[发明专利]抵御随机攻击和蓄意网络攻击的智能配电网通信网络规划方法

说明书

本发明提供一种抵御随机攻击和蓄意网络攻击的智能配电网通信网络规划方法，可避免由网络攻击引起的大范围连锁故障，实现的主要步骤包括：（1）增长一个新的节点，通过两条边和通信网络两个节点相连；（2）通过随机攻击和蓄意攻击此通信网络节点，去掉对应电力网络的故障节点，计算潮流分布并剔除越限线路，再将电力网络故障信息返回通信网络寻找故障节点，重复此过程至连锁故障停止；（3）计算电力网络最大连通子图数和通信网络特征路径变换量对应的适应度函数值并记录，找出最好的连边方式。重复（1）、（2）过程至节点增长结束。该方法的主要功能在于规划中将通信网络中的边进行分配优化，防止黑客攻击电力通信网络引起的大停电事故。

技术领域

本发明涉及一种智能配电网通信网络规划方法，尤其是一种抵御随机攻击和蓄意网络攻击的智能配电网通信网络规划方法。

背景技术

随着世界各国电力公司对智能电网的大力投入和研究，智能电网得到了蓬勃发展，作为智能电网重要组成部分与电力网络一次网架相协调配合的通信信息系统在此背景下得到了极大的提升，其网络安全问题在智能电网极速发展的前提下依然十分严峻。电力通信网络不可避免接入外部网络中，其与电力物理网络耦合密切，由单一通信网络引发的故障会演化为“通信-物理”级联故障，加大了故障的破坏性和传播性。因此，某些黑客为了破坏当地电力网络，往往针对其通信网络的脆弱性进行网络攻击来使得电力网络瘫痪。

现有的配电网通信网络的规划研究，主要集中在通信站点选扯、链路部署等问题上。如以光缆投资成本和运营成本总成本最小为目标函数，以光缆的数量以及每根光缆的带宽容量为约束，用混合整数规划的方法进行求解，给出最优的光缆结构方案。或对广域测量系统中传感器进行选址规划，以部署传感器的总花费最小为优化目标函数，传感器覆盖范围作为约束条件，求解出了经济性最优的传感器部署方案。方案中均未考虑网络抵抗网络攻击的能力，使得通信网络的网络安全具有极大的安全隐患。

已有的对物理-通信网络协同规划研究中大致可分为两类，一类属于基于供电可靠性要求的配网通信网方式规划。不同通信方式传输信息的可靠信、传输速率不同，而配电网的供电可靠性又与通信系统可靠性紧密相连，在供电可靠性要求高的地区，为了保证信息迅速准确的传输，应该选择光纤作为主要通信方式，同时设置冗余的通信通道，在可靠性要求不高的地区加大无线通信的比率。另一类基于一次网架的配网通信网络组网规划，通信系统的建设应该以配电网一次网架结构和配电网地理信息为依据，最大限度的节省投资并提高通信系统的运行效率。例如，在人口密集的城市，配电网要求可靠性高，应尽可能选择光纤通信保证通信的可靠性，同时光缆铺设应与地下电缆的铺设相协调。两类协同规划研究中都未考虑通信网络与物理网络的故障传播范围，在规划后的网络中一个小的故障很容易演化为一个大范围的故障。

综上所述，当前尚无一种配电网规划方法在智能配电网通信网络规划中，很好的防御随机攻击和蓄意网络攻击造成的大范围的停电事故，从而导致实际电网面临潜在的安全风险。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种抵御随机攻击和蓄意网络攻击的智能配电网通信网络规划方法，其主要目的是为了在电力通信网络中防止来自互联网黑客对电力通信网络的恶意攻击引起大范围连锁故障，提高电力网络安全性。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种抵御随机攻击和蓄意网络攻击的智能配电网通信网络规划方法，依据通信网络和电力网络之间的动耦合关系，建立网络攻击下智能配电网络中的通信网络规划模型，并通过无标度网络构造方法来解决此模型；在模型中通信网络每条边的确定，依据通信网络受到攻击，通信-电力网络发生连锁故障后，通信网络特征路径长度和物理网络最大连通子图数进行判别，并在物理网络中，通过潮流计算来判断电力网络的隐形故障。

本方法包括以下步骤：

步骤一，给定由IEEE-14节点生成的初始物理网络和3节点的初始通信网络；