基于业务的电力通信网重要节点辨识
考虑电网关联度的电力通信网关键环节识别
考虑电网关联度的电力通信网关键环节识别摘要：随着我国经济的发展和人民生活水平提高。
电力通信网作为电网的支撑网络，其可靠运行对电网安全可靠运行有着重要意义。
为了识别电力通信网的关键环节，提出了一种考虑电网关联度的电力通信网关键环节识别方法。
首先，构建电力－通信复合系统，其次，分别构建电力系统层节点评价体系、链路评价体系和通信系统层节点评价体系、链路评价体系，然后采用TOPSIS算法分别求得电力系统层节点重要度、链路重要度以及通信系统层节点重要度、链路重要度。
最后，通过特定的代数运算，将电网关联度与通信网自身的重要度结合起来，分别求得考虑电网关联度的电力通信网节点、链路重要度值，并依据重要度值，识别出电力通信网关键环节。
某省实际电力通信网仿真结果表明，该方法可以有效地识别出关键环节，证明了该方法的可行性。
关键词：电网关联度;电力通信网;;环节识别引言随着电力网的不断建设，在电力网大规模互联的趋势下，电力网的规模不断增大，电力通信网作为电力系统生产调度自动化和企业管理现代化的基础，其规模也在不断增大，网络结构也趋于复杂化。
研究表明，电力通信网中某些重要节点和链路受到攻击并失效后，往往会导致整个电力通信网络的崩溃，因此，识别电力通信网关键环节并加以保护，对于电力通信网可靠运行具有非常重要的意义。
电力通信网关键环节包括关键节点和关键链路，本文用节点重要度和链路重要度衡量节点和链路的关键程度。
由于电力通信网是维护电力系统安全、可靠、稳定运行的支撑网络，因此，电网关联度对电力通信网关键环节的识别有很重要的作用。
1构建电力－通信复合系统首先建立电力网的拓扑结构模型，按经典图论理论的规则，将其抽象为仅由节点和边组成的简单图。
将发电厂、变电站和变压器简化为节点，高压输电线简化为边，这样就把电力系统简化成一个无向无权的网络。
对一个有m个节点的电力网，构造连接矩阵AP=(ap，ij)m×m，当i=j时，表示节点本身，ap，ij=1;当i≠j 时，表示两节点间相连链路，若两节点间没有链路相连，ap，ij=0，若两节点有链路相连，ap，ij=1。
电力通信网的关键节点辨识
电力通信网的关键节点辨识发表时间：2019-08-27T10:41:11.397Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：郝洁[导读] 摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，在如今快速发展的智能电网中，电力通信网节点数量和网络结构变得越来越庞大且复杂。
国网山西省电力公司太原供电公司山西太原 030012摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，在如今快速发展的智能电网中，电力通信网节点数量和网络结构变得越来越庞大且复杂。
为了识别网络中的关键节点，本文结合电力通信网拥有其作为电网通信主干网架的独特行业背景，综合电力通信网的拓扑结构、通信业务、电网的影响等因素构建多指标评价体系。
通过层次分析法求得各指标的主观权重，并用熵权法求得各指标的客观权重，最后结合两种权重得到指标综合权重，根据各指标的重要度及对应综合权重确定各个节点的重要度。
仿真表明，相对于其他算法，该算法的评价指标更为综合，权重分配更为客观合理，能准确辨识网络中关键节点，为保障电力通信网的安全可靠运行提供参考依据。
关键词：节点辨识；重要度评估；电力业务；电力通信网；智能电网引言电力通信网是电网二次系统不可或缺的组成部分，是专门服务于电力系统稳定运行的通信专网，同时也为电力系统的调度、生产、经营和管理以及保障电力系统的安全运行起到了重要作用。
近年来，随着智能电网建设的不断推进，电力通信网的网络结构日趋复杂，同时承载的业务数量以及种类也日益增多。
相关研究表明，在无标度网络中5%的关键节点受到攻击失效后，就可以使整个网络系统崩溃进而瘫痪。
因此，对电力通信网关键节点的辨识研究已成为一个重要课题。
通过对电力通信网中的节点重要度进行排序，进而对网络中的关键节点进行保护，能够有效增强电力通信网抵抗攻击的能力，降低电网的运行风险，保障电力系统的安全稳定运行。
在众多复杂网络中，对具体的电力通信网络关键节点辨识研究尚处于起步阶段，但对于复杂网络中关键节点的辨识已经取得了较大进展。
