基于模糊滤波器的电力通信网络安全风险评估

万江红

（国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司，湖北 宜昌 443000）

当前，电力通信网已经逐渐成为实现电网自动化调度与市场化运营的基础，它是保证电网安全、稳定和经济运行的关键环节[1]。经过数十年的发展，我国的电力通信网已初步形成了一个立体的、纵横交错的通信网络[2]。随着通信行业在社会发展中的地位不断提升，基于电力通信网的业务，从最初的程控语音联网和调度实时控制信息传输等窄带业务，已经逐步发展到了能够同时承载客户服务中心、人力资源管理系统、办公自动化系统、视频会议、IP电话等多种数据业务的阶段。电力通信在协调电力系统发、送、变、配等环节的联合运行方面发挥了重要作用。确保电网的安全、经济、稳定、可靠，满足电力生产、燃油调度、继电保护、计算机通信、电网调度自动化等通信要求，具有十分重要的意义[3]。基于此，本文结合模糊滤波，开展对电力通信网络安全风险评估的研究。

1 构建电力通信网络安全综合评估函数

电力通信网络安全风险类似于典型多属性决策，模糊多属性决策的基本模型可以表达为A={A1,A2,…,An}，对应每个方案的属性集可表示为W={w1,w2,…,wn}。其中的指数和权值的大小可以用数值来表达，或者用语言来表示[4]。在此基础上，引入模糊滤波器，构建模糊滤波安全风险评估矩阵：

通过将模糊权向量与模糊属性指数矩阵相结合，利用广义模糊综合算子，实现了模糊权向量与模糊属性指数矩阵的转化，从而获得了模糊决策矢量：

2 基于模糊滤波器的网络安全在线辨识

式中，xi表示模糊滤波器输入变量，j的取值在1～M之间。将模糊滤波器的输入变量作为修正项，将其与原样本相加，可以得到新的样本值，采用三角形隶属度函数解决模糊滤波问题，该函数主要有两个参数，分别为三角形的中心坐标和三角形底边边长的一半[6]。在此基础上，应用图1原理对网络安全风险进行在线辨识。

图1 电力通信网络安全在线辨识原理

3 模糊限位系数计算与安全风险评估

在应用模糊滤波器实现对网络安全风险的在线辨识后，为了得到更直观的评估结果，将模糊限位系数作为安全风险评估的量化结果[7]。在实际应用中需要结合工程具体应用，确定上述三角形隶属度函数的信息量，并对其大小进行分析，假设其为三角形隶属度函数的一个模糊数，则其信息量可写为：

4 对比实验

在完成对安全风险评估方法的理论设计后，为了进一步验证新的评估方法是否具备可行性，以某省电力通信网络为依托，将其作为研究对象，分别利用本文提出的基于模糊滤波器的评估方法（实验组）、基于可信计算环境的评估方法（对照I组）、基于移动边缘计算的评估方法（对照II组），对该电力通信网络的安全风险进行评估。电力通信是一个十分复杂、涉及面很广的系统，其最下面的指标也是十分精细的，所以在此仅以某省电网的通信系统指标体系中较为典型的上三层指标为例，对其进行具体的评估，从而获得被评估通信网络的整体风险程度等级，或者是某省电网中各个市局的相对风险程度。通过这种方式，增强市局之间的竞争意识，并通过持续的检修、维护，增加安全性能高的设备来减少系统的风险性，不断地提升系统的安全性，从而更好地为用户服务，提升企业的声誉和效益。已知该电力通信网络中大致包含四个层次结果，分别为传输层、交换层、网络录音层和配属层。在四个层次当中包含了多种设备，例如光缆、SDH设备、PCM设备、调度交换机、录音设备、计费设备、附属设备等。在上述背景下，分别记录三种评估方法的评估结果，并将其与专家期望值对比，以此获得三种评估方法的评估误差和最小均方误差。其中，平均误差计算公式为

表1中T1～T5表示实验中任意时刻，的取值均在0～1之间，若取值越接近1，那么，当评价结果和专家的预期差距较大时，评价结果的精度就会降低；若取值越接近0，那么，评价的精度就会更高。从表1中记录的实验结果可以看出，实验组评估结果的平均误差基本控制在0.01左右，而最小均方误差也能够控制在0.15左右，对照I组和对照II组评估方法的平均误差均高于0.20，最小均方误差分别超过0.50和0.30，明显大于实验组相对应的数值结果。因此，通过上述得出的实验结果可以证明，利用实验组评估方法得到的评估结果无论是评估误差，还是最小均方差均为三种方法中最小，说明实验组评估结果与专家期望值相差最小，评估结果准确性最高。

表1 三种评估方法评估结果平均误差和最小均方误差

5 结束语

本文提出了一种基于模糊滤波器的电力通信网络安全风险评估方法，并通过将该方法与另外两种评估方法对比得出，新的评估方法评估结果更能符合实际情况，为电力通信网络的运行和维护提供更加可靠的事实依据。因为目前电力通信网络的指标体系还不够完善，样本数据不足等因素存在，因此，尽管本文给出了相应的解决方案，但最好的方式还是更多地结合实践，多收集一些样本数据作为参考。同时，本项目仅针对电力通信网中的低频振荡问题，下一步将逐步推广至其他电力通信网，并通过多个案例来验证电力通信网络安全风险评估方法的适用性。