试论复杂网络理论下电力通信网拓扑脆弱性的分析及对策

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电力通信网的脆弱性分析及对策研究

Special Technology专题技术DCW87数字通信世界2020.081 电力通信网的安全隐患电力通信网在运行过程中是否可靠能够影响到电力系统的正常运行，电力通信网在运行期间需要面对的安全隐患有很多，无论是外部环境因素还是电力网络内部存在的风险都会对电力通信网的正常运行带来隐患，而脆弱性也是其中的隐患之一。

在电力通信网的运行过程中，如果其脆弱性非常高，则电力通信网运行时的稳定性、可靠性都会受到很大的影响。

因此，为了保证电力通信网的正常运行，就要更加重视电力通信网的脆弱性，从而将电力通信网的安全风险降到最低。

2 电力通信网的脆弱性分析通常情况下，电力通信网的脆弱性分析便是对电力通信网进行的一次全方位检查。

通过对电力通信网进行脆弱性分析能够找出电力通信网中当前存在的种种安全隐患，安全隐患解决之后就可以让电力通信网的运行变得更加稳定、流畅。

在电力通信网的脆弱性分析过程中，所有能够导致系统出现损失的部分都可以归纳为脆弱部分，而引发系统出现损失的关键点便是电力通信网中的脆弱点，这些脆弱点就是脆弱性分析中的主要部分。

2.1 结构性脆弱电力通信网中的脆弱性所包含的种类有很多，并不只与电力通信网络的运行状态有关联，还与电力通信网络中的网络结构有着非常紧密的联系。

结构性脆弱的分析需要通过观察网络拓扑结构在设计过程中的合理性以及网络边界连接的安全性能等来进行综合分析。

在电力通信网中，其结构的特性属于固定属性，如果电力通信网在设计时明确了其网络结构，则外界的各种因素就无法让电力通信网中的网络结构再次发生改变。

在实际运行过程中，因为网络结构相对比较复杂，所以很少见到提前规划完毕的网络拓扑结构，通常情况下，在规划网络拓扑结构时需要根据电网的实际需求来进行合理调整，这种方式由于规划时间相对较短，所以很容易导致在运行过程中出现网络结构不合理等问题，所以电力通信网的结构性脆弱分析非常重要[1]。

2.2 物理脆弱性在电力通信网中，物理脆弱性通常指的是在网络基础设施中所存在的一些脆弱性问题。

基于复杂网络理论的电力网络线路脆弱性分析

图1 网络拓扑模型与随机性的关系图2 简化的电力系统网络2 复杂网络理论简介2.1 复杂网络拓扑特征参数复杂网络研究中几个特征参数定义如下：（1）节点度数D。

节点度数是指连接节点的边的表达公式为：(),,1L1∈≠=−∑iji j G i jdN N图3 IEEE 118节点系统2.2 电力系统复杂网络模型用复杂网络理论思想来研究电力网络特性，先要将电力网络简化为拓扑模型。

在建模中，发电机，母线和负载可以被简化为节点，连接节点的传输线可以被建模为边。

基于复杂网络理论的基础上，将电力网络模拟为一个连接矩阵E={e ij}。

假设G=(V,E)是一个具有n个节点和k条边的网络，定义网络连通性为邻接矩阵E，链接矩阵元素为e ij。

如果节点i和节点j之间链接，那么e ij=1，表示线路正常工作。

如果i和j之间没有线路链接，那么e ij=0。

电力系统的电功率主要通过电力网络传输。

电功率的传输将通过电网的最有效的路径或最短路径。

在电力网络中，最短路径被称为中介线。

如果移除这条高效率的链接，电力网络上的平均路径可能会显著增加，导致电力系统效率下降。

因此，中介线可用于识别网络中的从公式4可看出的功率与该线的电抗成反比，没有考虑线路两端节点的相角和电压图4 IEEE118节点系统在随机攻击和蓄意攻击后的网络效率Publications of the Mathematical Institute of the Hungarian Academy of Sciences, no. 5, pp. 17-61 , 1960.[2]D. J. Watts and S. H. Strogatz , "Collective dynamics of 'small-world'networks," Nature, vol.[3]D. J. Watts, Small Worlds: The Dynamics of Networks between Order and Randomness .[4]V. Latora and M. Marchiori , "Efficient behaviour of small-world networks," Phys. Rev. uu..。