考虑电力业务重要性的电力通信网关键节点识别
0 引言
随 着 电 网 的 不 断 发 展 ，现 代 电 力 系 统 变 成 了 一
国 家 电 网 科 技 计 划 项 目（ 大 规 模 新 能 源 柔 直 电 网 无 源 送 出 系 统 协 调 控 制 理 论 与 关 键 技 术 研 究 ） 、 中 石 化 科 技 计 划 项 目 （ 317018-4, 315120）和山东省高等学校科学技术项目（J18KA387）资助。 收稿日期 2018-10-23 改稿日期 2019-02-08
李昌超 康忠健 于洪国 郑世超 Ri Kihong
（中国石油大学（华东）信息与控制工程学院 青岛 266580）
摘要 为了能够准确辨识出电力通信网的关键节点，给出了一种识别电力通信网关键节点的 分析方法。首先，通过分析电力业务对电力通信网的要求和对电力网的影响，建立多层评估模 型，采用量化赋值的方式对评价指标进行量化处理，提出针对非对称不完全层次结构的层次分析 法和基于云模型原理的改进熵权法，建立电力业务综合重要度评估体系；其次，结合实际电力业 务分布情况建立加权网络，通过改进的权值降低法识别网络关键节点；最后，通过对两个实际电 力通信网络的仿真验证了该方法的正确性。
第 34 卷第 11 期
李昌超等 考虑电力业务重要性的电力通信网关 提 供 业 务 和 数 据 的 传 输 通 道 [ 4]。电 网 智 能 化 的 实 现 就 是 要 保 证 电 力 通 信 网 的 稳 定 运 行 ，只 有电力通信业务的准确安全传达才能实现对电网 设备的控制、测量和监测[5]。因此，电力通信网业 务的重要度不但是评估电力通信网节点脆弱性的 关 键 ，同 时 也 对 复 杂 大 电 网 的 稳 定 运 行 有 着 十 分 重 要的意义。
电力通信网的关键节点辨识
电力通信网的关键节点辨识摘要：电力通信网作为具体的复杂网络，具有明显的行业特征，复杂网络的关键节点辨识方法不能够全面、有效地反映出电力通信网节点在网络中的重要性，具有一定的局限性。
因此，在评价电力通信网的节点重要度时，需要考虑实际网络中各节点的具体位置以及承担的业务量情况。
关键词：电力通信网；关键节点；辨识前言电力通信网是电网二次系统不可或缺的组成部分，是专门服务于电力系统稳定运行的通信专网，同时也为电力系统的调度、生产、经营和管理以及保障电力系统的安全运行起到了重要作用[1-5]。
近年来，随着智能电网建设的不断推进，电力通信网的网络结构日趋复杂，同时承载的业务数量以及种类也日益增多。
相关研究表明，在无标度网络中5%的关键节点受到攻击失效后，就可以使整个网络系统崩溃进而瘫痪[10-11]。
因此，对电力通信网关键节点的辨识研究已成为一个重要课题。
1电力业务随着电网复杂程度的不断加大，电力通信网的业务具有复杂、多样和覆盖面积大等特点，涉及电网的输电、变电、发电和调度等多个部分。
因此，电力业务有很多种分类方式，具体如下：1）按照属性可大致分为生产业务和管理业务。
2）按照电网二次系统安全管理体系可划分为四大安全区域业务。
3）按照业务的实时性可划分为实时性和非实时性业务。
4）按照分布情况可分为集中型、分层集中型、分散型和相邻型业务。
1.1电力业务对电力通信网络的要求电力业务对通信网络的要求主要体现在网络的服务质量和安全性两个方面。
具体如下：1）网络服务质量。
（1）控制类业务。
控制业务由专用网传输，其包括继保业务、调度自动化业务和安稳业务等，是电力系统实现智能控制的关键，对通信通道的时延、可靠性及安全性要求非常高，直接影响着电力网络的安全运行。
（2）生产运行信息类业务。
生产运行信息业务包括保护管理信息、广域相量测量系统、计量自动化、调度管理、安稳管理信息系统、保护管理信息和生产技术信息等。
其对时延的要求不是太高，一般允许几百毫秒，但对信道的可靠性和准确性要求很高。
电力通信网的关键节点辨识
中的关键节点，结合电力通信网拥有其作为电网通信主干网架的独特行业背景，综合电力通信网的拓扑结构、通
信业务和电网的影响等因素构建了多指标评价体系。通过层次分析法求得各指标的主观权重，并用熵权法求得
各指标的客观权重，最后结合两种权重得到指标综合权重，根据各指标的重要度及对应综合权重确定各个节点
的重要度。仿真表明，相对于其他算法，该算法的评价指标更为综合，权重分配更为客观合理，能准确辨识网络
