電力信息網(wǎng)絡(luò)脆弱性與仿真驗(yàn)證技術(shù)研究論文
【摘要】我們不斷深化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，使電網(wǎng)系統(tǒng)更加自動化，然而隨著電力信息網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷增大，它所承接的業(yè)務(wù)也持續(xù)增加。為保證電力信息網(wǎng)絡(luò)中信息的安全性，保密性、完整性和可用性，本文分析了電力網(wǎng)絡(luò)的脆弱性，研究了仿真驗(yàn)證技術(shù)。以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析思維為基礎(chǔ)，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)入手，在故障場景仿真推演，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及特征提取，電網(wǎng)的多維度管理維護(hù)等多個方面展開了研究。力求為我們電網(wǎng)的脆弱性分析提供系統(tǒng)化的支持，為仿真技術(shù)探索新的研究方向，保障我國電力信息網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性提供有力支撐。
【關(guān)鍵詞】電力信息網(wǎng)、脆弱性分析、仿真驗(yàn)證
1.電力信息通信網(wǎng)絡(luò)與拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)體與物理實(shí)體屬性映射機(jī)制
1.1拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)模擬電力信息網(wǎng)絡(luò)中具體實(shí)物機(jī)制的可靠性
拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，促進(jìn)了電力信息通信網(wǎng)絡(luò)的建立與完善。然而，拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)在電力信息網(wǎng)絡(luò)中模擬物理實(shí)物的映射機(jī)制及其結(jié)構(gòu)則非常巧妙。我們所說的電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮摂M，它的結(jié)構(gòu)實(shí)際上指的是電力信息通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個發(fā)電廠及其變電站，還有那些開關(guān)站的布局，以及那些用來連接它們的各個級別線路的連接方式。在大部分拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的發(fā)展初期，電網(wǎng)規(guī)模較小，無法切實(shí)的模擬物理實(shí)物。隨著拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷增大，尤其是互聯(lián)大電網(wǎng)的形成，電力信息網(wǎng)絡(luò)逐漸能夠有效的模擬物理實(shí)物，而物理實(shí)物本身的結(jié)構(gòu)則被弱化，于是電力信息網(wǎng)絡(luò)核心結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，以及它的設(shè)計(jì)變得尤為重要。電網(wǎng)互聯(lián)，這是全國電力發(fā)展的的客觀規(guī)律；拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的使用，則是世界電力發(fā)展的必然趨勢。對于如此龐大的電力信息網(wǎng)絡(luò)，電網(wǎng)拓?fù)涞姆绞郊敖Y(jié)構(gòu)，還有拓?fù)錁?gòu)造出的虛擬實(shí)體的可靠性，無疑直接決定著電力系統(tǒng)是否穩(wěn)定，電力信息的保密是否可靠，模擬出的實(shí)體是否逼真等等一系列的電力信息網(wǎng)絡(luò)的核心問題。
1.2研究不同的電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)淠M實(shí)物機(jī)制對于電網(wǎng)運(yùn)行減少風(fēng)險(xiǎn)的意義
隨著電網(wǎng)的發(fā)展，為了謀求更多經(jīng)濟(jì)上的效益，為了使系統(tǒng)運(yùn)行的更穩(wěn)定，用大電網(wǎng)拓?fù)淙〈诵‰娋W(wǎng)拓?fù)�。使用�?jīng)濟(jì)的大電網(wǎng)拓?fù)湎到y(tǒng)對物理實(shí)物進(jìn)行拓?fù)洌梢栽谧畲蟮?地理環(huán)境范圍內(nèi)，獲得最好的可利用能源，取代那些錯峰調(diào)峰、跨流域補(bǔ)償、互為備用等等一系列的聯(lián)網(wǎng)效益，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)拓?fù)鋵?shí)物時的靈活轉(zhuǎn)換，在更大范圍內(nèi)對物理實(shí)物的拓?fù)溥M(jìn)行優(yōu)化。研究電網(wǎng)拓?fù)淠M實(shí)物機(jī)制的脆弱性對于減小電網(wǎng)運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)有極大的意義。
2.多維度管理維護(hù)與性能監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫與仿真實(shí)景展示平臺軟硬件架構(gòu)
