CN113361054B - 电力信息物理***路由优化方法及*** - Google Patents

电力信息物理***路由优化方法及*** Download PDF

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Abstract

本公开提出了电力信息物理***路由优化方法及***，包括：故障扩散阶段建模步骤：在电力信息物理***信息节点受攻击情况下，对故障扩散过程进行建模；故障处理步骤：基于所建模型，查找故障信息节点，隔离已故障信息节点，对拓扑改变后的电力通信网进行路由重优化，转移已故障调度节点的业务至备用正常调度节点，维持信息传输工作；故障恢复步骤：计算失效信息节点负荷，按照权重从大到小依次恢复信息节点和其所依附的物理节点。减少了信息攻击对电力通信网信息传输业务所带来的负面影响。

Description

电力信息物理***路由优化方法及***
技术领域
本公开属于电力信息物理***优化技术领域，尤其涉及电力信息物理***路由优化方法及***。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着智能电网与能源互联网的建设与推进，电力通信网的功能日益强大，规模逐步扩展，成为电力***的第二个实际网络。其承载了更多的电力***通信业务，与电力网的耦合越来越紧密，传统的电力***正在向电力信息物理***转化。通信网与电力网的深度融合，一方面充分利用了各方面的资源，提高了能源***的运行效率，另一方面，也给电网的稳定运行带来了潜在风险。电力***愈发依赖通信***，当通信***遭受攻击时，故障有可能跨空间传播至整个电力***，形成连锁故障。因此，开展电力信息物理***(电力CPS)路由优化工作，减少风险跨空间扩散，维护整个电力***安全可靠运行具有重要的意义。
与传统电网相比，信息攻击威胁下，电力CPS故障处理过程更为复杂，信息***与电力***之间存在广泛交互，故障存在经终端设备从信息节点扩散到电力空间的可能。在风险跨域传播分析方面，当前文献曾使用贝叶斯网络模型，细胞自动机理论，复杂网络理论等对故障从信息域扩散到物理域的过程进行建模。当前，关于电力信息物理***故障跨空间传播处理的研究仍然处于初步阶段。相关学者从可靠性评估方面，结合故障跨空间传播过程，分析了监视节点与控制节点失效对电网运行的影响，但是在故障发生后，如何根据故障跨空间传播过程处理已发生故障，减少信息攻击对电力CPS的负面影响等后续研究还比较少。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本公开提供了电力信息物理***路由优化方法，解决了电力CPS在遭受信息攻击情况下的连锁故障的发生。
为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，公开了电力信息物理***路由优化方法，包括：
故障扩散阶段建模步骤：在电力信息物理***信息节点受攻击情况下，对故障扩散过程进行建模；
故障处理步骤：基于所建模型，查找故障信息节点，隔离已故障信息节点，对拓扑改变后的电力通信网进行路由重优化，转移已故障调度节点的业务至备用正常调度节点，维持信息传输工作；
故障恢复步骤：计算失效信息节点负荷，按照权重从大到小依次恢复信息节点和其所依附的物理节点。
进一步的技术方案，故障扩散阶段建模步骤中，所建模型用以描述故障在信息节点内扩散、从信息节点扩散到电力空间的过程。
进一步的技术方案，基于所建模型，还包括：查找故障信息节点，经过定位与动作时间后，将已故障信息节点进行隔离，断开与周围节点数据传输。
进一步的技术方案，若失效的控制节点对应为发电机、变压器则就地保护装置启动，节点退出运行；否则进行隔离，或等待周围线路启动三段式保护，断开与周围电力节点连接。
进一步的技术方案，对故障扩散过程进行建模时，对时间进行离散化，将信息节点状态分为正常与故障两种状态，描述故障传输过程，建立连锁故障传播模型。
进一步的技术方案，对拓扑改变后的电力通信网进行路由重优化时，建立最短路径集，查找最短路径与备用线路，完成信息攻击威胁下的电力通信网业务传输。
进一步的技术方案，当调度节点发生故障后，***将其所承担的电力通信业务转移到地区调度节点继续完成；
当某个地区调度节点收到信息攻击发生故障后，其所承担通信业务转移到调度节点或其他地区调度节点。
第二方面，公开了电力信息物理***路由优化***，包括：
故障扩散阶段建模模块：在电力信息物理***信息节点受攻击情况下，对故障扩散过程进行建模；
