電力通信相依網(wǎng)絡(luò)脆弱性與保護(hù)策略研究

于克衍 劉松倫

摘要：電網(wǎng)在朝著智能化的方向不斷發(fā)展，從傳統(tǒng)的電網(wǎng)模式向電力網(wǎng)與通信網(wǎng)深度耦合的一體化結(jié)構(gòu)過(guò)渡，但于此同時(shí)，相互耦合的關(guān)系也不斷加大了一體化結(jié)構(gòu)的脆弱性。例如，2003年的意大利停電事故就是由于電網(wǎng)中的一個(gè)站點(diǎn)的無(wú)效，再加之信息獲取能力不足，導(dǎo)致很多電力節(jié)點(diǎn)與信息節(jié)點(diǎn)的失效，最終調(diào)度無(wú)法對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行很好的調(diào)控，從而引發(fā)了更大規(guī)模的電網(wǎng)故障。因此研究智能電網(wǎng)中的通信網(wǎng)與電網(wǎng)相互依存關(guān)系，分析整體的脆弱性具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電力通信;網(wǎng)絡(luò)脆弱性;保護(hù)策略

1電力大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，電力大數(shù)據(jù)是其中尤為關(guān)鍵的技術(shù)形式，也歸屬于大數(shù)據(jù)集合中的分支結(jié)構(gòu)，存在于內(nèi)部與外部?jī)煞N形式當(dāng)中。在內(nèi)部的運(yùn)用中，是通過(guò)登記電力設(shè)備和系統(tǒng)的工作情況中的所有信息，然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)剖析得到所要的結(jié)果。大數(shù)據(jù)的信息反饋結(jié)果客觀性與可靠性更強(qiáng)，可以全方位增強(qiáng)數(shù)據(jù)的反饋可信度，有益于數(shù)據(jù)處理水平的提高，為決策工作創(chuàng)造有價(jià)值的參考依據(jù)，確保電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性與高效性。

電力大數(shù)據(jù)的特征：（1）數(shù)據(jù)等同于能量。通常情況下，電力通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)階段，不穩(wěn)定性相關(guān)問(wèn)題不可避免，著眼于電力大數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確探究電力通信網(wǎng)絡(luò)中所含有的風(fēng)險(xiǎn)隱患，便于對(duì)其中的問(wèn)題進(jìn)行有效把控，運(yùn)用具有針對(duì)性的處理策略來(lái)推動(dòng)電力通信網(wǎng)絡(luò)總體運(yùn)行的平穩(wěn)性，不斷強(qiáng)化通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效力。（2）數(shù)據(jù)交互性是大力大數(shù)據(jù)中的核心特征。在運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)較強(qiáng)的交互能力，可以從多個(gè)層面突顯大數(shù)據(jù)的效力與作用，而且也可以不斷增強(qiáng)信息傳送能力，擴(kuò)大數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍，創(chuàng)新應(yīng)用形式，以此來(lái)增強(qiáng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果，保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性、數(shù)據(jù)的共性。當(dāng)電力通信工作開(kāi)展期間，其中重要的載體就是用戶。需要根據(jù)用戶的主要需求，加強(qiáng)用戶方面的管控工作，以良好服務(wù)為準(zhǔn)則，才能對(duì)用戶量以及用戶群的擴(kuò)大創(chuàng)造基礎(chǔ)，助力電力通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行品質(zhì)，促進(jìn)電力行業(yè)的健康開(kāi)展。

2電力信息相依網(wǎng)絡(luò)脆弱性分析

脆弱性表征了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)被分裂的可能性，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的脆弱節(jié)點(diǎn)，并對(duì)這些節(jié)點(diǎn)加以保護(hù)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的一個(gè)重要方面。電力通信相依網(wǎng)絡(luò)，在被攻擊后，依照級(jí)聯(lián)失效原理與最大連通子集指標(biāo)，來(lái)研究電力通信相依網(wǎng)絡(luò)的脆弱性。

