[發明專利]抵御隨機攻擊和蓄意網絡攻擊的智能配電網通信網絡規劃方法

有效

• 申請號: 201910268348.1
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN110048884B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 李雪;戚知婷;杜大軍;王瑞杰;李雯婷;付智強
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明提供一種抵御隨機攻擊和蓄意網絡攻擊的智能配電網通信網絡規劃方法，可避免由網絡攻擊引起的大范圍連鎖故障，實現的主要步驟包括：（1）增長一個新的節點，通過兩條邊和通信網絡兩個節點相連；（2）通過隨機攻擊和蓄意攻擊此通信網絡節點，去掉對應電力網絡的故障節點，計算潮流分布并剔除越限線路，再將電力網絡故障信息返回通信網絡尋找故障節點，重復此過程至連鎖故障停止；（3）計算電力網絡最大連通子圖數和通信網絡特征路徑變換量對應的適應度函數值并記錄，找出最好的連邊方式。重復（1）、（2）過程至節點增長結束。該方法的主要功能在于規劃中將通信網絡中的邊進行分配優化，防止黑客攻擊電力通信網絡引起的大停電事故。

技術領域

本發明涉及一種智能配電網通信網絡規劃方法，尤其是一種抵御隨機攻擊和蓄意網絡攻擊的智能配電網通信網絡規劃方法。

背景技術

隨著世界各國電力公司對智能電網的大力投入和研究，智能電網得到了蓬勃發展，作為智能電網重要組成部分與電力網絡一次網架相協調配合的通信信息系統在此背景下得到了極大的提升，其網絡安全問題在智能電網極速發展的前提下依然十分嚴峻。電力通信網絡不可避免接入外部網絡中，其與電力物理網絡耦合密切，由單一通信網絡引發的故障會演化為“通信-物理”級聯故障，加大了故障的破壞性和傳播性。因此，某些黑客為了破壞當地電力網絡，往往針對其通信網絡的脆弱性進行網絡攻擊來使得電力網絡癱瘓。

現有的配電網通信網絡的規劃研究，主要集中在通信站點選扯、鏈路部署等問題上。如以光纜投資成本和運營成本總成本最小為目標函數，以光纜的數量以及每根光纜的帶寬容量為約束，用混合整數規劃的方法進行求解，給出最優的光纜結構方案。或對廣域測量系統中傳感器進行選址規劃，以部署傳感器的總花費最小為優化目標函數，傳感器覆蓋范圍作為約束條件，求解出了經濟性最優的傳感器部署方案。方案中均未考慮網絡抵抗網絡攻擊的能力，使得通信網絡的網絡安全具有極大的安全隱患。

已有的對物理-通信網絡協同規劃研究中大致可分為兩類，一類屬于基于供電可靠性要求的配網通信網方式規劃。不同通信方式傳輸信息的可靠信、傳輸速率不同，而配電網的供電可靠性又與通信系統可靠性緊密相連，在供電可靠性要求高的地區，為了保證信息迅速準確的傳輸，應該選擇光纖作為主要通信方式，同時設置冗余的通信通道，在可靠性要求不高的地區加大無線通信的比率。另一類基于一次網架的配網通信網絡組網規劃，通信系統的建設應該以配電網一次網架結構和配電網地理信息為依據，最大限度的節省投資并提高通信系統的運行效率。例如，在人口密集的城市，配電網要求可靠性高，應盡可能選擇光纖通信保證通信的可靠性，同時光纜鋪設應與地下電纜的鋪設相協調。兩類協同規劃研究中都未考慮通信網絡與物理網絡的故障傳播范圍，在規劃后的網絡中一個小的故障很容易演化為一個大范圍的故障。

綜上所述，當前尚無一種配電網規劃方法在智能配電網通信網絡規劃中，很好的防御隨機攻擊和蓄意網絡攻擊造成的大范圍的停電事故，從而導致實際電網面臨潛在的安全風險。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種抵御隨機攻擊和蓄意網絡攻擊的智能配電網通信網絡規劃方法，其主要目的是為了在電力通信網絡中防止來自互聯網黑客對電力通信網絡的惡意攻擊引起大范圍連鎖故障，提高電力網絡安全性。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種抵御隨機攻擊和蓄意網絡攻擊的智能配電網通信網絡規劃方法，依據通信網絡和電力網絡之間的動耦合關系，建立網絡攻擊下智能配電網絡中的通信網絡規劃模型，并通過無標度網絡構造方法來解決此模型；在模型中通信網絡每條邊的確定，依據通信網絡受到攻擊，通信-電力網絡發生連鎖故障后，通信網絡特征路徑長度和物理網絡最大連通子圖數進行判別，并在物理網絡中，通過潮流計算來判斷電力網絡的隱形故障。

本方法包括以下步驟：

步驟一，給定由IEEE-14節點生成的初始物理網絡和3節點的初始通信網絡；