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1、电力系统网络安全分析,谢利民 D200977488,电力系统网络带给人们生活最糟糕的影响停电,北美2003年大停电，影响了大约5000万人的生活,。,同样在2003年九月，意大利大面积停电事故，造成5500万人的生活受到影响,那么引起停电的原因是什么呢,电力设备故障 人为操作失误 恶意网络攻击 自然灾害影响 原因多多,电力系统真的那么脆弱吗,要想回答这个问题得考虑几个问题 首先，得知道什么是电力系统的脆弱性 其次，如何分析电力系统的脆弱性 最后才能得出答案,电力系统脆弱性的定义（vulnerability）,Vulnerability is the collection of properti
2、es of an infrastructure system that may weaken or limit its ability to maintain its intended function, or provide its intended services, when exposed to threats and hazards that originate both within and outside of the boundaries of the system.,脆弱性的分析方法,定性分析 很多文献都给出了指导原则或罗列出了详细的电力设备增强可靠性的措施清单 定量分析 统
3、计分析 理论模型 专家意见 三种方法并不独立，可结合起来使用,这里主要针对定量分析方法中的前二者进行粗略的讨论，也就是对统计分析和理论模型进行概要的论述,首先，利用统计分析的方法进行探讨,既然要定量的分析,那么首先做的就是对目标进行量化，这里的目标指的是系统的脆弱性vunerability of system,那么如何进行量化呢,Definition 2: The vulnerability of an infrastructure system is the probability that the negative societal consequences of a disturbanc
4、e Q are larger than some value q, during a given period of time 0,t and for large q, i.e., PQ(t)q.,对于这个定义所存在的问题,Q怎么选定呢，针对电力系统而言，Q反应什么样的性能指标。 Q的概率分布又如何呢 如果解决了以上两个问题，就能够利用统计分析的方法来定量的分析脆弱性了,第一个问题：Q能取什么样的值呢,功率损耗 恢复时间 受影响的人数 干扰原因的数目 损耗的能量 以上各量均与电力系统的脆弱性成正比,为什么选以上的性能参数呢? 以上性能参数可以使得对脆弱性的评估与电力系统自身的性能指标建立直接的
5、联系。,第二个问题：Q所服从的概率分布,以功率损耗为例 功率损耗服从泊松过程 设功率损耗记为N(t),N (t); t 0, N(t) P o().,以上分析的意义,以上两个问题都解决了之后，就可以得出由于某个干扰所造成的脆弱性。并可以得出哪些干扰造成的脆弱性后果最严重。 据此，可以为决策者提供必要的帮助，当遇到不同干扰时，如果做出优先处理的选择。,接下来,数学模型的方法,数学模型的方法有很多种，如神经网络，粗糙集的方法，为何这里只介绍图论呢？ 之所以使用的图论的原因 图论可以较好的表达电力系统网络的拓扑结构 图论的分析方法比较健全 图论的得出的结果更直观 ,使用图论的分析方法要达到的目标,研
6、究的是结构对脆弱性的影响 不同的结构（改变网络结构）对脆弱性造成的影响,改变网络结构的方式,1、随机去除某个顶点，对应着error tolerance 2、有目的去除某个顶点，对应着attack tolerance,模型化方法的结论,1、当顶点有意去除时比随机去除时 系统性能下降要快，也就是说对于恶意进行的攻击而言，网络的脆弱性下降的更多。 2、随机去除顶点对网络的影响 3、有意去除顶点对网络的影响 无论是随机还是有意都会对网络性能造成很坏的影响。 4、不同的网络所受的影响也是有区别的。,利用图论作为研究的优缺点,优点：模型简单，可以简单直观给出网络模型的性能分析，针对某一类网络可以给出不错的
7、结果 缺点：模型不够准确，不足以完全描述现实模型，图论对很多电力网络系统的性能分析不够完整，不能和实际决策建立直接的关系,综述,二种分析方法的的评价 前者有助于决策的实施，利用数据更具说服力；后者针对网络结构对脆弱性的影响给予了必要的分析，对电力系统采用什么网络提出了建议。 前种方法针对的是干扰造成的影响；而后者则是针对采用什么样的网络结构进行增强。,数据来源,the Nordic power transmission grid and the Western States transmission grid in the United States,展望,针对电力网络系统的性能指标提出更合理的分析方法，除三者之外的方法。 针对数值统计分析方法能够提出更合理的目标函数 数学模型方法需要进一步的改进和创新，比如使用有向图结构 利用现有的分析方法对电力系统做出更全面的分析,参考文献,KE J. HOLMGREN，Quantitative Vulnerability Analysis of Electric Power Networks,谢谢！,
