智能電網(wǎng)態(tài)勢感知評估方法

李楠芳 李宗容 趙蕾

摘要

網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)主要是對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的元素狀態(tài)與感覺進(jìn)行感知、分析、評估和預(yù)測的過程。隨著我國智能電網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜化，傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)的安全運行需求。鑒于此，本文對智能電網(wǎng)態(tài)勢感知的過程進(jìn)行分析，將態(tài)勢感知過程分為態(tài)勢要素提取、當(dāng)前態(tài)勢識別和未來態(tài)勢預(yù)測幾個不同的階段。在此基礎(chǔ)上，本文以WASA技術(shù)為基礎(chǔ)，建立智能電網(wǎng)態(tài)勢評估模型，確定智能電網(wǎng)態(tài)勢評估指標(biāo)，并對態(tài)勢感知在智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用進(jìn)行預(yù)測。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 態(tài)勢感知 評估方法 網(wǎng)絡(luò)安全

1智能電網(wǎng)態(tài)勢感知系統(tǒng)

1.1網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)

態(tài)勢感知最早被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，是軍隊對市場態(tài)勢的評估和決策。后來態(tài)勢感知技術(shù)開始被應(yīng)用于航空行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等領(lǐng)域中。態(tài)勢感知指的是近期一段時間內(nèi)和未來一段時間內(nèi)系統(tǒng)環(huán)境中各元素的狀態(tài)和感覺。網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知就是從系統(tǒng)整體角度出發(fā)對一段時間內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全性的狀態(tài)感知評估與分析，是對系統(tǒng)未來潛在風(fēng)險的預(yù)測。

根據(jù)上述定義，網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)主要包括五個不同的層級，別是感知層、理解層、預(yù)測層、決策層和執(zhí)行層。其中，感知層主要是對系統(tǒng)運行環(huán)境中的各種要素進(jìn)行感知，是系統(tǒng)要素信息的搜集過程;理解層主要是對系統(tǒng)環(huán)境的綜合性理解和認(rèn)識;預(yù)測層則是在前兩個層次的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)環(huán)境發(fā)展規(guī)律的總結(jié)和對未來狀態(tài)的預(yù)測;決策層則是以預(yù)測結(jié)果為基礎(chǔ)，在對系統(tǒng)的態(tài)勢信息進(jìn)行分析后做出決策;執(zhí)行層是具體的決策實施過程。

1.2智能電網(wǎng)態(tài)勢感知系統(tǒng)

智能電網(wǎng)是信息網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)相互結(jié)合的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，是十三五規(guī)劃的重點項目。智能電網(wǎng)態(tài)勢感知的過程按照時間先后順序可以分為態(tài)勢要素提取、當(dāng)前態(tài)勢識別與未來態(tài)勢預(yù)測幾個不同的階段。

態(tài)勢要素提取是智能電網(wǎng)態(tài)勢感知的基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，其目的是對被感知對象的信息進(jìn)行搜集。隨著移動通信技術(shù)在電網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，態(tài)勢要素的信息提取范圍也不斷擴(kuò)大。當(dāng)前的智能電網(wǎng)態(tài)勢要素提取所提取的信息主要包括電網(wǎng)故障信息、運行信息、設(shè)備狀態(tài)信息、環(huán)境信息、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息等。

當(dāng)前態(tài)勢識別是建立在態(tài)勢要素提取基礎(chǔ)上的，是對提取的態(tài)勢要素信息進(jìn)行處理和加工之后，對智能電網(wǎng)的態(tài)勢進(jìn)行評價。

未來態(tài)勢預(yù)測是建立在前兩個環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上的。通過對智能電網(wǎng)態(tài)勢信息和元素進(jìn)行搜集、感知、分析和評估之后，對電網(wǎng)的態(tài)勢發(fā)展規(guī)律進(jìn)行總結(jié)與推理，并對電網(wǎng)未來的態(tài)勢進(jìn)行預(yù)測。態(tài)勢預(yù)測結(jié)果是智能電網(wǎng)調(diào)節(jié)與控制的主要參考。

