電力通信網(wǎng)的脆弱性分析及對策研究

蘇尚德

國網(wǎng)信通億力科技有限責(zé)任公司 福建 福州 350001

引言

電力資源作為與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)、密不可分的重要戰(zhàn)略資源，對于國計(jì)民生有著舉足輕重的影響。由于電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模的擴(kuò)大、輸送距離和容量的增長、負(fù)荷的日益加重、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的日趨復(fù)雜、新能源發(fā)電的普遍接入等等，使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行面臨著更多風(fēng)險。電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大使得故障的行為和影響更加復(fù)雜，電力通信網(wǎng)的脆弱性環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)故障，會造成嚴(yán)重的連鎖反應(yīng)和后果。因此，對電力系統(tǒng)進(jìn)行合理的脆弱性研究，對于提高系統(tǒng)安全性有著重要意義。

1 電力系統(tǒng)脆弱性的概念

學(xué)術(shù)界對于電力系統(tǒng)的脆弱性概念還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。電力系統(tǒng)的脆弱性被認(rèn)為是電力系統(tǒng)動態(tài)安全性的一個新概念，以及針對可靠性概念的新擴(kuò)展。同時，脆弱性還被看作是電力系統(tǒng)在整體和宏觀的角度上可能存在的薄弱環(huán)節(jié)。除此之外，學(xué)者們還認(rèn)為涉及電網(wǎng)的各種人為因素、一二次設(shè)備可靠性、電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式、氣候影響、負(fù)荷變化、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)劃檢修、管理制度等方方面面的因素都可以被看作是電網(wǎng)的脆弱環(huán)節(jié)。雖然理解不盡相同，但是大家都認(rèn)為脆弱性事關(guān)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并對故障的發(fā)生和擴(kuò)大有著重要影響[1]。

2 電力通信網(wǎng)的脆弱性分析

電力通信網(wǎng)的脆弱性分析實(shí)際上是對電網(wǎng)的全面檢查。電力通信網(wǎng)絡(luò)的分類和漏洞識別過程與電力通信網(wǎng)絡(luò)中的幾個機(jī)構(gòu)相同。此外，通過分析脆弱性的嚴(yán)重性，進(jìn)一步判斷了這些機(jī)構(gòu)對身體的重要性。對于電力通信網(wǎng)絡(luò)來說，所有可能造成系統(tǒng)損失的部分都是脆弱的部分，所有可能造成系統(tǒng)問題的部分都是脆弱的，都是研究、觀察、分析和評估的對象。因此，分析電力通信網(wǎng)絡(luò)脆弱性的關(guān)鍵是了解脆弱性。

（1）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)行問題中對其物理脆弱性進(jìn)行考量，運(yùn)行狀態(tài)相對較差的各種電子元器件也屬于脆弱性分析中的一個重要環(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。比如，（SDH光傳輸設(shè)備，是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)，簡稱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，而且由于每個節(jié)點(diǎn)的重要等級不一樣，所以也會導(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，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)行時的安全性以及穩(wěn)定性，在設(shè)備建設(shè)過程中大多會按照一比一的形式來完成對設(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。

（2）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)脆弱。電力通信網(wǎng)在運(yùn)行過程中設(shè)計(jì)了適時適當(dāng)?shù)呐c公用網(wǎng)絡(luò)斷開的方式，若這一設(shè)計(jì)不足，可能增加電力通信網(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)險，出現(xiàn)一些互聯(lián)網(wǎng)層面的攻擊。網(wǎng)絡(luò)、文件傳輸協(xié)議（FTP）、電子郵件服務(wù)器提供企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)訪問，構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)的重要表現(xiàn)部分，此外還包括入侵檢測系統(tǒng)（IDS）、防火墻、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）等連接方式的不穩(wěn)定導(dǎo)致系統(tǒng)的脆弱性。

3 電力通信網(wǎng)脆弱性分析的有效對策

如上所述，電力通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性直接影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。電力通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的風(fēng)險將對電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成巨大損失。電力通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的風(fēng)險主要來自外部環(huán)境，電力通信網(wǎng)絡(luò)本身的脆弱性。電力通信網(wǎng)絡(luò)的脆弱性越大，對電力通信網(wǎng)絡(luò)安全域穩(wěn)定性的影響就越大，反之亦然。近年來隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的逐步開放，電力通信網(wǎng)絡(luò)安全使用的壓力逐漸加大，如何加強(qiáng)現(xiàn)有條件下電力通信網(wǎng)絡(luò)的脆弱性分析，如何采取有效措施降低電力通信網(wǎng)絡(luò)的脆弱性，以及如何消除安全威脅 ，這是各電力企業(yè)必須認(rèn)真思考的問題

（1）基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的研究。大規(guī)模電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)復(fù)雜且節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，還具有連接稀疏性和復(fù)雜時空演化，這些因素在客觀上將電力系統(tǒng)構(gòu)造成了一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。以線路電抗作為線路的權(quán)重，以介數(shù)作為節(jié)點(diǎn)和線路的辨識指標(biāo)，在不同攻擊模式下通過最大連通域來衡量系統(tǒng)性能的下降。以線路效能作為線路權(quán)重，以節(jié)點(diǎn)的度數(shù)和介數(shù)以及線路的介數(shù)作為辨識指標(biāo)，以系統(tǒng)全局效能作為衡量后果的指標(biāo)，篩選出系統(tǒng)的脆弱要害。

（2）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)行評價。所以，在明確電力通信網(wǎng)脆弱性衡量標(biāo)準(zhǔn)時，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)脆弱性分析時的重要標(biāo)準(zhǔn)。在對脆弱性進(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，能夠保證對電力通信網(wǎng)的脆弱性分析變得更加準(zhǔn)確。

（3）基于風(fēng)險理論的研究。風(fēng)險理論可以與電力系統(tǒng)脆弱性的研究思路相契合。從風(fēng)險理論的角度考慮，雖然連鎖故障的發(fā)生概率很低，但是造成的后果卻非常嚴(yán)重。在計(jì)及隱性故障的前提下構(gòu)造概率模型來表征保護(hù)裝置的動作，并引入風(fēng)險理論，綜合考慮線路過負(fù)荷保護(hù)、控制方式和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，從而辨識出關(guān)鍵線路。

4 結(jié)束語

總而言之，電力通信網(wǎng)的脆弱性分析以及對策研究非常重要。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到電力通信網(wǎng)絡(luò)脆弱性分析的重要性，脆弱性分析對策一定會變得更加完善。