电力通信网脆弱性分析研究

电力通信网脆弱性分析研究作者：王海滨黄晶晶王伟吕婧来源：《世界家苑·学术》2018年第06期摘要：随着我国电力线路建设突飞猛进的发展，对于电力通信网络的发展来说既是机遇，同时也是挑战，如果在实际投入运行过程中，电力通信网络发生故障，就会造成大规模的电力通信的瘫痪，对人们的生活造成了很大的影响，所以提高电力通信网络运行的安全，可以保障电力通信网络处在良好的运行状态。

关键词：电力通信网；脆弱性；分析1 确定电力通信网络脆弱性测量指标及其评估根据电力通信网络的当前基本特点，有必要准确定位其指标的脆弱性。

电力通信网络评估中存在许多漏洞，例如最短路径、程度、程度分布、集群系数、模块数量等，因此电力通信网络漏洞必须全面，详细分析。

其中：聚类系数，节点度分布，聚类系数，节点数分布均为测量电力通信网络的重要指标。

通过对这些参数的有效分析和保修，再加上电力通信网络结构的结构，然后根据对电力通信网络的脆弱性分析，计算性能函数的相应变化。

在业务连通性之后，便可更全面，更准确地分析了电力通信网络的脆弱性。

2 电力通信网络脆弱性仿真要求电力企业了解电力通信网络的基本特征，根据以前确定的电力通信网络漏洞测量指标，建立电力通信网络业务层漏洞模型，设计单元故障模型，脆弱性分析需求网络模型，并在不同的情况下对电力通信网络的脆弱性进行描述和分析。

之后，可以根据网络仿真对电力通信网络的脆弱性进行分析。

例如，您可以选择节点，线路，然后从电力通信网络传输节点或线路，以降低网络的性能。

然后，根据网络性能的程度，选择节点的脆弱性，最后通过对系统的分析来识别故障，并最终找到有针对性的策略。

此外，电力网络的脆弱性也可以模拟仿真分析，在故意攻击和随机攻击模式下，这些攻击节点将丢失，最终导致网络瓦解。

实验表明，随机攻击和故意攻击比较，发现故意攻击电力通信网络的脆弱性使网络性能的影响更加明显。

3 脆弱性的分析方法研究脆弱性这一概念涉及到诸多领域，但据记载是最早起源于对自然灾害的研究。

基于复杂网络理论的电网脆弱性研究述评

议把传统分析与复杂网络相结合，建立更符合电网运行的模型。
关键词：大停电事故；复杂网络；自组织Ｉ临界性；连锁故障模型；脆弱性
中图分类号：Ｔ１Ｍ７１文献标志码：Ａ文章编号：１０—９ｘ（（１１－０３０７２０２））２０２ —６１
ＶｕｎｅａｉｉｙＡｎｌｓｓｏｗｅｉｓｄｏｍｐｌｘＮｅｗｏｋＴｈｅｒｌｒｂｌｔａｙｉｆＰｏｒＧｒｄＢａｅｎＣｏｅｔｒｏｙ
ＧＵＯａＥＮＧａ－ａｇ，ＷＡＮＧｎ — ｕ２Ｃｈｏ，ＰＸｉｎｇｎ２Ｘｉｇｈａ，ＰＥＮａ－ａＸｉｏｎ２（．Ｇｕｎｚｏｕ１ａｇｈｕＰｍｐｄＳｏａｅＰｗｅｌｎ，Ｇｕｎｚｏ，Ｇｕｎｄｎ１９０，Ｃｈｎ；２ｅｔｒｇｏｒＰａｔａｇｈｕａｇｏｇ５０５ｉａ．ＤｅａｔｎｆＥｌｃｒｃｌＥｎｉｐｒｍｅｔｏｅｔｉａｇ —
ａｄｉｉｓｇｅｔｄｔａｒｄｔｏａｎｌｓｅｃｍｂｎｄｗｉｏｎｔｓｕｇｓｅｈｔｔａｉｉｎｌａａｙｉｂｏｓｉｅｔｃｍｐｅｅｗｏｋｔｅｒｏｅｔｂｉｄｅｈｔｉｍｏｅｆｖｒ — ｈｌｘｎｔｒｈｏｙｔｓａｌｈｍｏｌｔａｓｓｒａｏａｂｅｔｐｒｔｎｏｏｒｇｉ．ｌｏｏｅａｉｆｐｗｅｒｄｏ
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基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析研究

