电力通信网的脆弱性分析及对策研究

苏尚德

国网信通亿力科技有限责任公司 福建 福州 350001

引言

电力资源作为与人们日常生活息息相关、密不可分的重要战略资源，对于国计民生有着举足轻重的影响。由于电网互联规模的扩大、输送距离和容量的增长、负荷的日益加重、系统运行环境的日趋复杂、新能源发电的普遍接入等等，使得电力系统的运行面临着更多风险。电力系统的规模不断扩大使得故障的行为和影响更加复杂，电力通信网的脆弱性环节一旦出现故障，会造成严重的连锁反应和后果。因此，对电力系统进行合理的脆弱性研究，对于提高系统安全性有着重要意义。

1 电力系统脆弱性的概念

学术界对于电力系统的脆弱性概念还没有统一的标准。电力系统的脆弱性被认为是电力系统动态安全性的一个新概念，以及针对可靠性概念的新扩展。同时，脆弱性还被看作是电力系统在整体和宏观的角度上可能存在的薄弱环节。除此之外，学者们还认为涉及电网的各种人为因素、一二次设备可靠性、电网运行环境、电网结构及运行方式、气候影响、负荷变化、网络通信、计划检修、管理制度等方方面面的因素都可以被看作是电网的脆弱环节。虽然理解不尽相同，但是大家都认为脆弱性事关电力系统的安全稳定运行，并对故障的发生和扩大有着重要影响[1]。

2 电力通信网的脆弱性分析

电力通信网的脆弱性分析实际上是对电网的全面检查。电力通信网络的分类和漏洞识别过程与电力通信网络中的几个机构相同。此外，通过分析脆弱性的严重性，进一步判断了这些机构对身体的重要性。对于电力通信网络来说，所有可能造成系统损失的部分都是脆弱的部分，所有可能造成系统问题的部分都是脆弱的，都是研究、观察、分析和评估的对象。因此，分析电力通信网络脆弱性的关键是了解脆弱性。

（1）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。比如，（SDH光传输设备，是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，简称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，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。

（2）网络体系结构脆弱。电力通信网在运行过程中设计了适时适当的与公用网络断开的方式，若这一设计不足，可能增加电力通信网系统风险，出现一些互联网层面的攻击。网络、文件传输协议（FTP）、电子邮件服务器提供企业内部的网络访问，构成了网络体系结构弱点的重要表现部分，此外还包括入侵检测系统（IDS）、防火墙、虚拟专用网络（VPN）等连接方式的不稳定导致系统的脆弱性。

3 电力通信网脆弱性分析的有效对策

如上所述，电力通信网络的可靠性和安全性直接影响电力系统的安全稳定运行。电力通信网络安全运行的风险将对电力系统的运行造成巨大损失。电力通信网络安全运行的风险主要来自外部环境，电力通信网络本身的脆弱性。电力通信网络的脆弱性越大，对电力通信网络安全域稳定性的影响就越大，反之亦然。近年来随着电网系统的逐步开放，电力通信网络安全使用的压力逐渐加大，如何加强现有条件下电力通信网络的脆弱性分析，如何采取有效措施降低电力通信网络的脆弱性，以及如何消除安全威胁 ，这是各电力企业必须认真思考的问题

（1）基于复杂网络理论的研究。大规模电力系统网络拓扑的结构复杂且节点数量巨大，还具有连接稀疏性和复杂时空演化，这些因素在客观上将电力系统构造成了一个复杂网络。以线路电抗作为线路的权重，以介数作为节点和线路的辨识指标，在不同攻击模式下通过最大连通域来衡量系统性能的下降。以线路效能作为线路权重，以节点的度数和介数以及线路的介数作为辨识指标，以系统全局效能作为衡量后果的指标，筛选出系统的脆弱要害。

（2）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的脆弱性分析变得更加准确。

（3）基于风险理论的研究。风险理论可以与电力系统脆弱性的研究思路相契合。从风险理论的角度考虑，虽然连锁故障的发生概率很低，但是造成的后果却非常严重。在计及隐性故障的前提下构造概率模型来表征保护装置的动作，并引入风险理论，综合考虑线路过负荷保护、控制方式和系统运行参数，从而辨识出关键线路。

4 结束语

总而言之，电力通信网的脆弱性分析以及对策研究非常重要。通过分析电力通信网络的脆弱性能够找出电力通信网在运行过程中的脆弱点，在对脆弱点完成补救之后能够提升电力通信网络的运行稳定性。相信随着更多人意识到电力通信网络脆弱性分析的重要性，脆弱性分析对策一定会变得更加完善。