LIU Lei，TAN Yanghong，JIN Jiayao，ZHANG Jing，TONG Fangge （College of Electrical and Information Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）
Abstract: At present，in the rapidly evolving smart grid，the number of nodes and network structure of power communi⁃ cation networks are becoming larger and even more complex. To identify the key nodes in the network，under the unique industry background，i.e.，the power communication network is considered as the backbone of the grid communication network，a multi-indicator evaluation system is built based on factors such as the topology of the integrated power com⁃ munication network，communication service，and influences of power grid. Through the analytic hierarchy process，the subjective weights of each indicator are obtained，and the objective weights of each indicator are obtained by using the entropy method. Finally，the comprehensive weights of indicators are obtained by combining these two kinds of weights，and the importance of each node is determined according to the importance of each indicator and the corre⁃ sponding comprehensive weight. Simulation results show that compared with other algorithms，the evaluation indicators of the proposed algorithm are more comprehensive，and the weight distribution is more objective and reasonable. As a result，this algorithm can accurately identify the key nodes in the network and provide reference for ensuring the safe
电力通信网的关键节点辨识
电力通信网的关键节点辨识摘要：在智能电网中，电力通信网承载着控制电网运行的状态数据、调度数据和监控数据。
电力通信网和电网紧密耦合，电力通信网的规模逐渐增大，节点众多，拓扑复杂。
为了保证电力系统的稳定运行，需要识别出电力通信网的重要节点。
这些少量而重要的节点受到攻击后，可能会对整个电网的结构和功能造成毁灭性的打击。
因此，电力通信网络中节点的重要性评估一直是电力通信运维的重要工作之一，也受到研究者的广泛关注。
关键词：电力通信网；关键节点；辨识引言如今，随着智能电网的迅速发展，电力通信网络的规模和结构变得庞大而复杂。
电力通信网络是电力网络信息和通信的主干，而且越来越多地开展电力通信活动。
研究表明，在复杂网络中，某些关键节点故障可能导致整个网络崩溃。
作为一个特殊而复杂的网络，电力通信网络通过准确定位和保护电力通信网络中的关键节点，提高其抗攻击能力，在确保电力系统安全可靠地运行方面发挥着重要作用。
节点的重要性是识别网络中关键节点的重要标准。
