電力通信網(wǎng)的脆弱性分析及對(duì)策研究

陽書擁，朱淵婧

（國網(wǎng)鄭州供電公司，河南 鄭州 450000）

1 電力通信網(wǎng)的安全隱患

電力通信網(wǎng)在運(yùn)行過程中是否可靠能夠影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，電力通信網(wǎng)在運(yùn)行期間需要面對(duì)的安全隱患有很多，無論是外部環(huán)境因素還是電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部存在的風(fēng)險(xiǎn)都會(huì)對(duì)電力通信網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來隱患，而脆弱性也是其中的隱患之一。在電力通信網(wǎng)的運(yùn)行過程中，如果其脆弱性非常高，則電力通信網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性、可靠性都會(huì)受到很大的影響。因此，為了保證電力通信網(wǎng)的正常運(yùn)行，就要更加重視電力通信網(wǎng)的脆弱性，從而將電力通信網(wǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

2 電力通信網(wǎng)的脆弱性分析

通常情況下，電力通信網(wǎng)的脆弱性分析便是對(duì)電力通信網(wǎng)進(jìn)行的一次全方位檢查。通過對(duì)電力通信網(wǎng)進(jìn)行脆弱性分析能夠找出電力通信網(wǎng)中當(dāng)前存在的種種安全隱患，安全隱患解決之后就可以讓電力通信網(wǎng)的運(yùn)行變得更加穩(wěn)定、流暢。在電力通信網(wǎng)的脆弱性分析過程中，所有能夠?qū)е孪到y(tǒng)出現(xiàn)損失的部分都可以歸納為脆弱部分，而引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)損失的關(guān)鍵點(diǎn)便是電力通信網(wǎng)中的脆弱點(diǎn)，這些脆弱點(diǎn)就是脆弱性分析中的主要部分。

2.1 結(jié)構(gòu)性脆弱

電力通信網(wǎng)中的脆弱性所包含的種類有很多，并不只與電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)聯(lián)，還與電力通信網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有著非常緊密的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)性脆弱的分析需要通過觀察網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中的合理性以及網(wǎng)絡(luò)邊界連接的安全性能等來進(jìn)行綜合分析。在電力通信網(wǎng)中，其結(jié)構(gòu)的特性屬于固定屬性，如果電力通信網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)明確了其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，則外界的各種因素就無法讓電力通信網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)再次發(fā)生改變。在實(shí)際運(yùn)行過程中，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，所以很少見到提前規(guī)劃完畢的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通常情況下，在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)需要根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際需求來進(jìn)行合理調(diào)整，這種方式由于規(guī)劃時(shí)間相對(duì)較短，所以很容易導(dǎo)致在運(yùn)行過程中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理等問題，所以電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性脆弱分析非常重要[1]。

2.2 物理脆弱性

在電力通信網(wǎng)中，物理脆弱性通常指的是在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中所存在的一些脆弱性問題。比如，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備以及電力通信網(wǎng)中的光纖、電纜等媒介在運(yùn)行過程中存在的脆弱性問題。如果站在電力通信網(wǎng)的運(yùn)行問題中對(duì)其物理脆弱性進(jìn)行考量，運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)較差的各種電子元器件也屬于脆弱性分析中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在電力通信網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不佳的元器件能夠?qū)﹄娏νㄐ啪W(wǎng)造成的影響不一定是最嚴(yán)重的。比如，SDH設(shè)備，能夠影響到SDH設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的原因種類有很多，如主要電子元器件在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的元件損耗，而且由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的重要等級(jí)不一樣，所以也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的配置不同，從而影響到設(shè)備在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。另外，還有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接數(shù)以及設(shè)備插卡設(shè)置的不同也會(huì)導(dǎo)致SDH設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)可靠性的差別。為了保證運(yùn)行時(shí)的安全性以及穩(wěn)定性，在設(shè)備建設(shè)過程中大多會(huì)按照一比一與一加一的形式來完成對(duì)設(shè)備的保護(hù)，這樣就能在一定程度上提升電力通信網(wǎng)在運(yùn)行過程中的可靠性。

3 復(fù)雜電網(wǎng)的拓?fù)淠Ｐ?/h2>

我國早期構(gòu)建的復(fù)雜電網(wǎng)模型大多為無向無權(quán)拓?fù)淠Ｐ?，這種拓?fù)淠Ｐ驮诤喕笕绻粡耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的角度來分析網(wǎng)絡(luò)元件，則很難準(zhǔn)確識(shí)別出電力通信網(wǎng)中的脆弱元器件。為了改善以上問題，在構(gòu)建加權(quán)拓?fù)淠Ｐ蜁r(shí)可以將拓?fù)淠Ｐ头譃橐韵聨追N。

3.1 將支路阻抗作為邊緣權(quán)重

發(fā)動(dòng)機(jī)輸出有功功率時(shí)屬于最短路徑權(quán)重，重量較低的線路，對(duì)于位置重要且功率小的線路擁有很好的線路識(shí)別效果。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中考慮方向，功率在輸出時(shí)沿著發(fā)電機(jī)與負(fù)載節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑進(jìn)行傳輸。與實(shí)際功率分布方式不同的是，在考慮發(fā)電機(jī)以及負(fù)載之后，要通過電流分量轉(zhuǎn)化為電流元件來完成對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)電功率的量化。在當(dāng)前元器件注入到發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)與負(fù)載節(jié)點(diǎn)之間時(shí)，電流的分量會(huì)在線路中出現(xiàn)。

