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。同样，将通信场站抽象为节点，光纤传输线路抽象描述为支路，将通信系统简化为一个无向无权的网络，对一个有N个节点的通信网，构造连接矩阵AC=(ac，ij)N×N，当i=j时，表示节点本身，ac，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，ac，ij=0，若两节点间有链路相连，ac，ij=1。
2评价指标体系构建
2.1电力系统层节点重要度评价体系
构建的电力系统层节点重要度评价体系设基于图论的方法，构建电力网网络拓扑图，G=(V，E)设为网络的拓扑结构，其中，V={v1，v2，…，vn}是网络节点集，V=n;E={e1，e2，…，em}是网络无向链路集，E=m。(1)度中心度。测量网络中某节点与所有其他节点相联系的程度，度中心度越高，节点越重要。定义节点i与其他节点直接相关联的边数为ki，则节点i的度中心度CDi可表示为CDi=ki/(n－1)(1)(2)紧密中心度。紧密中心度反映网络中某节点与其他节点之间的接近程度，紧密中心度越大，表明节点越处于网络的中心位置，节点越重要。(3)中介中心度。中介中心度是以经过网络中某个节点的最短路径数目刻画节点重要性的指标。网络中其他节点在通信时经过该节点的次数越多，则该节点越重要，因此，中介中心度越高，节点越重要。(4)节点类型。节点类型指电力站点类型，包括发电厂，不同等级变电站等。采用专家打分法，赋予不同节点类型不同的相对影响力值。(5)节点容量。节点容量用视在功率标幺值表示。
2.2电力系统层链路重要度评价体系
构建的电力系统层链路重要度评价体系(1)线路阻抗。本文采用线路单位阻抗，取单位阻抗的倒数，将其转换成效益型指标，即数值越大越好的指标。(2)传送功率。线路的传送功率用视在功率表示，设线路传输的有功功率为P，线路传输的无功功率为Q，则传送功率S可用式计算:S=P2+Q槡2(3)电压等级。电压等级指链路电压等级。
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2.3通信系统层节点重要度评价体系
构建的通信系统层节点重要度评价体系其中，度中心度，紧密中心度，中介中心度，定义同电力系统层。(1)节点类型。节点类型指通信节点所处电网站点类型，包括调度中心、不同等级变电站、发电厂等。本文采用专家打分方法，赋予不同类型的通信节点影响力值。对不同类型节点赋值情况如下:500kV变电站5分，省级调度中心(以下简称“省调”)4分，220kV变电站3分，地区调度中心(以下简称“地调”)2分，110kV变电站1分。(2)节点流量。由于节点流量并非固定值，因此根据历史数据，将不同节点平均流量划分等级，为方便量化，等级不同评分不同。
3电力通信网关键环节识别
3.1计算权重向量
采用将熵权法和层次分析法结合的综合权重确定方法。层次分析法采用专家打分的方法，将评价指标的重要性进行两两比较，构造比较判别矩阵，计算出主观权重向量，并进行一致性检验，熵权法是根据各指标所包含的信息量的大小来确定指标权重的客观赋权法。
3.2电网关联度的通信节点重要度计算由于电力节点和通信节点并非一一对应，因此在数量上可能不一致，有可能出现一个通信节点对应多个电力节点的情况。若通信节点对应一个电力节点，则节点电网关联度即为该电力节点的重要度值是电力节j的重要度。
3.3考虑电网关联度的通信链路重要度计算
由于通信链路与电力链路不是一一对应，本文定义链路电网关联度。若与某通信链路两端节点相连的电力节点间有直接相连的链路，则该链路的电网关联度即为这条电力链路的重要度值若与某通信链路两端节点相连的电力节点间没有直接相连的链路，则选择节点间的最短路径，将最短路径经过的所有链路等效成一条路径，链路电网关联度是最短路径经过所有链路的重要度的乘积。
3.4计算相对贴近度
基于加权规范化矩阵Y，计算指标j的正负理想解。所谓的正理想解就是某一个指标中最优值，反之就是负理想解。正理想解:Fj+={maxi∈L(yi1，…，yiM)}={ymax1，…，ymaxM}负理想解:Fj－={mini∈L(yi1，…，yiM)}={ymin1，…，ymin}式中L={1，…，N}。计算评价体系中各指标值与正负理想值之间的欧式距离。到正理想解的距离:D+i=∑Mj=1(yij－ymaxj)槡2，i=1，2，…N到负理想解的距离:D－i=∑Mj=1(yij－yminj)槡2，i=1，2，…N每个节点或链路的相对贴近度:Zi=D－i/(D+i+D－i)，i=1，2，…N(节点或链路的相对贴近度即为节点或链路的重要度。由前文的评价体系，可以分别计算出电力系统层每个节点的重要度zpi，每条链路的重要度zp(i，j);通信系统层每个节点的重要度zci，每条链路的重要度。
结语
本文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，相对于以往的方法，该方法综合了电力通信网自身因素和电网关联度，使得评价结果更具合理性。此外，该方法具有很好的扩展性，通过评价指标体系的完善，可以使得评价结果更为科学。本文提出的方法具有较大的应用价值，可依据电力通信网节点和链路的重要度，对其重要性进行排序，从而识别出关键节点和关键链路。对这些关键节点或链路重点监测，对于预防较大事故的发生有重要意义，同时，还可以对关键节点和链路采取保护策略，以提高电力通信网的鲁棒性。此外，在电力通信网关键环节识别的基础上，可以进一步对电力通信网脆弱性进行研究，这也是本文下一步研究的方向。
参考文献:
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论文作者:梁跃
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/21
标签：节点论文; 链路论文; 通信网论文; 电力论文; 电网论文; 通信论文; 评价体系论文; 《电力设备》2018年第14期论文;