电力通信网络风险计算模型及控制方法研究

In view of present problems of power communication network (PCN) risk management, which includes the lack of scientific and reasonable risk computation model, the wide differences of risk computation results and extensive risk control methods. We plans to research the computation models of the major elements of PCN risk in our project, including asset value, threat and vulnerability, based on the request of complex huge power grid. Then, the research of PCN risk computation model will be carried out. After that, our project will research the risk control methods from two aspects. The first, a cross risk impact model between PCN physical topology elements and logical topology elements will be created in order to control PCN risk by adjusting and configuring parameters of PCN physical topology elements. The second, two routing computation models will be researched, which includes an online routing computation model taking into account the feature of dynamic arriving requests and an offline routing computation model taking into account the feature of static request matrix in PCN planning or development. The project will research deeply on PCN risk computation and control, improving the risk defense level of PCN economically and effectively, and obtaining the corresponding key technology and patents in order to lay an important theoretical basis for the safe and reliable operation of power communication system.

针对目前电力通信网络风险计算缺乏科学合理的数学模型，风险计算结果千差万别，风险控制方法“粗放”的问题，本项目拟从复杂大电网对电力通信网络的需求出发，研究电力通信网络资产价值、威胁和脆弱性三大风险要素的计算模型，进而开展电力通信网络风险计算模型的研究。依据电力通信网络风险计算模型，从两个维度研究风险控制方法，包括：建立电力通信网络物理拓扑网元与逻辑拓扑网元之间的风险交叉影响模型，研究通过调整和配置物理拓扑网元参数来降低和控制逻辑拓扑网络风险的方法；研究动态业务到达情况下满足在线计算要求的路由计算模型，同时考虑电力通信网络规划需求，研究静态业务矩阵下，多目标离线路由计算模型。项目将在电力通信网络风险计算及控制方法若干理论问题上开展深入研究，经济有效地提高电力通信网络的风险抵御能力，并取得相应的核心技术和专利，为我国电力通信系统安全可靠运行奠定重要的理论基础。

本项目首先开展了电力通信网络（PCN）资产价值计算模型的研究，在研究中，将PCN从逻辑上分为三个层面，即业务层、传输层和物理拓扑层，然后分析了PCN节点各个层面上的重要度，并通过自适应系数和可信函数进行融合，形成综合重要度，客观全面的量化了节点失效对PCN的影响。考虑PCN与电网的耦合特性，构建了双网耦合模型。考虑电气拓扑特性和实际潮流分布特性，提出了电网节点重要度的计算方法，并将电网节点重要度带入到双网耦合模型之中，得到了PCN节点资产价值计算模型，提高了节点资产价值计算模型的科学性和全面性。考虑PCN未来发展趋势，提出了SDN网络架构下电力业务存在主备路由情况下的网络模型，并基于此网络提出了基于链路综合关联风险的链路重要度计算模型，用于量化链路的资产价值。最后将资产价值计算模型与安全事件发生模型相结合，得到了PCN的风险计算模型。项目研究的PCN风险计算模型可作为PCN优化和规划的科学依据，将有效提高PCN风险评估与计算的准确性。. 面向风险控制问题，提出了一种基于混沌搜索和人工免疫算法的实时路由算法，能够根据网络风险状况寻找最优业务路由，可以有效降低网络的运行风险。基于对骨干网规划的考虑，提出了一种多目标优化算法，为规划业务计算多个风险控制目标下的Pareto前端，为网络规划提供理论依据。从能源互联网和电力物联网发展趋势出发，并考虑电力无线传感器网络（PWSN）特点，提出了PWSN的多个能效指标，并通过DS证据理论进行融合，得到业务路由计算模型，该模型可提高数据传输的可靠性，降低网络能耗，延长网络寿命，并减小传输时延。针对无线可充电PWSN，提出了一种充电规划策略，进一步提高网络的运行寿命和数据传输的可靠性，降低电力物联网的传输风险。. 本项目的研究成果即考虑了现有网络的情况，也考虑了未来能源互联网和电力物联网发展带来的网络风险问题，可应用于现有网络优化和未来网络规划，为PCN发展和建设提供在风险控制方面有价值的参考和科学依据。