目前对复杂网络节点重要性的研究主要基于基于节点附近域的排序方法和全局信息。
邻近顺序主要是度的中心、k壳分解等，其中度的中心根据节点的度大小来区分节点的重要性，但忽略了较低度桥梁节点的重要性，不能用相同度来区分同一节点的重要性；k壳分解也是如此，尽管时间的复杂性较低，但其结果不准确。
基于全局信息的节点排序主要基于最短路径，主要有点数法和节点收缩法。
根据节点之间最短路径的通过次数评估节点的重要性比接近方法更有效，但随着时间的推移，这种方法更为复杂，不适用于识别大型复杂网络中的关键节点。
传统上，主要基于网络拓扑的电力和通信网络节点重要性研究指标相对简单，在行业背景下研究较少。
1电力通信网节点重要度水平评价体系构建在确定电力通信网关键节点之前，有必要对电力通信网节点的重要性进行横向评价，但电力通信网节点中节点很多，每一指标都相关，因此有必要对每一指标进行分析。
但是，指标在选择过程中有更多的影响因素，主要包括不同的通信节点和不同的发电厂，影响了电网节点的影响程度。
基于博弈论-VIKOR算法的电力通信网关键节点辨识
2023年 / 第8期 物联网技术590 引 言电力系统的信息传输完全依赖于电力通信网。
电力通信网是由众多通信设备和链路组成的复杂网络结构，其中的关键节点失效后就会影响其他节点正常运行，甚至导致整个网络系统的崩溃。
因此，准确辨识出电力通信网的关键节点，并进行备份保护，可以降低网络运行风险[1-2]。
目前对于电力通信网节点重要性的研究有很多。
文献[3]通过收缩节点至网络进入稳定状态，用凝聚度作为评价指标衡量节点的重要性。
文献[4]重新定义了网络凝聚度并考虑了加权网络中各边的连接关系，兼顾节点自身重要性和节点连边特性，还以节点的拓扑属性作为评价指标，如节点度、介数、聚合系数等[5-6]，从物理层面的不同角度评价节点重要度。
但这些研究均使用单一评价指标得到节点重要度具有局限性。
综上所述，本文提出了基于博弈论-VIKOR 算法的电力通信网关键节点识别方法，从节点的拓扑信息、节点承载业务信息以及节点所在电网站点的影响3个方面构建多指标评价体系。
分别使用主观赋权的层次分析法以及客观赋权的熵权法并结合博弈论思想求解主客观权重的最优组合，再通过VIKOR 算法对各节点进行综合评价，得到节点重要度排序。
1 节点重要度评价指标体系构建电力通信网节点重要度评价体系如图1所示。
1.1 节点拓扑重要度定义1：度中心度（Degree Centrality ），节点i 的度中心度DC i 可表示为：DC i ik N =−1（1）式中：k i 为节点i 与其他节点的连边数量；N 为网络中节点数量，度中心度越大，节点重要性越高。
定义2：紧密中心度（Closeness Centrality ），节点i 的紧密中心度CC i 可表示为：CC i ijj NN d=−=∑11（2）式中，d ij 为节点i 到节点j 的最短距离，紧密中心度越大，节点重要性越高。
定义3：介数中心度（Betweenness Centrality ），节点i 的介数中心度BC i 可表示为：BC()()i jk i jkj i k VN N g g =−≠≠∈∑21 （3）式中：g jk 为网络中任意两节点j 和k 之间的最短路径总数；g jk (i )为经过节点i 的最短路径数，介数中心度越高，节点重要性越高。
电力通信网中基于网络汇聚度的节点重要性评价方法
３９电力通信网中基于网络汇聚度的节点重要性评价方法余江涛，陈兴（国网上海市电力公司信息通信公司，上海200122）摘要：首先给出了网络汇聚度的定义，并在此基础上设计了一种新的算法，用于评估电力通信网络中节点的重要度，该算法认为网络中将该节点收缩后网络汇聚度最大的节点即是最重要的节点。
该方法综合考虑了变电站的规模、链路带宽以及经过该节点最短路径。
最后和几种经典方法做了对比，实验分析表明该方法直观、有效。
关键词：电力通信；网络汇聚度；节点重要度中图分类号：TN915.01文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2016）08-0039-040引言近年来国家电网公司大力发展智能电网建设，支撑智能电网的通信业务也得到了较快的发展，通信业务的种类和数量也逐渐增多，随之而来的是日益复杂的通信网络拓扑结构。
电力通信网为电网的安全稳定运行起到重要的支撑作用。
