[发明专利]电网多属性重要节点评估与规划方法

说明书

本发明属于电力系统自动化技术领域，尤其涉及电网多属性重要节点评估与规划方法。本发明包括：通过对目标信息物理融合系统进行数据采集，建立相依网络的复杂网络拓扑图；对相依网络建立故障传播模型，计算信息节点受攻击后对物理系统、信息系统的影响；分别建立信息节点、物理节点存活的条件数，根据信息节点失效的难易程度，分别对信息节点的脆弱性进行评估；根据复杂网络的拓扑结构，以节点的介数中心度、度数中心度为枢纽度指标对信息节点的枢纽度进行评估；根据节点重要度指标中的影响因素，对节点进行合理规划以提高cps的抗风险能力。本发明为电网cps的安全分析与防护方法研究提供新的视角，为电网节点的规划以及防御部署提供依据。

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种电网多属性重要节点评估与规划方法。

背景技术

随着智能电网的不断发展，物理网与信息网之间的交互日益复杂化，这对电力系统和信息系统的安全性提出了新的挑战。信息物理系统是集计算、通信以及控制技术于一体的新一代电力系统工程。信息物理系统发展的同时，物理系统对信息系统的依存度也越来越高，信息系统的风险评估与节点规划在整个电力系统中扮演的角色也越来越重要。

在电力cps系统中，电网的调度、控制以及生产管理高度依赖于信息设备。我们把信息设备等效为信息节点，把物理侧发电站、负荷、变电站等效为物理节点。如果对信息侧节点发动攻击可能会造成物理侧节点的失效。信息系统现已融入到电力cps系统发、输、配、用各个环节，这使得网络攻击或信息节点的不正常工作状态造成的影响均会给电网安全带来多样化的风险。

我国对电网重要节点评估与规划的研究还处于起步阶段，虽取得了一定的进展和成果，但仍存在不足。

一方面，由于cps信息网络与物理网络的耦合，信息攻击对电力cps造成的破坏不仅局限于信息域，还可能存在信息侧和物理侧的连锁故障，现有的节点评估方法对这类相依网络的连锁故障的描述和分析不足。

另一方面，由于电网信息节点失效的难易程度不同、受攻击失效后对信息网络连通性造成的破坏也不同，因此需要综合电网的脆弱性和重要性指标综合评估电网节点的重要程度，才能更有针对性的提出节点规划的方案。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种电网多属性重要节点评估与规划方法。其目的是为了实现从节点的损失度、脆弱度、枢纽度指标入手综合评估电网节点的重要程度的发明目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

电网多属性重要节点评估与规划方法，包括以下步骤：

步骤1.通过对目标信息物理融合系统进行数据采集，建立相依网络的复杂网络拓扑图；

步骤2.对相依网络建立故障传播模型，计算信息节点受攻击后对物理系统、信息系统的影响；

步骤3.分别建立信息节点、物理节点存活的条件数，根据信息节点失效的难易程度，分别对信息节点的脆弱性进行评估；

步骤4.根据复杂网络的拓扑结构，以节点的介数中心度、度数中心度为枢纽度指标对信息节点的枢纽度进行评估；

步骤5.节点重要度指标的影响因素有损失度指标、脆弱度指标和枢纽度指标，根据这些影响因素，对重要度高的信息节点进行合理规划以提高cps的抗风险能力。

所述通过对目标信息物理融合系统进行数据采集，建立相依网络的复杂网络拓扑图；具体包括以下步骤：

步骤1.1.从攻击者的角度，采集电力cps网络的拓扑连接数据；

网络拓扑连接数据包括：cps物理网络的拓扑连接方式，调度中心节点的分布信息、cps信息网络的通信站点位置分布信息、信息网络和物理网络间耦合点的拓扑位置和耦合方式；