2.1電子力信息網(wǎng)絡(luò)的多維度管理維護(hù)
電力信息網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展，現(xiàn)有的單維度的管理和維護(hù)，已經(jīng)不能滿足電力信息網(wǎng)絡(luò)對速度和安全性的要求。電力信息安全運(yùn)行管理維護(hù)問題，隨著我國的電力產(chǎn)業(yè)體制的進(jìn)一步改革，以及所伴隨的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，一起發(fā)生了極為巨大的變化。這也導(dǎo)致了我們的電力產(chǎn)業(yè)整個行業(yè)的技術(shù)升級，以及機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我們針對那些廣域網(wǎng)，還有局域網(wǎng)，它們的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了深入研究�，F(xiàn)有的電力企業(yè)，它們在進(jìn)行一些數(shù)據(jù)的快速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程中，一般都是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，就已經(jīng)完成了整個平臺的，所有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入。從系統(tǒng)的底層維護(hù)確保數(shù)據(jù)的安全性和準(zhǔn)確性。
2.2性能監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫與仿真實(shí)景展示平臺軟硬件架構(gòu)
隨著我國電力工業(yè)不斷擴(kuò)張，其中中小型電廠的運(yùn)行模式逐漸地從以前的常規(guī)保護(hù)，以及人工控制，發(fā)展達(dá)到了現(xiàn)在的無人值班式遠(yuǎn)程控制，最終將會向系統(tǒng)地綜合自動化方向發(fā)展。由于大型變電站的電力檢測控制點(diǎn)更多，檢測數(shù)據(jù)量更大，數(shù)據(jù)保存時間更長等原因，我們從軟件的總體結(jié)構(gòu)中，可以輕松地發(fā)現(xiàn)，變電站整個的監(jiān)測系統(tǒng)，它的功能，全都是建立在信息數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上。現(xiàn)代市場競爭中，又在降低成本以及上市時間等方面對電廠提出了要求。許多的仿真實(shí)景展示平臺的架構(gòu)因此變得無可取代，并且正在發(fā)揮越來越重要的作用。仿真實(shí)景系統(tǒng)具有對硬件直接進(jìn)行控制的能力，仿真實(shí)景展示平臺對軟硬件架構(gòu)的要求都很高。首先，機(jī)群結(jié)構(gòu)需要具有統(tǒng)一的系統(tǒng)映像，因?yàn)橹挥羞@樣才能夠充分地利用單個PC中的計(jì)算資源。其次，軟硬件要有強(qiáng)大的計(jì)算能力，而且要使投資地風(fēng)險(xiǎn)減小。最后，要求軟硬件結(jié)構(gòu)靈活，并且可擴(kuò)展性強(qiáng)。這樣的結(jié)構(gòu)目前已被我們大量的計(jì)算機(jī)用戶以及那些科研院校所廣泛接受，這樣的架構(gòu)已經(jīng)成為高性能仿真實(shí)景領(lǐng)域的新思路。
3.網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)特征提取與仿真業(yè)務(wù)自動生成
3.1電力網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)
人們加強(qiáng)了對于電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的分析，電力網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)對于我們的現(xiàn)實(shí)生活具有極其重要的意義。電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)在不同地運(yùn)行條件（例如負(fù)荷水平，以及出力配置，還有系統(tǒng)接線等等)下，系統(tǒng)及其設(shè)備的工作狀況。從廣義來講，電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)只有兩種狀態(tài):正常狀態(tài)以及非正常狀態(tài)。為了有利于我們對電力網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行管理，在不同地運(yùn)行情況中，我們需要對電力網(wǎng)絡(luò)，它的狀態(tài)要進(jìn)行嚴(yán)格的分類，然而目前電力網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并沒有十分嚴(yán)格的定義，我們一般將電力網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)其劃分成五種:正常狀態(tài)，以及警戒狀態(tài)，還有緊急狀態(tài)，甚至是崩潰狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)，具體分類后我們將能更加妥善的對電力網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