3.2 混合測(cè)度作為邊緣權(quán)重

在加權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型中，在傳輸有功功率時(shí)線路的貢獻(xiàn)會(huì)通過線路阻抗以及通過線路有功功率的乘積來進(jìn)行表示，在電網(wǎng)分解為有功、無功兩個(gè)不同方向的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要對(duì)功率平衡以及無功功率平衡進(jìn)行研究，而且，根據(jù)線路阻抗的不同，還能反映出線路距離以及線路材料屬于線路傳輸過程中的一項(xiàng)限制因素。混合電網(wǎng)拓?fù)浣５姆绞揭廊淮嬖诤芏嗖蛔阒?，其面?duì)的困難在于，如何在多種因素的耦合關(guān)系中順利提取到電特性的關(guān)鍵因素。

4 電力通信網(wǎng)脆弱性分析的有效對(duì)策

電力通信網(wǎng)在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性能夠直接影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的安全性。電力通信網(wǎng)在運(yùn)行期間如果發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)，就會(huì)為電力系統(tǒng)帶來巨大的損失。電力通信網(wǎng)的脆弱性對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行影響非常大，脆弱性越強(qiáng)，則安全隱患越大，脆弱性越小，則運(yùn)行時(shí)會(huì)更加安全。

4.1 確定脆弱性的衡量標(biāo)準(zhǔn)

電力通信網(wǎng)的特征非常明顯，根據(jù)其特征就必須要明確電力通信網(wǎng)的脆弱性衡量標(biāo)準(zhǔn)。能夠代表電力通信網(wǎng)脆弱性的參數(shù)種類有很多，無論是度數(shù)還是最短路徑等都能夠?qū)﹄娏νㄐ啪W(wǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。所以，在明確電力通信網(wǎng)脆弱性衡量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為了保證衡量標(biāo)準(zhǔn)的全面性，可以結(jié)合節(jié)點(diǎn)度數(shù)的分布情況以及聚類系數(shù)等參數(shù)來作為電力通信網(wǎng)脆弱性分析時(shí)的重要標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)脆弱性進(jìn)行分析過程中，通過將這些參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合來進(jìn)行分析，能夠保證對(duì)電力通信網(wǎng)脆弱性分析變得更加準(zhǔn)確。

4.2 脆弱性的仿真分析

電力通信網(wǎng)脆弱性的仿真分析需要企業(yè)在確定電力通信網(wǎng)的基礎(chǔ)特性之后，借助脆弱性衡量指標(biāo)來構(gòu)建電力通信網(wǎng)的脆弱性模型。在模型構(gòu)建過程中需要設(shè)計(jì)出單元失效模型以及在脆弱性分析過程中所需要的模型，另外，還需要確保能夠在各種不同的條件下完成對(duì)脆弱性的描述以及分析。并以此作為仿真分析的基礎(chǔ)，來完成對(duì)電力通信網(wǎng)脆弱性的分析。比如，在電力通信網(wǎng)中選擇完線路節(jié)點(diǎn)之后，通過將此線路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換來降低電力通信網(wǎng)絡(luò)的整體性能。然后根據(jù)電力通信網(wǎng)絡(luò)整體性能的下降幅度來尋找相應(yīng)的線路節(jié)點(diǎn)，以此來完成對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)脆弱性的衡量。除此之外，還可以通過攻擊性仿真分析的方式來完成對(duì)電力通信網(wǎng)脆弱性的衡量。因?yàn)橥ㄟ^蓄意攻擊能夠?qū)е率艿焦舻墓?jié)點(diǎn)出現(xiàn)缺失，嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)解體，通常情況下，這種攻擊方式會(huì)對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行造成更多影響。

5 電力通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 光纖傳輸網(wǎng)的建設(shè)

在我國，不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況各不相同，所以電力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)程度也有一定差別。我國部分地區(qū)的電力通信系統(tǒng)還存在設(shè)備容量不足的情況，所以在未來，電力通信網(wǎng)的發(fā)展需要優(yōu)先建設(shè)管線傳輸網(wǎng)，通過建設(shè)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)來提升電力通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面，在建設(shè)新的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的完善，保證電力通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

5.2 光纖通信技術(shù)的應(yīng)用

光纖通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有非常強(qiáng)的抵抗電磁干擾的能力，除此之外還有傳輸速度快、傳輸損耗小等優(yōu)勢(shì)。光纖通信技術(shù)問世后，便直接在電力部門中得到了推廣使用，在我國的電網(wǎng)中，通常情況下，35kV以下的線路會(huì)選擇使用三項(xiàng)電力系統(tǒng)來進(jìn)行傳輸，而該系統(tǒng)的電力通信方式所使用的電力通信方式屬于傳統(tǒng)通信方式，若采用OPPC來代替三項(xiàng)電力系統(tǒng)中的一項(xiàng)，就會(huì)形成二加一式的三項(xiàng)電力系統(tǒng)，這種電力系統(tǒng)在使用過程中即使沒有加設(shè)新的通信線路也可以顯著提升傳輸質(zhì)量以及效率，所以在電力通信網(wǎng)的未來發(fā)展中，需要加快光線通信技術(shù)的覆蓋，通過光線通信來完成對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)的升級(jí)。

6 結(jié)束語

總而言之，電力通信網(wǎng)的脆弱性分析以及對(duì)策研究非常重要。通過分析電力通信網(wǎng)絡(luò)的脆弱性能夠找出電力通信網(wǎng)在運(yùn)行過程中的脆弱點(diǎn)，在對(duì)脆弱點(diǎn)完成補(bǔ)救之后能夠提升電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行穩(wěn)定性。相信隨著更多人意識(shí)到電力通信網(wǎng)絡(luò)脆弱性分析的重要性，脆弱性分析對(duì)策一定會(huì)變得更加完善。