故障处理模块：基于所建模型，查找故障信息节点，隔离已故障信息节点，对拓扑改变后的电力通信网进行路由重优化，转移已故障调度节点的业务至备用正常调度节点，维持信息传输工作；
故障恢复模块：计算失效信息节点负荷，按照权重从大到小依次恢复信息节点和其所依附的物理节点。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本发明对电力CPS遭在受信息攻击威胁下的跨空间连锁故障处理全过程进行了深入研究，建立故障在信息节点与电力空间之间传播模型，改变信息节点与电力节点的运行状态，对信息网进行重优化，转移信息节点所承担的业务，以减少信息攻击对整个电力***所带来的影响。采用层次分析法，综合负荷与恢复代价，对故障节点赋予数学权重，按照数学权重由大到小依次恢复故障节点。
传统路由优化方法多是在信息网正常运行的情况下，优化全网负载均衡度，风险均衡度等。与传统预防性路由优化方法相比，本发明着重研究了电力CPS路由重优化与业务转移，在某些信息节点退出运行后，将所承担业务转移至其他节点，对原有信息传输路径进行重优化，重新选择新的合适路径，尽可能维持电力通信网的正常运行，减少了信息攻击对电力通信网信息传输业务所带来的负面影响。
相比于当前风险跨空间传播分析方法，本发明继续深入分析了故障处理与恢复过程，在受攻击后，第一时间对已故障信息节点进行隔离，阻止了故障范围的进一步扩大，减轻连锁故障程度；根据信息节点运行情况，改变电力空间节点的运行状态，阻止故障在物理空间内扩散；综合负荷与恢复代价，在尽可能少的恢复代价情况下优先恢复重要负荷，提高了供电可靠性与电网韧性。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开技术方案方法提供的电力空间与信息节点交互图；
图2为本公开技术方案方法提供的故障处理全过程流程图；
图3为本公开技术方案方法提供的连锁故障跨空间传播示意图；
图4为本公开技术方案方法提供的IEEE30节点电力通信网；
图5为本公开技术方案方法提供的负荷权重计算层次结构模型。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
为在受信息攻击后，阻止故障进一步扩散，减轻连锁故障程度，降低对电力CPS损害，平稳恢复***供电，本发明提出一种考虑跨空间连锁故障处理全过程的电力信息物理***路由优化方法，所提发明能够第一时间对已故障信息节点进行隔离，阻止故障的进一步扩散，维持通信功能，提高了供电可靠性与电网韧性。
本实施例公开了考虑跨空间连锁故障处理全过程的电力信息物理***路由优化方法，分析信息节点对电力空间的作用，假设电力空间保护功能完全可靠，研究信息监视功能失效与控制功能失效情况下电力节点的运行状态，主要包含以下步骤：
(1)建立电力CPS在信息攻击下故障扩散模型，包括故障在信息节点扩散模型与故障跨空间扩散模型，描述故障在电力CPS中的扩散情况；
(2)查找故障信息节点，经过定位时间与动作时间后，将已故障信息节点进行快速隔离，断开与周围节点数据传输，阻止故障范围进一步扩大；
(3)将信息节点对电力空间的作用，判断是监视功能失效还是控制功能失效；
具体的，根据信息节点中的终端设备来确定，某信息节点失效后，若其通过监视终端设备与电力节点耦合，则监视功能失效；若其通过控制终端设备与电力节点耦合，则控制功能失效。
(4)具有控制功能的信息节点失效后，若其所控制的电力节点对应为发电机、变压器等重要节点，就地保护装置启动，节点退出运行；否则手动隔离，或等待周围线路启动三段式保护，断开与周围电力节点连接；
(5)开展业务转移与路由重优化工作，调度与中继节点失效情况下，将所承担业务转移至备用节点，路由业务传输基于Yen’s算法重新寻找最优路径，减少信息攻击对电力CPS的损毁程度；
(6)建立节点重要度评估模型，采用层次分析法，综合负荷重要度与恢复代价，给出信息节点权重，权重越大，节点重要程度越大，权重计算方法具体参见图5，表1，表2与表3；
(7)按照节点重要度依次恢复故障信息节点与所对应的电力节点。
本公开技术方案解决了对电力CPS在遭受信息攻击情况下的连锁故障。首先在电力CPS信息节点受攻击情况下，对故障扩散过程进行建模。然后分析信息节点失效对电力节点的影响，改变信息节点与电力空间节点运行状态，开展电力信息网业务转移重优化工作，减少信息节点失效对电力信息物理***的影响。最后采用层次分析法，计算信息节点与电力节点的综合权重优先保证重要负荷供电，提高电力CPS的可靠性与灵活性。
