电力通信网的脆弱性分析及对策研究

2020-01-01阳书拥朱渊婧

数字通信世界 2020年8期

阳书拥，朱渊婧

（国网郑州供电公司，河南郑州 450000）

1 电力通信网的安全隐患

电力通信网在运行过程中是否可靠能够影响到电力系统的正常运行，电力通信网在运行期间需要面对的安全隐患有很多，无论是外部环境因素还是电力网络内部存在的风险都会对电力通信网的正常运行带来隐患，而脆弱性也是其中的隐患之一。在电力通信网的运行过程中，如果其脆弱性非常高，则电力通信网运行时的稳定性、可靠性都会受到很大的影响。因此，为了保证电力通信网的正常运行，就要更加重视电力通信网的脆弱性，从而将电力通信网的安全风险降到最低。

2 电力通信网的脆弱性分析

通常情况下，电力通信网的脆弱性分析便是对电力通信网进行的一次全方位检查。通过对电力通信网进行脆弱性分析能够找出电力通信网中当前存在的种种安全隐患，安全隐患解决之后就可以让电力通信网的运行变得更加稳定、流畅。在电力通信网的脆弱性分析过程中，所有能够导致系统出现损失的部分都可以归纳为脆弱部分，而引发系统出现损失的关键点便是电力通信网中的脆弱点，这些脆弱点就是脆弱性分析中的主要部分。

2.1 结构性脆弱

电力通信网中的脆弱性所包含的种类有很多，并不只与电力通信网络的运行状态有关联，还与电力通信网络中的网络结构有着非常紧密的联系。结构性脆弱的分析需要通过观察网络拓扑结构在设计过程中的合理性以及网络边界连接的安全性能等来进行综合分析。在电力通信网中，其结构的特性属于固定属性，如果电力通信网在设计时明确了其网络结构，则外界的各种因素就无法让电力通信网中的网络结构再次发生改变。在实际运行过程中，因为网络结构相对比较复杂，所以很少见到提前规划完毕的网络拓扑结构，通常情况下，在规划网络拓扑结构时需要根据电网的实际需求来进行合理调整，这种方式由于规划时间相对较短，所以很容易导致在运行过程中出现网络结构不合理等问题，所以电力通信网的结构性脆弱分析非常重要[1]。

2.2 物理脆弱性

在电力通信网中，物理脆弱性通常指的是在网络基础设施中所存在的一些脆弱性问题。比如，网络终端设备以及电力通信网中的光纤、电缆等媒介在运行过程中存在的脆弱性问题。如果站在电力通信网的运行问题中对其物理脆弱性进行考量，运行状态相对较差的各种电子元器件也属于脆弱性分析中的一个重要环节。在电力通信网的实际运行过程中，系统运行状态不佳的元器件能够对电力通信网造成的影响不一定是最严重的。比如，SDH设备，能够影响到SDH设备运行稳定性的原因种类有很多，如主要电子元器件在运行过程中出现的元件损耗，而且由于每个节点的重要等级不一样，所以也会导致设备的配置不同，从而影响到设备在运行过程中的稳定性。另外，还有网络节点的连接数以及设备插卡设置的不同也会导致SDH设备运行过程中出现可靠性的差别。为了保证运行时的安全性以及稳定性，在设备建设过程中大多会按照一比一与一加一的形式来完成对设备的保护，这样就能在一定程度上提升电力通信网在运行过程中的可靠性。

3 复杂电网的拓扑模型

我国早期构建的复杂电网模型大多为无向无权拓扑模型，这种拓扑模型在简化后如果只从拓扑结构的角度来分析网络元件，则很难准确识别出电力通信网中的脆弱元器件。为了改善以上问题，在构建加权拓扑模型时可以将拓扑模型分为以下几种。

3.1 将支路阻抗作为边缘权重

发动机输出有功功率时属于最短路径权重，重量较低的线路，对于位置重要且功率小的线路拥有很好的线路识别效果。在拓扑结构中考虑方向，功率在输出时沿着发电机与负载节点之间的最短路径进行传输。与实际功率分布方式不同的是，在考虑发电机以及负载之后，要通过电流分量转化为电流元件来完成对发电机发电功率的量化。在当前元器件注入到发电机节点与负载节点之间时，电流的分量会在线路中出现。

