電力通信網(wǎng)鏈路的運(yùn)行風(fēng)險評價分析

【摘要】 電力通信網(wǎng)是針對電力系統(tǒng)專門構(gòu)建的一種自動化控制模型，電力通信網(wǎng)可以有效地解決很多問題，便于人們更好的管理電力部門，因此，具有明顯的行業(yè)特色和特殊的安全可靠性要求。本文對電力通信網(wǎng)的現(xiàn)狀和分析進(jìn)行了簡單的介紹，并對電力通信網(wǎng)鏈路的運(yùn)行風(fēng)險評價方法進(jìn)行詳細(xì)的剖析，最后對電力通訊網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險評價提出了新的構(gòu)想。

【關(guān)鍵詞】 電力通信網(wǎng) 鏈路 風(fēng)險評價

隨著時代的迅速發(fā)展，我國的經(jīng)濟(jì)取得迅速的發(fā)展，而這一切的發(fā)展都是源自于政府對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。自上世紀(jì)90年代以來，我國對基礎(chǔ)設(shè)施投入了大量的建設(shè)，尤其在電力通信等民生設(shè)施方面，這些舉措為蓬勃發(fā)展的經(jīng)濟(jì)輸送了大量的鮮血，與此同時，我國電力行業(yè)也迎來了前所未有的蓬勃景象。但是，在電力行業(yè)高速發(fā)展的背后，如何有效的保護(hù)電力通信的樞紐，如何合理的對電力通信網(wǎng)的運(yùn)行分析做出風(fēng)險評價，引起了人們的思考，對電力通信網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險分析也顯得越來越重要。

一、電力通信網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險的現(xiàn)狀

1.1電力通信網(wǎng)的現(xiàn)狀

很多人將Internet技術(shù)稱之為第三次工業(yè)革命，誠然，IT技術(shù)的誕生改變了我們的生活，顛覆我們的認(rèn)知，在21世紀(jì)的今天，電力通信也和信息技術(shù)進(jìn)行了融合，目前，我國的電力通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)初具規(guī)模。根據(jù)2013年的數(shù)據(jù)調(diào)查，我國沿海一帶的電力通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到了百分百的覆蓋，而在中西部的構(gòu)建也在積極完善，根據(jù)有關(guān)部門的預(yù)測，在2018年電力通信網(wǎng)絡(luò)全國覆蓋率將達(dá)到百分之九十九。

電力通信網(wǎng)絡(luò)，顧名思義，就是專門針對電力系統(tǒng)而構(gòu)建的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，電力系統(tǒng)作為國家的能源行業(yè)，在構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)過程中保證電力系統(tǒng)的安全性是重中之重。然而，根據(jù)日本電力部分的研究報告，全球的電力通信網(wǎng)存在著很多的不安全因素，有很多的環(huán)節(jié)都存在被黑客攻擊的潛在隱患，甚至部分國家的電力通信網(wǎng)絡(luò)存在自我崩潰的潛在危險。而國際知名電工企業(yè)ABB在2010年也指出，構(gòu)建電力通信網(wǎng)絡(luò)來保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，是未來的一個必然趨勢。

1.2電力通信網(wǎng)運(yùn)行中存在的風(fēng)險

電力通信網(wǎng)絡(luò)的最初誕生，只是為了幫助工人解決一部分復(fù)雜的勞作，是從人的角度來出發(fā)的，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，電力通信網(wǎng)可以高效率解決很多人無法涉及的領(lǐng)域，包括遠(yuǎn)程作業(yè)和無人控制，目前都已經(jīng)十分成熟。

但是目前電力通信網(wǎng)仍然存在很多風(fēng)險，一般分為以下幾種：（1﹚存在黑客攻擊的隱患，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的黑客日益猖獗，且活動越加頻繁，很容易對網(wǎng)絡(luò)造成威脅；（2﹚評估計(jì)算主觀性太強(qiáng)，電力通信網(wǎng)中設(shè)立了很多算法，為人們的日常作業(yè)減輕了很多的負(fù)擔(dān)，但是這些算法都是人為設(shè)立的，即使遇到特殊情況，其也不能對之進(jìn)行識別；（3﹚不能自動識別潛在的威脅，目前所有的計(jì)算機(jī)在受到攻擊的時候，都是屬于被動防御，不能自動識別出潛在的威脅，因此，在進(jìn)行檢掃危險的時候，很容易形成漏洞，留下安全隱患；（4﹚系統(tǒng)自身崩潰，目前這種風(fēng)險出現(xiàn)的概率應(yīng)該是最低的，因?yàn)榇蟛糠值碾娏νㄐ畔到y(tǒng)都是存在雙保險的制度，就是當(dāng)A組控制出現(xiàn)崩潰的情況，B組控制會立即進(jìn)行補(bǔ)償，從而保證整個系統(tǒng)不會崩潰，但是也存在兩個控制同時崩潰，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效的情況。