2.1基本概念

1）節(jié)點(diǎn)度：電力網(wǎng)或通信網(wǎng)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)的度即為與該節(jié)點(diǎn)相連的邊的數(shù)目。

2）節(jié)點(diǎn)介數(shù)：電力網(wǎng)或通信網(wǎng)中經(jīng)過(guò)某個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑的數(shù)目占網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑數(shù)的比例。介數(shù)可以用來(lái)衡量某個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，節(jié)點(diǎn)介數(shù)越大，越重要。

3）電氣介數(shù)計(jì)算：識(shí)別電力網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

2.2級(jí)聯(lián)失效模型

左側(cè)為電力網(wǎng)，右側(cè)網(wǎng)絡(luò)為信息網(wǎng)（通信網(wǎng)），電力網(wǎng)與通信網(wǎng)相互依存，電力網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)唯一對(duì)應(yīng)通信網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，反之亦然。當(dāng)電力網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)5受到攻擊時(shí)，節(jié)點(diǎn)5消失，與節(jié)點(diǎn)5相連的連邊消失（包括相依邊），此時(shí)電力網(wǎng)分裂為3個(gè)部分，由于節(jié)點(diǎn)4和6不在電力網(wǎng)最大聯(lián)通子圖中，因此節(jié)點(diǎn)4和6消失，節(jié)點(diǎn)4和6消失導(dǎo)致與之對(duì)應(yīng)的相依節(jié)點(diǎn)及其連邊消失，此時(shí)信息網(wǎng)（通信網(wǎng)）分裂為3個(gè)部分3′不在信息網(wǎng)最大連通子圖中，因此節(jié)點(diǎn)3′消失，與之相依的節(jié)點(diǎn)消失，剩余部分為相依網(wǎng)絡(luò)在遭受攻擊后的最大連通子圖，最終，相依網(wǎng)絡(luò)達(dá)到穩(wěn)定。

2.3脆弱性評(píng)估

2.3.1攻擊模式

文中在研究電力通信相依網(wǎng)絡(luò)脆弱性中考慮了以下幾種攻擊模式：1）關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)攻擊方式（criticalnodesattackstrategy，CNAS）：基于電氣介數(shù)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行攻擊。2）攻擊高度數(shù)節(jié)點(diǎn)方式（degreeattackstrategy，DAS）：得出網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)度數(shù)并進(jìn)行降序排列，然后按順序移除一定比例高度數(shù)節(jié)點(diǎn)。3）攻擊高介數(shù)節(jié)點(diǎn)方式（betweennessattackstrategy，BAS）：調(diào)用指令得出網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的介數(shù)并進(jìn)行降序排列，然后按序移除一部分高介數(shù)節(jié)點(diǎn)。

2.3.2電力通信脆弱性分析

本節(jié)基于相依網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效模型，從網(wǎng)絡(luò)最大連通子集的角度出發(fā)，對(duì)電力通信相依網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行脆弱性評(píng)估。

3電力通信網(wǎng)與大數(shù)據(jù)信息化的融合

3.1電力通信維護(hù)工作量的分配

在電力運(yùn)行分析和電力通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)階段，與大數(shù)據(jù)信息技術(shù)的融合可以提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在實(shí)際運(yùn)行中的準(zhǔn)確性。應(yīng)根據(jù)維護(hù)工作的最佳配置和設(shè)備在使用過(guò)程中的狀態(tài)，選擇最佳的維護(hù)方法。由于不同地區(qū)對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的要求不同，需要合理安排維護(hù)頻率和工作計(jì)劃，利用大數(shù)據(jù)信息技術(shù)有序推進(jìn)電力通信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

3.2創(chuàng)建故障導(dǎo)航系統(tǒng)