3.2 混合测度作为边缘权重

在加权网络模型中，在传输有功功率时线路的贡献会通过线路阻抗以及通过线路有功功率的乘积来进行表示，在电网分解为有功、无功两个不同方向的加权网络时，需要对功率平衡以及无功功率平衡进行研究，而且，根据线路阻抗的不同，还能反映出线路距离以及线路材料属于线路传输过程中的一项限制因素。混合电网拓扑建模的方式依然存在很多不足之处，其面对的困难在于，如何在多种因素的耦合关系中顺利提取到电特性的关键因素。

4 电力通信网脆弱性分析的有效对策

电力通信网在运行过程中的稳定性能够直接影响到电力系统运行时的安全性。电力通信网在运行期间如果发生安全风险，就会为电力系统带来巨大的损失。电力通信网的脆弱性对于电力系统的运行影响非常大，脆弱性越强，则安全隐患越大，脆弱性越小，则运行时会更加安全。

4.1 确定脆弱性的衡量标准

电力通信网的特征非常明显，根据其特征就必须要明确电力通信网的脆弱性衡量标准。能够代表电力通信网脆弱性的参数种类有很多，无论是度数还是最短路径等都能够对电力通信网进行评价。所以，在明确电力通信网脆弱性衡量标准时，为了保证衡量标准的全面性，可以结合节点度数的分布情况以及聚类系数等参数来作为电力通信网脆弱性分析时的重要标准。在对脆弱性进行分析过程中，通过将这些参数与网络拓扑结构相结合来进行分析，能够保证对电力通信网脆弱性分析变得更加准确。

4.2 脆弱性的仿真分析

电力通信网脆弱性的仿真分析需要企业在确定电力通信网的基础特性之后，借助脆弱性衡量指标来构建电力通信网的脆弱性模型。在模型构建过程中需要设计出单元失效模型以及在脆弱性分析过程中所需要的模型，另外，还需要确保能够在各种不同的条件下完成对脆弱性的描述以及分析。并以此作为仿真分析的基础，来完成对电力通信网脆弱性的分析。比如，在电力通信网中选择完线路节点之后，通过将此线路节点进行转换来降低电力通信网络的整体性能。然后根据电力通信网络整体性能的下降幅度来寻找相应的线路节点，以此来完成对电力通信网络脆弱性的衡量。除此之外，还可以通过攻击性仿真分析的方式来完成对电力通信网脆弱性的衡量。因为通过蓄意攻击能够导致受到攻击的节点出现缺失，严重时可以导致网络结构出现解体，通常情况下，这种攻击方式会对电力通信网络的运行造成更多影响。

5 电力通信网的发展趋势

5.1 光纤传输网的建设

在我国，不同地区的经济发展情况各不相同，所以电力网络的建设程度也有一定差别。我国部分地区的电力通信系统还存在设备容量不足的情况，所以在未来，电力通信网的发展需要优先建设管线传输网，通过建设光纤传输网络来提升电力通信网络的覆盖面，在建设新的光纤传输网络时需要加强对电力通信网络的完善，保证电力通信网络的稳定性。

5.2 光纤通信技术的应用

光纤通信技术在实际应用过程中具有非常强的抵抗电磁干扰的能力，除此之外还有传输速度快、传输损耗小等优势。光纤通信技术问世后，便直接在电力部门中得到了推广使用，在我国的电网中，通常情况下，35kV以下的线路会选择使用三项电力系统来进行传输，而该系统的电力通信方式所使用的电力通信方式属于传统通信方式，若采用OPPC来代替三项电力系统中的一项，就会形成二加一式的三项电力系统，这种电力系统在使用过程中即使没有加设新的通信线路也可以显著提升传输质量以及效率，所以在电力通信网的未来发展中，需要加快光线通信技术的覆盖，通过光线通信来完成对现有电网的升级。