1.3運(yùn)行風(fēng)險評價的方法

在上個世紀(jì)，電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性一直得到充分重視，但是新世紀(jì)以來，電力系統(tǒng)運(yùn)行中的風(fēng)險評估取得人們的廣為關(guān)注。將風(fēng)險理論用于電力系統(tǒng)的安全評估取得了較好的效果，并在此基礎(chǔ)上引入了風(fēng)險指標(biāo)，從而可以對電力系統(tǒng)的安全性做出更科學(xué)的、細(xì)致的評估。

目前，國內(nèi)外電力通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行風(fēng)險的評價方法有很多種，根據(jù)原理來分，評價方法有概率論、模糊理論法、二分法和可靠性理論法，但是盡管大多數(shù)的運(yùn)行原理是不盡相同的，但是評價流程卻大多數(shù)有著異曲同工之處，國內(nèi)目前最為常見的風(fēng)險評價流程如圖1所示。首先，將電力通信網(wǎng)（計(jì)算處理目標(biāo)﹚進(jìn)行資產(chǎn)識別，并對之進(jìn)行量化計(jì)算處理，然后對系統(tǒng)內(nèi)存在的風(fēng)險和威脅進(jìn)行評價和識別，并嘗試著建立正確的評估模型，從而對處理對象進(jìn)行風(fēng)險評估，計(jì)算出最終的風(fēng)險數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)對電力通信網(wǎng)進(jìn)行合理的改進(jìn)。

圖1 電力通信網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險評價流程圖

在電力通信網(wǎng)風(fēng)險評價流程圖中最為核心的部分應(yīng)該是風(fēng)險評估模型，目前絕大多數(shù)模型是采用通用信息安全標(biāo)準(zhǔn)（如 ISO17799、ISO3335 等）中基于風(fēng)險的安全理念的核心思想，可以確定安全風(fēng)險實(shí)際上是在某一特定時間內(nèi)，有威脅事件成功發(fā)生的可能性及其對系統(tǒng)造成的影響所決定的。所以系統(tǒng)總體風(fēng)險值的計(jì)算公式如下：

風(fēng)險值 = 故障事件發(fā)生的可能性×故障嚴(yán)重程度 （1﹚

公式（1﹚比較直觀的反映了風(fēng)險值的計(jì)算過程，風(fēng)險的發(fā)生概率是和故障嚴(yán)重程度、故障發(fā)生的可能性成正比，即故障產(chǎn)生的后果越嚴(yán)重，發(fā)生的概率越大，則風(fēng)險評價出來的結(jié)果也就越高。

二、電力通信網(wǎng)鏈路的運(yùn)行風(fēng)險評價方法

2.1電力通信網(wǎng)的鏈路分析模型

所謂的鏈路分析模型，就是將電力通信網(wǎng)絡(luò)，從源頭（信號發(fā)射端）分割成一條條支路，并列進(jìn)行傳播，其中包括了信號的編碼和調(diào)制過程，并在終端（信號接受端）進(jìn)行匯總，鏈路分析模型可以最大限度的減小評價誤差，從而提高風(fēng)險評價的命中率，目前在電力通信網(wǎng)的應(yīng)用十分普及。

在教學(xué)版本中的，鏈路分析模型十分復(fù)雜，筆者經(jīng)過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將電力通信網(wǎng)的鏈路分析模型進(jìn)行了簡化，公式如下所示：

Rk = rk×Pk（2﹚

在公式中，Rk表示電力通信網(wǎng)在第K條支路中目前存在的風(fēng)險值，而rk表示該條線路的重要度，Pk則表示在第K條支路中發(fā)生故障的概率。

由于電力通信網(wǎng)的支路不唯一性，設(shè)支路存在有N條支路，那么最終的整個電力通信網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險值則是將每條的風(fēng)險值進(jìn)行疊加，即公式如下所示：

R=R1+R2+……+RN（3﹚

評價者可以根據(jù)計(jì)算所得風(fēng)險值來對電力通信網(wǎng)運(yùn)行過程的故障進(jìn)行評估，與此同時，針對風(fēng)險對存在的不足進(jìn)行加以改善，從而盡可能的降低風(fēng)險值。

2.2該模型存在的不足

2.2.1模型的精度不夠，誤差較大

鏈路分析模型的建立的根本目的是為了評價風(fēng)險，從而進(jìn)行規(guī)避風(fēng)險，但是在電力通訊網(wǎng)中應(yīng)用鏈分析的模型，存在著很多的不足，模型精度不夠，容易產(chǎn)生誤差，而這個誤差是計(jì)算機(jī)無法進(jìn)行自我修復(fù)的，對下一個層次的算法會造成更大的影響。

模型的精度不夠，一般是由兩個方面造成，一方面是網(wǎng)絡(luò)模型太復(fù)雜，電力通信網(wǎng)設(shè)計(jì)到的組成部分十分復(fù)雜，按大類分有電力控制系統(tǒng)，管理信息系統(tǒng)和電力數(shù)據(jù)系統(tǒng)所組成，而每個系統(tǒng)下面還有數(shù)十個子系統(tǒng)，在子系統(tǒng)下面還有下一級的分支，里面構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)十分復(fù)雜，目標(biāo)一旦復(fù)雜，鏈路分析計(jì)算的計(jì)算量就會非常大，從而導(dǎo)致其中的誤差加劇；另一方面，是計(jì)算機(jī)終端的精度不顧，雖然目前大型處理器的計(jì)算能力很強(qiáng)大，但是在對超級復(fù)雜模型進(jìn)行計(jì)算的時候，還會存在較大的誤差，從而對計(jì)算結(jié)果的精確度造成一定的影響。