研究表明，通信网络中不同节点有着不同的重要程度，在无标度网络中如果攻击6％的核心节点[4-5]，就能导致该网络处于瘫痪状态。
因此，如何确保电力通信网络安全稳定运行就成为一个重要课题。
国内外大量学者对无权网络的节点重要性指标做了大量的研究，出现了结合不同实际背景的节点重要性评价方法[6-10]。
王小光[1]等提出了一种基于介数影响矩阵的节点重要度评价方法，但是计算节点的介数非常复杂，而且还要记录最短路径的路线；Nardelli E [2]等提出来一种基于删除节点后图的生成树数目最小的方法来评价节点的重要度，但是这样会破坏网络的完整性，且会有许多“桥”上的节点重要度相同，这与实际情况不符；吴润泽[3]等提出了一种基于三角模融合的节点重要度评价方法，克服了单一指标的局限性，但是要应用于电力通信网络中还有局限性。
基于以上分析，本文提出了一个新的节点重要度评估方法，即假设所有节点均正常工作，将某一个节点相连的边收缩，如果收缩后该网络的汇聚程度越高，那么该节点的重要性就越高，该方法能够克服一般节点删除法的弊端，同时也不会增加网络的复杂程度。
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基于业务的电力通信网重要节点辨识
发表时间：2019-07-05T12:03:29.633Z 来源：《电力设备》2018年第36期作者：张云峰
[导读] 摘要：电力通信网作为电力系统的支撑网络，是电网二次系统不可或缺的组成部分，是专门服务于电力系统稳定运行的通信专网，负责传输维持电力系统稳定所需的业务信息，其安全稳定影响着电力系统运行的安全稳定。
(国网山西省电力公司太原供电公司山西太原 030012)
摘要：电力通信网作为电力系统的支撑网络，是电网二次系统不可或缺的组成部分，是专门服务于电力系统稳定运行的通信专网，负责传输维持电力系统稳定所需的业务信息，其安全稳定影响着电力系统运行的安全稳定。
同时也为电力系统的调度、生产、经营和管理以及保障电力系统的安全运行起到了重要作用。
随着经济的不断发展，电网规模的不断扩大，功能的不断增多，电力网络越来越依赖于信息通信系统对其进行监测控制，以保障其安全可靠运行。
关键词：电力通信网；重要节点；业务重要度
引言
电力通信网作为典型的复杂网络，具有复杂网络常见的无标度特性或小世界特性，当网络关键节点受到攻击时，网络鲁棒性将受到较大影响。
因此，辨识电力通信网的重要节点并采取相应保护措施十分必要。
由于电力通信网与电力网络的相互依存性，电力通信网的关键节点对整体电力网络的可靠性有较大影响。
文章提出一种基于电力通信网节点业务重要度和传输能力的节点重要度衡量指标。
通过构建电力通信网容量矩阵和网络业务联络矩阵计算节点各类业务流介数，将各类业务流介数与业务权重加权得到节点重要度评价指标。
该指标可应用于电力通信网规划阶段，解决了该阶段业务流量未知的问题，能够更加准确地辨识关键节点。
1电力通信网络模型的建立
本文主要通过拓扑层面与承载业务2方面对电力通信网的重要节点进行辨识。
因此，根据电力通信网连接模型构建合理的容量矩阵，根据节点间的业务往来构建合理业务分布矩阵是保证重要节点辨识有效性的前提。
1.1电力通信网链路容量矩阵
电力通信网节点类型包括设置在调度中心的调度中心节点，设置于变电站的变电站节点等。
同类型的节点可按电压等级进行区分，电压等级越高的站点，其通信节点也就越重要，影响力也就越大，比如500kV变电站影响力就大于220kV变电站。
因此不同类型的电力通信网节点，其所承载的业务种类不同，业务数量也就不同，与此节点相连的链路容量也就相对较大，因此在构建电力网连接模型时，应充分考虑其链路容量的不同，所构建的电力通信网。
1.2电力通信网业务分布矩阵
电力通信网承载着多种电力业务，不同类型电力节点所承载的电力业务种类不尽相同，每对电力节点间传输的电力业务也不相同。
如中调节点承载广域测量、调度自动化、变电站视频监测等业务，其与变电站之间链路相应传输此类业务信息，但中调节点不承载继电保护业务，其与变电站节点之间没有继电保护业务的交换。
而500kV变电站节点之间需要交换继电保护业务信息，500kV变电站节点之间链路上也因而会传输继电保护业务的信息。
2节点重要度衡量指标
电力通信网可以看成许多节点和链路的集合，根据电力通信网静态拓扑结构确定通信网对应的无向网络，确定网络中每个节点承担的负载业务信息，包括所执行业务的类型及数量。