2智能電網(wǎng)態(tài)勢感知評估

2.1態(tài)勢感知評估方法

智能電網(wǎng)中需要接入大量的公共網(wǎng)絡(luò)，這些公共網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)入也給智能電網(wǎng)帶來了一定的安全風(fēng)險。電力企業(yè)可以通過對系統(tǒng)信息進(jìn)行采集和分析來加強(qiáng)對電力信息網(wǎng)絡(luò)的安全檢測，及時對電網(wǎng)態(tài)勢進(jìn)行感知和評估，提高電網(wǎng)安全防護(hù)能力，保護(hù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)安全。智能電網(wǎng)態(tài)勢評估就是對復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境的歷史狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，并借助一定的數(shù)據(jù)模型對其可能受到的網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對電網(wǎng)當(dāng)前的態(tài)勢進(jìn)行綜合評估，以評估數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對電網(wǎng)的未來態(tài)勢進(jìn)行預(yù)測，避免電網(wǎng)大規(guī)模故障的產(chǎn)生。

2.2智能電網(wǎng)態(tài)勢評估模型

WASA是一種全局性的智能電網(wǎng)態(tài)勢評估技術(shù)，通過對電網(wǎng)信息與狀態(tài)的搜集與分析，對電網(wǎng)態(tài)勢進(jìn)行評估和預(yù)測。

智能電網(wǎng)態(tài)勢感知系統(tǒng)主要包括信息采集子系統(tǒng)、態(tài)勢評估子系統(tǒng)、態(tài)勢預(yù)測子系統(tǒng)和態(tài)勢可視子系統(tǒng)四個部分。其中，信息采集子系統(tǒng)主要用于電力系統(tǒng)的電量信息、非電量信息與電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)信息的搜集;態(tài)勢評估子系統(tǒng)的主要功能是對信息采集子系統(tǒng)所搜集到的信息進(jìn)行綜合性的識別和評價;態(tài)勢預(yù)測子系統(tǒng)則是通過態(tài)勢評價結(jié)果對電網(wǎng)態(tài)勢規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，并對電網(wǎng)未來態(tài)勢進(jìn)行預(yù)測;態(tài)勢可視化子系統(tǒng)則是對智能電網(wǎng)態(tài)勢感知系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)的可視化展示。

2.3智能電網(wǎng)態(tài)勢評估指標(biāo)

結(jié)合前文分析，智能電網(wǎng)態(tài)勢感知系統(tǒng)的評價指標(biāo)主要包括當(dāng)前態(tài)指標(biāo)、發(fā)展態(tài)指標(biāo)、能力態(tài)指標(biāo)、可控態(tài)指標(biāo)與評估態(tài)指標(biāo)幾種。這五大指標(biāo)對智能電網(wǎng)的整體狀態(tài)進(jìn)行了定量的描述，各指標(biāo)的內(nèi)涵如表1所示。

2.4智能電網(wǎng)態(tài)勢感知技術(shù)應(yīng)用展望

隨著時代的發(fā)展，國內(nèi)態(tài)勢感知的理論研究已經(jīng)非常豐富，但是態(tài)勢感知的實踐應(yīng)用則比較落后。國外很多企業(yè)都開始投身于智能電網(wǎng)建設(shè)，但是智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全問題仍是一個全球性的問題。智能電網(wǎng)態(tài)勢感知技術(shù)的應(yīng)用為解決電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全問題提供了一種新的技術(shù)和方法，對促進(jìn)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全管理的精準(zhǔn)化提供了思路，提高了電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全性。

3結(jié)束語

態(tài)勢感知技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、交通管理等多個領(lǐng)域。但是態(tài)勢感知技術(shù)在電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用還處于起步階段。隨著我國電網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜化，傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)的安全運行需求。鑒于此，本文對態(tài)勢感知技術(shù)在智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用問題進(jìn)行研究，希望能為國內(nèi)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全管理工作作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]姜文婷，林少銳，廖穎茜.SAS用于智能電網(wǎng)安全的移動內(nèi)生大數(shù)據(jù)態(tài)勢感知系統(tǒng)[J].成都信息工程大學(xué)學(xué)報，2018， 33 （03）： 290-295.

[2]楊鵬，馬志程，靳丹，蒙波宇，姜萬菲，面向智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢評估模型及感知預(yù)測[J]，蘭州理工大學(xué)學(xué)報，2015，41（04）： 99-103.