電力通信網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，故障問(wèn)題的發(fā)生不僅會(huì)造成能量損失，還會(huì)給人們的生活帶來(lái)一些麻煩，安全性難以保證。要想減少故障問(wèn)題發(fā)生的可能性，就必須對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行合理化處理，確保整個(gè)電力通信網(wǎng)絡(luò)能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此，建立故障導(dǎo)航系統(tǒng)具有十分重要的意義。借助大數(shù)據(jù)信息技術(shù)，我們可以準(zhǔn)確確定故障位置，智能探索故障原因，通過(guò)數(shù)據(jù)反饋得出結(jié)論，提高故障問(wèn)題解決速度。信息水平的提高，結(jié)合預(yù)設(shè)的故障定位程序，為工作人員提供了方便的工作條件，降低了系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜性和難度，使處理過(guò)程更加高效、簡(jiǎn)單。同時(shí)，大數(shù)據(jù)信息技術(shù)還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和更新，隨時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)的多種性能，推動(dòng)電力通信網(wǎng)絡(luò)向信息化方向發(fā)展。從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的角度來(lái)看，優(yōu)化信息內(nèi)容，保證信息的客觀性，可以有效提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身的安全防控水平。

3.3數(shù)據(jù)庫(kù)安全保護(hù)系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)信息技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)。如果能夠完全控制其應(yīng)用形式，并將其應(yīng)用到電力通信網(wǎng)絡(luò)中，就可以顯著競(jìng)爭(zhēng)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全系數(shù)，提高數(shù)據(jù)的整體安全防護(hù)水平。在當(dāng)今時(shí)代，信息技術(shù)的高速進(jìn)步、電力工業(yè)的不斷進(jìn)步、電力通信網(wǎng)運(yùn)行水平的不斷提高、電力通信網(wǎng)數(shù)據(jù)的日益豐富是保證電力通信網(wǎng)有效性的主要途徑。為了使數(shù)據(jù)庫(kù)安全防護(hù)體系更加完善，必須采用更加有效的策略。例如，利用數(shù)據(jù)防火墻技術(shù)，通過(guò)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管系統(tǒng)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，為提高安全有效性打下基礎(chǔ)。在電力通信網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，用戶數(shù)量的不斷增加會(huì)帶來(lái)輸入隱患。本質(zhì)上是加強(qiáng)安全防控，提高信息安全防護(hù)意識(shí)，借助訪問(wèn)控制技術(shù)監(jiān)控訪問(wèn)異常的發(fā)生，消除安全風(fēng)險(xiǎn)，防止數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)泄漏。同時(shí)，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)安全防護(hù)系統(tǒng)還可以隨時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面?zhèn)浞?，充分利用備份管控系統(tǒng)。

3.4大數(shù)據(jù)信息化與電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

（1）信息安全意識(shí)的培養(yǎng)。電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)規(guī)定對(duì)全體員工進(jìn)行信息安全知識(shí)培訓(xùn)的周期。使員工正視個(gè)人工作態(tài)度，養(yǎng)成良好的日常習(xí)慣，嚴(yán)格執(zhí)行企業(yè)各項(xiàng)安全管理規(guī)定，增強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)防控意識(shí)，規(guī)范工作行為，做好系統(tǒng)維護(hù)工作，重要文件應(yīng)隨時(shí)備份，提高全體員工的信息安全意識(shí)。（2）該技術(shù)框架是根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行的。電力通信體系結(jié)構(gòu)的科學(xué)構(gòu)建是保證電力通信網(wǎng)順利運(yùn)行的基本前提。通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，我們可以對(duì)獲取的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和處理，根據(jù)不同的指標(biāo)進(jìn)行有針對(duì)性的分析，形成大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。

結(jié)論

電力通信網(wǎng)絡(luò)屬于實(shí)體性網(wǎng)絡(luò)，是電力運(yùn)營(yíng)管控工作的核心內(nèi)容。所以，企業(yè)相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)重視大數(shù)據(jù)信息化技術(shù)在電力通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，豐富應(yīng)用形式，拓寬應(yīng)用范圍，通過(guò)科學(xué)的方式達(dá)到期望的應(yīng)用成效，提升信息處理速率，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。

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