Telecom Power Technology运营维护技术基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析研究孙睿（中通服网盈科技有限公司淮安分公司，江苏基于电力通信网在现代电力系统中的核心作用，文章深入分析了其网络拓扑结构特性及在不同攻击和故障模式下的脆弱性。

研究先通过构建数学模型，分析电力通信网的小世界和无标度特性，进而探讨了网络的度分布、节点脆弱性及故障模式。

在此基础上，文章提出了针对性的保护策略，如对高度数节点的保护、低度数节点的加边旨在增强网络的抗攻击能力和提升其稳定性。

结果显示所提出的措施能显著提高电力通信网的健壮性和效率。

本研究不仅为电力通信网络的脆弱性分析提供了理论基础，也为网络的优化和保护提供了实践指导，对于保障电力系统的稳定运行具有重要意义。

复杂网络理论；电力通信网；脆弱性分析；网络拓扑Research on Vulnerability Analysis of Power Communication Network Based on ComplexNetwork TheorySUN Rui(Zhongtong Service Wangying Technology Co., Ltd., Huai’an Branch, Huai 2024年3月10日第41卷第5期229 Telecom Power TechnologyMar. 10, 2024, Vol.41 No.5孙睿：基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析研究节点数、攻击后的有效节点数。

在忽略电力通信网故障的前提下，需要评估与分析通信关系，并综合分析通信传输过程，从而保证业务处理水平。

电力通信网的脆弱性评估与分析中，为制订有效的评估机制，需要利用皮尔森相关系数对电力通信网中的节点数量和通信介质等进行评估与检验，具体的计算公式为ii 1D-B 22ii11Ni NNi i k k B B k k B B ρ=== −−=−−∑∑∑ （3）式中：k i 为节点i 的度数；B i 为节点i 的介数；〈k 〉为电力网络的平均度数；〈B 〉为网络的平均介数。

基于复杂网络理论的电力通信网拓扑脆弱性分析及对策研究

基于复杂网络理论的电力通信网拓扑脆弱性分析及对策研究发布时间：2021-11-09T22:42:58.397Z 来源：《福光技术》2021年17期作者：盖美娇[导读] 随着目前电网的加速发展，市场对于电网通信要求不断提升，通信出现问题，必然会影响电网的安全、稳定。

广西电网有限责任公司钦州供电局535000摘要：随着目前电网的加速发展，市场对于电网通信要求不断提升，通信出现问题，必然会影响电网的安全、稳定。

因此，开展对电力系统的电力通信网脆弱性研究，是提升电网通信安全，强化电网结构稳定性的需要。

本文以复杂网络理论为基础，研究电力通信网的脆弱性。

研究首先分析了电力通信网的安全风险所在，介绍电力通信网脆弱性的特点，再分析复杂电网理论下的电力通信网拓扑脆弱性分析对策，为提升电力通信网安全提供一些思路。

关键词：复杂网络结构理论；电力通信网；拓扑；脆弱性1.电力通信网安全风险要确保电力系统的安全有序运营，关键是要确保电力通信网络稳定性和可靠性。

在造成电力系统风险的众多因素中，电力通信网络是主要原因之一。

电力通信网络本身就存在一定的脆弱性，加上外部环境以及电力系统的其他安全威胁，导致电力通信网络更加脆弱，存在诸多风险因素[1]。

这种脆弱性会影响电力系统网络的质量，也会导致电力通信网络风险加大。

在电力通信网络中，其阻垢脆弱的话，就会造成网络安全性和稳定性得不到保证。

一般在电力通信网络管理中，需要强化通信安全工作。

随着目前电力通信的应用不断增多，电力通信安全也需要更多的保护。

所以，电力通信网络信息保密性以及访问安全性是亟待解决的问题。

针对电力通信网络安全风险评估中，需要重点把握网络漏洞问题，提升操作准确性。

2.脆弱性的特点电力通信网络中，安全漏洞是主要风险之一，也是导致电力通信网络脆弱性的重要因素之一，这些漏洞就是系统本身的弱点和问题，这种系统在面对外部攻击、威胁等情况下自身反应性和保护性不足，不能有效应对这些问题。

电力通信网脆弱性分析_1

电力通信网脆弱性分析发布时间：2021-06-24T06:30:41.771Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第6期作者：张岩[导读] 网络脆弱性作为网络可靠性网络脆弱性作为网络可靠性的一种有效测度，通过网络在遭受攻击时性能的下降程度，反映了网络在拓扑、流量分布、路由等方面的合理性。