复杂网络可以用G(V,E)来表示，其中G表示一个无向连通图，V为复杂网络中所有节点的集合，E为所有边的集合。
2.1节点静态重要度
将电力通信网抽象为无向连通图，那么可以根据网络拓扑中的节点收缩程度判断节点的凝聚度，而收缩后网络凝聚程度越高的节点越重要，因此可以用凝聚度来判断节点的静态重要性。
根据电力骨干网络的基本拓扑图，初始化该无向连通图的链路值，进而得到该无向连通图对应的加权邻接矩阵。
采用加权邻接矩阵根据经典的Dijkstra算法[18]得到节点对之间的最短路径，计算得到最短路径经过的链路个数，进而得到全网中每个节点对之间的最短路径的平均距离。
2.2节点业务重要度
静态重要度对节点重要度的衡量是从节点在网络中的位置以及连接情况等方面进行的，然而在实际的电力通信网结构中，节点都承担着关系电网安全的各种业务，包括线路继电保护、调度自动化以及变电站视频监控系统等，节点所承担的业务类型不同，对于电力通信网的安全运行影响也不同。
节点业务重要度是指某项业务发生中断或存在缺陷的情况对电网安全稳定运行的影响程度，业务重要度与影响程度成正相关，即影响程度越大，所对应的业务重要度越高。
因此提出将节点的业务重要度作为电力通信网节点重要度的衡量指标。
电力通信网节点以及节点所在链路所承担业务的功能各不相同，它们对通信通道的高可靠性和实时性要求也不一样，按照电力系统安全生产及需求特点，结合业务安全性以及传输实时可靠性的要求，需要综合评估业务运行对电力通信网节点重要度的影响，本文采用层次分析法计算不同业务的重要度。
2.3关键节点辨识方法
关键节点辨识方法的属性指标包含了节点的静态重要性以及业务重要性。
在电力通信网中，某一节点与网络中的其他节点连接的紧密程度越高，即节点的凝聚度越高，说明这个节点属于关键节点；另一方面，节点所在链路承担的业务量种类越多以及业务的重要度值越高，说明该节点越重要。
因此，将根据网络凝聚度得到的节点静态重要度、根据节点所承担的业务量种类以及数量所得到的节点业务重要度作为关键节点辨识的指标具有合理性。
与传统的复杂网络不同，作为特殊的电力通信网，从主观上可以判断业务重要度的指标权重要大于静态重要度的指标权重。
首先根据电力通信网的实际拓扑结构将其抽象为加权网络模型，再根据网络静态拓扑结构属性及各个节点收缩后凝聚度的变化得到节点的静态重要度，根据节点以及节点所在链路所承担业务的种类和数量确定节点的业务重要度，对于两个重要度评价指标的权重采用三标度层次分析法进行确定，最后根据节点的静态重要度和业务重要度及其对应的权重计算各节点的重要度。
节点重要度的值越大说明该节点越重要，计算得到节点重要度的值按从大到小的顺序排序，即可完成电力通信网的关键节点的辨识。
3实例分析
本文选取局部电力通信网对网络节点的重要度进行评估，其网络模型如图1所示。
其中1号节点为省级调度中心(中调)，13号节点为地
区调度中心(地调)，14号节点为220kV变电站，其余节点均为500kV变电站，其中节点2、5、8为汇聚节点。
图1某电力通信网局部网络模型
由于电力通信网承载着电力系统运行与管理各类信息的传输，其业务类型众多，本文仅选取较为重要的业务进行分析。
结语
对电力通信网的关键节点进行辨识时，不仅要考虑网络固有的静态拓扑结构，还应该从节点所承担业务的数量和种类进行评判。
通过计算网络业务流介数可以衡量节点对于某类业务的转发能力，从而可在一定程度上解决规划阶段各类业务流量未知的问题，同时也考虑了网络拓扑与节点所承载业务重要度对评估节点重要度准确性的影响。
本文提出的基于网络静态拓扑结构和节点业务量的电力通信网关键节点辨识方法，通过Matlab仿真实验以及数据分析，最终证明该方法能够完成对电力通信网的关键节点进行辨识，该方法能够准确区分网络拓扑中位置相似节点的重要度，克服一般算法只考虑网络拓扑特性这一单一评价指标的局限性。
该算法融合了节点在网络中的拓扑信息以及所承担的业务信息，能够充分反映出电力通信网这种特殊复杂网络的业务特性，适用于电力通信网关键节点的辨识。
参考文献:
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[3]霍雪松,裴培.基于调度数据网络技术的调度控制系统地区互备通信模式研究[J].电网与清洁能源,2016,32(5):47-50.。