作為邊緣權重

在加權網絡模型中，在傳輸有功功率時線路的貢獻會通過線路阻抗以及通過線路有功功率的乘積來進行表示，在電網分解為有功、無功兩個不同方向的加權網絡時，需要對功率平衡以及無功功率平衡進行研究，而且，根據線路阻抗的不同，還能反映出線路距離以及線路材料屬于線路傳輸過程中的一項限制因素。混合電網拓撲建模的方式依然存在很多不足之處，其面對的困難在于，如何在多種因素的耦合關系中順利提取到電特性的關鍵因素。

4 電力通信網脆弱性分析的有效對策

電力通信網在運行過程中的穩定性能夠直接影響到電力系統運行時的安全性。電力通信網在運行期間如果發生安全風險，就會為電力系統帶來巨大的損失。電力通信網的脆弱性對于電力系統的運行影響非常大，脆弱性越強，則安全隱患越大，脆弱性越小，則運行時會更加安全。

4.1 確定脆弱性的衡量標準

電力通信網的特征非常明顯，根據其特征就必須要明確電力通信網的脆弱性衡量標準。能夠代表電力通信網脆弱性的參數種類有很多，無論是度數還是最短路徑等都能夠對電力通信網進行評價。所以，在明確電力通信網脆弱性衡量標準時，為了保證衡量標準的全面性，可以結合節點度數的分布情況以及聚類系數等參數來作為電力通信網脆弱性分析時的重要標準。在對脆弱性進行分析過程中，通過將這些參數與網絡拓撲結構相結合來進行分析，能夠保證對電力通信網脆弱性分析變得更加準確。

4.2 脆弱性的仿真分析

電力通信網脆弱性的仿真分析需要企業在確定電力通信網的基礎特性之后，借助脆弱性衡量指標來構建電力通信網的脆弱性模型。在模型構建過程中需要設計出單元失效模型以及在脆弱性分析過程中所需要的模型，另外，還需要確保能夠在各種不同的條件下完成對脆弱性的描述以及分析。并以此作為仿真分析的基礎，來完成對電力通信網脆弱性的分析。比如，在電力通信網中選擇完線路節點之后，通過將此線路節點進行轉換來降低電力通信網絡的整體性能。然后根據電力通信網絡整體性能的下降幅度來尋找相應的線路節點，以此來完成對電力通信網絡脆弱性的衡量。除此之外，還可以通過攻擊性仿真分析的方式來完成對電力通信網脆弱性的衡量。因為通過蓄意攻擊能夠導致受到攻擊的節點出現缺失，嚴重時可以導致網絡結構出現解體，通常情況下，這種攻擊方式會對電力通信網絡的運行造成更多影響。

5 電力通信網的發展趨勢

5.1 光纖傳輸網的建設

在我國，不同地區的經濟發展情況各不相同，所以電力網絡的建設程度也有一定差別。我國部分地區的電力通信系統還存在設備容量不足的情況，所以在未來，電力通信網的發展需要優先建設管線傳輸網，通過建設光纖傳輸網絡來提升電力通信網絡的覆蓋面，在建設新的光纖傳輸網絡時需要加強對電力通信網絡的完善，保證電力通信網絡的穩定性。

5.2 光纖通信技術的應用

光纖通信技術在實際應用過程中具有非常強的抵抗電磁干擾的能力，除此之外還有傳輸速度快、傳輸損耗小等優勢。光纖通信技術問世后，便直接在電力部門中得到了推廣使用，在我國的電網中，通常情況下，35kV以下的線路會選擇使用三項電力系統來進行傳輸，而該系統的電力通信方式所使用的電力通信方式屬于傳統通信方式，若采用OPPC來代替三項電力系統中的一項，就會形成二加一式的三項電力系統，這種電力系統在使用過程中即使沒有加設新的通信線路也可以顯著提升傳輸質量以及效率，所以在電力通信網的未來發展中，需要加快光線通信技術的覆蓋，通過光線通信來完成對現有電網的升級。

6 結束語

總而言之，電力通信網的脆弱性分析以及對策研究非常重要。通過分析電力通信網絡的脆弱性能夠找出電力通信網在運行過程中的脆弱點，在對脆弱點完成補救之后能夠提升電力通信網絡的運行穩定性。相信隨著更多人意識到電力通信網絡脆弱性分析的重要性，脆弱性分析對策一定會變得更加完善。