的一种有效测度，通过网络在遭受攻击时性能的下降程度，反映了网络在拓扑、流量分布、路由等方面的合理性。

内蒙古电力（集团）有限公司锡林郭勒电业局内蒙古锡林浩特 026000摘要：很多现代化城市都在进行智能电网改造工作,在改造智能电网期间,工作人员需要对电力通信网体系加以改造,使其能够与智能电网的应用需求保持契合.而在实际的电力通信网系统建设工作中,该系统的脆弱性问题导致智能电网也出现了一系列应用问题,本文根据对当前使用的电力通信网的了解,探索对其存在的脆弱性问题,并给出应对建议。

关键词：电力通信网；网络脆弱性；信息熵0引言网络脆弱性作为网络可靠性的一种有效测度，通过网络在遭受攻击时性能的下降程度，反映了网络在拓扑、流量分布、路由等方面的合理性。

已有的用来评价网络脆弱性的指标。

传统的网络脆弱性分析大多基于物理层拓扑或传输层流量，很少考虑网络中传输业务的类别和特征。

电力通信网中传输的是对电力生产和运行影响程度不一的电力业务，仅从物理层和传输层去分析电力通信网的脆弱性不能准确反映出电力通信网网络单元失效后对电网造成的损失，因此，有必要将网络的业务层考虑进来，对电力通信网脆弱性进行跨层的综合性评价。

1、脆弱性的基本概念及特点在系统的安全观点中，脆弱性是指存在于一个系统内的弱点或缺陷，系统对一个特定的威胁攻击或危险事件的敏感性，或进行攻击的威胁作用的可能性。

脆弱性指标和其他指标是有根本性的区别的。

一般来说，系统安全性的衡量方法有可靠性计算、抗毁性计算以及有效性计算。

所谓可靠性指的就是系统在一定时间内充分实现某些功能的能力。

基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析

基于复杂网络理论的电力通信网脆弱性分析摘要：电力通信网络的构建对于电力系统的整体运行有积极的影响，所以在实践中需要关注电力通信网络的建设。

从目前的分析来看，电力通信网络在运行的过程中会出现各种类型的问题，而这种问题的出现与网络不同程度的脆弱性表现有显著的关系。

简单来讲，电力通信网络的脆弱性影响着网络构建的科学与安全，也影响着网络运行的稳定和持续，所以在实践中积极分析相关的问题有突出的现实意义。

文章基于复杂网络理论对电力通信网脆弱性进行具体分析，旨在为实践问题的解决提供帮助与指导。

关键词：复杂网络理论；电力通信网；脆弱性电力通信网络对于电力系统运行稳定、安全有重要的影响，所以在实践中关注电力通信网的具体运行状态等有突出的现实意义。

就目前掌握的资料来看，电力通信网在运行实践中会表现出不同程度或者是不同侧重的脆弱性，网络脆弱性影响了网络的具体运行，所以在实践中积极的分析此问题，并就问题的具体解决做讨论有突出的现实价值。

总的来讲，基于复杂网络理论对电力通信网的脆弱进行全面的分析，并就脆弱性问题的预防和解决进行讨论对于实践而言有突出的现实价值。

一、复杂网络理论要基于复杂网络理论对电力通信网的脆弱性进行分析，需要对复杂网络理论进行全面的分析与了解。

从概念分析来看，所谓的复杂网络具体指的是对复杂系统的抽象和描述方式[1]。

就具体的分析来看，任何包含大量组成单元（或子系统）的复杂系统，当把构成单元抽象成节点、单元之间的相互关系抽象为边时，都可以当作复杂网络来研究。

就目前的分析来看，复杂网络是研究复杂系统的一种角度和方法，它关注系统中个体相互关联作用的拓扑结构，是理解复杂系统性质和功能的基础。

就复杂网络的具体分析利用来看，其使用最为突出的两个模型是小世界模型和无标度模型。

小世界网络说的是任意两个节点都很近，比如说社会网中的人与人之间距离很近，还有个六度分离理论，所以说可以用来研究社会网。

无标度模型(下图）说的是网络中的节点重要度是不一样的，真所谓富者更富，网络中存在少数非常重要的节点，无标度网络可以用来研究病毒的传播等[2]。

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试论复杂网络理论下电力通信网拓扑脆弱性的分析及对策
发表时间：2018-05-14T17:28:03.413Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：范雄飞温丽萍范鹏飞刘亚珍[导读] 摘要：随着电力系统的不断完善，电力通信网络铺设范围越来越大，网络故障时常发生，即为人们提供用电方便的同时，增加了用电风险。

