電力通信網的脆弱性分析及對策研究

蘇尚德

國網信通億力科技有限責任公司 福建 福州 350001

引言

電力資源作為與人們日常生活息息相關、密不可分的重要戰略資源，對于國計民生有著舉足輕重的影響。由于電網互聯規模的擴大、輸送距離和容量的增長、負荷的日益加重、系統運行環境的日趨復雜、新能源發電的普遍接入等等，使得電力系統的運行面臨著更多風險。電力系統的規模不斷擴大使得故障的行為和影響更加復雜，電力通信網的脆弱性環節一旦出現故障，會造成嚴重的連鎖反應和后果。因此，對電力系統進行合理的脆弱性研究，對于提高系統安全性有著重要意義。

1 電力系統脆弱性的概念

學術界對于電力系統的脆弱性概念還沒有統一的標準。電力系統的脆弱性被認為是電力系統動態安全性的一個新概念，以及針對可靠性概念的新擴展。同時，脆弱性還被看作是電力系統在整體和宏觀的角度上可能存在的薄弱環節。除此之外，學者們還認為涉及電網的各種人為因素、一二次設備可靠性、電網運行環境、電網結構及運行方式、氣候影響、負荷變化、網絡通信、計劃檢修、管理制度等方方面面的因素都可以被看作是電網的脆弱環節。雖然理解不盡相同，但是大家都認為脆弱性事關電力系統的安全穩定運行，并對故障的發生和擴大有著重要影響[1]。

2 電力通信網的脆弱性分析

電力通信網的脆弱性分析實際上是對電網的全面檢查。電力通信網絡的分類和漏洞識別過程與電力通信網絡中的幾個機構相同。此外，通過分析脆弱性的嚴重性，進一步判斷了這些機構對身體的重要性。對于電力通信網絡來說，所有可能造成系統損失的部分都是脆弱的部分，所有可能造成系統問題的部分都是脆弱的，都是研究、觀察、分析和評估的對象。因此，分析電力通信網絡脆弱性的關鍵是了解脆弱性。

（1）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。比如，（SDH光傳輸設備，是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡，簡稱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，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。

（2）網絡體系結構脆弱。電力通信網在運行過程中設計了適時適當的與公用網絡斷開的方式，若這一設計不足，可能增加電力通信網系統風險，出現一些互聯網層面的攻擊。網絡、文件傳輸協議（FTP）、電子郵件服務器提供企業內部的網絡訪問，構成了網絡體系結構弱點的重要表現部分，此外還包括入侵檢測系統（IDS）、防火墻、虛擬專用網絡（VPN）等連接方式的不穩定導致系統的脆弱性。

3 電力通信網脆弱性分析的有效對策

如上所述，電力通信網絡的可靠性和安全性直接影響電力系統的安全穩定運行。電力通信網絡安全運行的風險將對電力系統的運行造成巨大損失。電力通信網絡安全運行的風險主要來自外部環境，電力通信網絡本身的脆弱性。電力通信網絡的脆弱性越大，對電力通信網絡安全域穩定性的影響就越大，反之亦然。近年來隨著電網系統的逐步開放，電力通信網絡安全使用的壓力逐漸加大，如何加強現有條件下電力通信網絡的脆弱性分析，如何采取有效措施降低電力通信網絡的脆弱性，以及如何消除安全威脅 ，這是各電力企業必須認真思考的問題

（1）基于復雜網絡理論的研究。大規模電力系統網絡拓撲的結構復雜且節點數量巨大，還具有連接稀疏性和復雜時空演化，這些因素在客觀上將電力系統構造成了一個復雜網絡。以線路電抗作為線路的權重，以介數作為節點和線路的辨識指標，在不同攻擊模式下通過最大連通域來衡量系統性能的下降。以線路效能作為線路權重，以節點的度數和介數以及線路的介數作為辨識指標，以系統全局效能作為衡量后果的指標，篩選出系統的脆弱要害。

（2）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的脆弱性分析變得更加準確。

（3）基于風險理論的研究。風險理論可以與電力系統脆弱性的研究思路相契合。從風險理論的角度考慮，雖然連鎖故障的發生概率很低，但是造成的后果卻非常嚴重。在計及隱性故障的前提下構造概率模型來表征保護裝置的動作，并引入風險理論，綜合考慮線路過負荷保護、控制方式和系統運行參數，從而辨識出關鍵線路。

4 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。