3.2業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)特征提取與仿真業(yè)務(wù)自動生成
每個國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，它都時刻離不開統(tǒng)計(jì)信息，尤其是像電力這樣較為基礎(chǔ)的行業(yè)，電力作為每個國家能源穩(wěn)定供應(yīng)的前提保障，依據(jù)十分準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，政府能夠制定出適用于電力行業(yè)發(fā)展的完善規(guī)劃，無疑這對電力行業(yè)的發(fā)展起著無可取代的作用。當(dāng)前電力統(tǒng)計(jì)以及特征提取工作，還存在很多問題，主要是統(tǒng)計(jì)工作的完整體制仍然沒有形成，相關(guān)的保證措施不到位。對于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)仍然還有待進(jìn)一步進(jìn)行精確，統(tǒng)計(jì)及特征提取的速度有待進(jìn)一步提升。對于現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)工作觀念的更新，必須要明確我們是為了總結(jié)和提取出數(shù)據(jù)特征而統(tǒng)計(jì)。電力通信網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)工作，它的服務(wù)對象是政府，而服務(wù)目標(biāo)則是為我國的國民經(jīng)濟(jì)給予不同水平的的更加準(zhǔn)確的各種數(shù)據(jù)以及資料，也為我國政府的各種經(jīng)濟(jì)調(diào)控政策給予比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。除了向政府的統(tǒng)計(jì)部門供給精確的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)更加重要的是給企業(yè)管理層，給他們的決策提供更加科學(xué)可靠的數(shù)字依據(jù)。但是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及特征提取最重要的還是為廣大的人民群眾提供服務(wù)。電力網(wǎng)絡(luò)的仿真業(yè)務(wù)，也對電力網(wǎng)絡(luò)測試有很大的意義。當(dāng)今被廣泛應(yīng)用的仿真業(yè)務(wù)自動生成系統(tǒng)，已經(jīng)比較完備，自動生成出的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)對政府，企業(yè)，甚至個人都有較強(qiáng)的指導(dǎo)性作用。
4.網(wǎng)絡(luò)故障仿真場景輔助推演技術(shù)
電力網(wǎng)絡(luò)故障仿真場景輔助推演技術(shù)，它包含的范疇很廣泛，其中包含電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及開發(fā)的各個過程，可更加細(xì)致地分為系統(tǒng)級，還有電路級，以及物理級的系統(tǒng)。我們可以借助現(xiàn)代EDA技術(shù)，對電力通信網(wǎng)絡(luò)，使用系統(tǒng)性的故障仿真場景輔助推演技術(shù)，因此在使用仿真推演時，側(cè)重于更加綜合地應(yīng)用已學(xué)的知識，來設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的故障仿真推演。為了研究這些更為復(fù)雜的故障仿真技術(shù)，首先就要了解電力網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)環(huán)境，在早期故障仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了軟件更加高級的仿真功能。電力網(wǎng)絡(luò)故障場景仿真能否成功，不僅僅取決于電網(wǎng)的原理圖，以及元件模型它的仿真屬性的好壞，還取決于電力網(wǎng)絡(luò)的表層結(jié)構(gòu)以及故障仿真設(shè)置等�？傊�，電力網(wǎng)絡(luò)故障時有發(fā)生，為了降低它發(fā)生的頻率，我們急需建立并完善電網(wǎng)故障仿真系統(tǒng)，而該系統(tǒng)所使用的網(wǎng)絡(luò)故障仿真場景輔助推演技術(shù)仍然有待進(jìn)一步的提高，這也引起了許多專家及學(xué)者的重視。需要對電力網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的各種故障，進(jìn)行場景的仿真，還要通過這種仿真出的場景來輔助推演出電力網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生的整個過程，以此作為解決故障的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)依據(jù)，也對將來針對此類故障進(jìn)行防護(hù)有無可替代的意義。大力發(fā)展電網(wǎng)故障仿真技術(shù)不是我們的終極目的，終極目的是排除網(wǎng)絡(luò)中的時時故障，監(jiān)控電力網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，提高對于電網(wǎng)的管理能力，快速分析排查電網(wǎng)故障原因，并及時填補(bǔ)漏洞。
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