（1.内蒙古电力（集团）有限责任公司培训中心 010021；2.内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电局 010020；3.国网内蒙古东部电力有限公司信息通信分公司 010010；4.国网内蒙古东部电力有限公司信息通信分公司 010010）摘要：随着电力系统的不断完善，电力通信网络铺设范围越来越大，网络故障时常发生，即为人们提供用电方便的同时，增加了用电风险。

要想提高电网系统在复杂网络环境运行的安全性，这时工作人员应具体掌握拓扑脆弱点，并制定有效的解决对策，全面提高电网可靠性和稳定性。

关键词：复杂网络；电力通信网；脆弱性；对策
前言：近年来，相关研究学者以复杂网络理论为基础，高度关注电网结构脆弱性问题，并提出问题处理的有效措施。

目前，这一探究活动仍在进行，为了在短时间内更好的改善电网结构，全面掌握拓扑特点，本文展开相关性分析，希望能为工作人员提供借鉴，将适用性策略具体应用到电力通信网络运行实际。

1常见安全风险及电网拓扑脆弱性介绍
现如今，社会正向智能化趋势发展，电力通信网在这一时代背景中要想提高通信质量，大大降低安全风险，应首先对潜在风险全面预测，并顺利解决脆弱性问题，这能全面提高电力通信网的安全性和可靠性。

由于先进信息技术不断发展，安全问题越来越突出，安全保护范围也会随之扩大，人们高度关注信息安全性问题以及链接访问安全性问题，因此，应全面预测安全隐患，具体分析电网拓脆弱性特点，确保针对性操作能够将现实问题、潜在问题具体解决。

电网拓扑脆弱性问题处理的过程中，应首先掌握脆弱性标准，并具体掌握影响表现以及影响范围，确保电力通信网络安全风险处理后，大大提升系统可靠性、有效性，避免通信环节受到不利影响。

其中，脆弱性问题常以两种思路进行研究，第一种思路即从复杂网络理论这一角度出发，典型结构主要有网状和双星型，以网络效率为切入点，具体分析电网脆弱性；第二种思路即以通信业务为切入点，解决脆弱性问题的有效方法即频繁更新设备、短时间内定位故障、完善安全评估系统，这也是改善通信网结构、增强网络鲁棒性的基本途径。

本文以复杂网络理论为基础，全面掌握电力通信网络结构及组成特点，具体分析拓扑脆弱性，并提出针对性的解决对策，希望能够取得良好的分析效果，提高解决策略适用性。

2具体分析
以往电网网络模型构建的过程中仅从拓扑结构出发，最终构建完成的拓扑模型进行电网脆弱性分析时，所得到的分析结果较片面，并且结果准确性得不到保障。

本文以复杂网络理论为出发点，重新构建拓扑模型，全面评估电网脆弱性，具体介绍如下。

2.1边权重——混合测度
分析加权网络模型，有功功率乘以线路阻抗即有功功率贡献，电网分解加权网络细分为有功类型和无功类型两种，这为功率平衡问题研究起到了基础性作用。

其中，线路阻抗主要用来分析线路材料以及线路长短，现如今普遍应用混合电网拓扑建模法（如图1），这一方法在电特点分析方面存在不足，进而影响耦合关系构建效果[1]。

参考文献：
[1]周雨涛.论述电力通信网的脆弱性分析及对策[J].信息通信，2017（11）：207-208.
[2]刘涤尘，冀星沛，王波.基于复杂网络理论的电力通信网拓扑脆弱性分析及对策[J].电网技术，2015，39（12）：3615-3621.
[3]秦铭爽，段宏霖，苏刚.基于复杂网络理论的电力通信网拓扑脆弱性分析及对策[J].科学与信息化，2017（26）.
[4]刘涤尘，冀星沛，陈果.基于复杂网络理论的电力通信网加边保护策略[J].电力自动化设备，2016，36（10）：121-126.
[5]梅丹，王公宝，胡伟文.基于复杂网络理论的电力系统脆弱性研究概述[J].电子设计工程，2014，22（6）：190-192.。