2.2.2建模的過程中對rk值的判定較難

根據(jù)建模時候的定義，rk表示電力通信網(wǎng)中的第K條線路的重要度，但是這個重要度應(yīng)該怎么樣進(jìn)行判斷呢？目前對重要度的判斷一般是分為兩個方法：一種是經(jīng)驗(yàn)值，就是根據(jù)對整個系統(tǒng)的一個權(quán)衡，然后將所有系統(tǒng)的重要值之和設(shè)定為1，再進(jìn)行劃分，但是這種分法帶有很大的主觀性，容易因人而異，造成的偏差很大；第二種，是系數(shù)法，就是根據(jù)國際慣例來進(jìn)行分配重要程度，如表1所示，這個也是目前我國一直沿襲的，但是我國有很多地方是屬于我國自己特有的系統(tǒng)，國外并沒有這個規(guī)范，因此這種比例系數(shù)法也存在著一定的不足。

表1 典型業(yè)務(wù)的重要度值

標(biāo)號業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)重要度

S1繼電保護(hù)0.9661

S2安穩(wěn)系統(tǒng)0.9448

S3調(diào)度系統(tǒng)0.8550

S4調(diào)度自動化0.9616

S5保護(hù)管理信息系統(tǒng)0.6480

S6變電站視頻監(jiān)視系統(tǒng)0.3755

三、運(yùn)行風(fēng)險評價的新構(gòu)想

3.1建立更為完善的rk數(shù)據(jù)信息表

根據(jù)筆者多年對工業(yè)和電力行業(yè)的研究，我國目前在工業(yè)技術(shù)上和美日韓等發(fā)達(dá)國家存在著很大的差距，但是我國目前更大的差距其實(shí)是數(shù)據(jù)庫的不完善，以電力通信網(wǎng)鏈路模型來分析，模型中最為核心的環(huán)節(jié)是rk數(shù)據(jù)值，目前該數(shù)據(jù)值，我國一直沿用國外標(biāo)準(zhǔn)，表1中的rk核心數(shù)據(jù)值是沿用的日本的標(biāo)準(zhǔn)，但是目前在使用rk數(shù)據(jù)的過程中發(fā)現(xiàn)了很多的問題，比如國外的數(shù)據(jù)庫并未完全對我國開放，無法完全適應(yīng)我國現(xiàn)有的系統(tǒng)等等，因此建立我國自主研發(fā)的且完善的rk數(shù)據(jù)信息表，是十分有必要的。

3.2采用更加精確的模型

目前絕大多數(shù)的評價模型是采用圖1的模型，但是該模型采用的是直線式算法，就是說到最后一步的時候才會對模型不合理的地方進(jìn)行修正，這樣會存在很多的計(jì)算浪費(fèi)，因此，筆者大膽的提出了自己的構(gòu)想，如圖2所示。

圖2為電力通信網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險評價的新構(gòu)想，該過程與圖1中給出的風(fēng)險評估流程相似。該模型的主要環(huán)節(jié)分為三個：建立環(huán)境、風(fēng)險評估和應(yīng)對風(fēng)險。其中風(fēng)險評估包含標(biāo)識風(fēng)險、分析風(fēng)險和評價風(fēng)險等三個子過程，也是整個過程的核心。考慮到風(fēng)險評估是一個循序漸進(jìn)的過程，在評估過程中需要不斷的完善與修改，因此，監(jiān)控與評審環(huán)節(jié)可以保證評估的正確進(jìn)行，咨詢與交流可以保證評估順利進(jìn)行。在電力系統(tǒng)內(nèi)，由于系統(tǒng)自身具備復(fù)雜的特性，因此，在計(jì)算的過程中不斷的修正和簡化可以得到更加精確的評價結(jié)果，綜合比較兩種模型，筆者認(rèn)為圖2具有更強(qiáng)的代表性。

圖2 電力通信網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險評價的新構(gòu)想

綜上所述，時代在變革，技術(shù)在革新，作為國家核心的基礎(chǔ)設(shè)施之一的電力系統(tǒng)，對信息化系統(tǒng)的依賴程度越來越重，任何潛在的風(fēng)險和威脅都會影響著我國的民生和安全，從而帶來一系列的災(zāi)難性的后果，因此，建立強(qiáng)大的可靠的電力通信網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險評價系統(tǒng)是十分有必要的。本文對電力通信網(wǎng)的現(xiàn)狀和分析進(jìn)行了簡單的介紹，并對電力通信網(wǎng)鏈路的運(yùn)行風(fēng)險評價方法進(jìn)行詳細(xì)的剖析，最后對電力通訊網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險評價提出了新的構(gòu)想。