具体实施例子中，为了便于理解本申请的技术方案，关于电力空间与信息节点的交互参见附图1所示，信息流与能量流的协同体现了电力CPS信息域和物理域之间的耦合关系，其中，监控终端与控制终端是信息节点与电力空间之间交互的接口。监控终端设备采集电力设备的运行状态上传给信息节点来制定合适的控制方案；控制终端接收来自信息节点控制中心的命令，对电力设备的运行状态进行调整，维持电网安全可靠运行。终端设备是风险由信息节点跨空间扩散至电力空间扩散的必经之路。在信息节点受攻击情况下，终端设备的监测能力与控制能力将会受到影响，进而影响到终端设备所监测或控制的电力节点的正常运行。信息节点对电力空间的作用可分为直接作用与间接作用，直接作用指信息节点设备的故障会直接导致电力空间相关设备发生故障，如信息节点控制功能失效时，其所对应的电力节点将会无法正常运行；间接作用指信息节点设备的故障不会直接导致电力空间相关设备发生故障，如监控功能的失效，电力空间不会立即进入紧急状态或出现***崩溃，但是会增加电力***的运行风险，在其他故障发生时会可能会使故障扩大化。
其中，信息节点如图4所示，其中包含调度节点，地区调度节点，中继节点与耦合节点。
调度节点：通过终端设备收取电力节点运行状态信息，分析计算，将相应控制命令发送至各站点，含备用电源，在主供电厂失效的情况下仍可保持一定时间的正常工作。
地区调度节点：与调度节点功能相同，但是比调度节点低一级，含备用电源，在主供电厂失效的情况下仍可保持一定时间的正常工作。
中继节点：对传输信号进行放大，加强，保障传输信息的有效性，含备用电源，在主供电厂失效的情况下仍可保持一定时间的正常工作。
耦合节点：信息节点中与电力节点相耦合的信息节点，耦合方式包括状态监测与控制，依附于电力节点供电运行，电力节点失效后，耦合节点失去供电也将失效。
电力节点：电力空间内的节点。
本发明所提出方法整体流程如图2所示，故障全过程的处理阶段分为故障扩散、故障处理与故障恢复三个阶段。在故障扩散阶段，本发明本发明对故障扩散过程分析中，描述成为“本时刻状态”与“下一时刻状态”，因此时间是离散的，将信息节点状态分为正常与故障两种状态，描述故障传输过程，建立连锁故障传播模型；在故障处理阶段，查找故障信息节点，隔离已故障信息节点，对拓扑改变后的电力通信网进行路由重优化，转移已故障调度节点的业务至备用正常调度节点，提高受攻击后电力通信网的运行水平；在故障恢复阶段，采用层次分析法建立电力通信网节点重要度评估模型，优先恢复重要负荷的运行。
在一实施例子中，故障扩散模型的建立过程具体为：
在电力CPS中，信息节点与电力空间两者相互依存，耦合紧密，因此，当其中某个空间节点因受攻击等因素发生故障后，除了故障范围可能进一步在本域内扩大，造成周围节点功能丧失外，也可能会导致其耦合节点失效，进而引发本空间和相关联空间的连锁故障，如图3所示。
电力CPS中信息节点有正常与故障两种运行状态，分别记为0和1。初始时刻，信息节点的某个节点i遭受信息攻击，运行状态由正常状态向故障状态转变：
式中，Si(t)为节点i在t时刻的状态。
信息节点的任意一节点j在t+1时刻的状态Sj(j+1)取决于其在t时的状态Sj(t)以及与其相连的节点(邻居节点)在t时刻的状态。对于节点j而言，故障从其邻居节点以ωij的概率选择节点j作为下一个攻击的节点，则在t+1时刻，节点j被节点i攻击的概率为：
Ωij(t+1)＝Si(t)ωij (2)
式中，Ωij(t+1)为t+1时刻节点i攻击节点j的概率。
节点j周围所有已经陷入故障状态的邻居节点都有可能攻击节点j，则在t+1时刻节点j被选择为攻击对象的概率Ωj(t+1)为：
每个节点都具有一定的防御功能，因此在分析节点j的受攻击后的运行状态时，不仅要考虑上文所提到的攻击概率，还要考虑节点j的被攻击难易程度，因此节点j在t+1时刻受攻击转变成故障运行状态的概率Pj(t+1)为：
Pj(t+1)＝λjΩj(t+1) (4)
式中，λj为受攻击后，j节点由正常状态向故障状态转变的概率，即节点j的攻击容易程度。
信息节点被恶意攻击成功后，通过信息物理耦合终端节点的交互功能，信息节点的故障有可能跨域传播至物理空间。当信息节点中的控制终端失效时，能直接导致电力空间的故障，电力空间中与其相耦合的节点由正常状态转变为故障状态；信息节点中的监视终端失效时，不会直接导致电力空间中与其相耦合的电力一次设备的故障，但是提高了电力空间的运行风险，在未来运行中该节点有一定概率转变为故障状态：
pk(t)＝bk (5)
式中，pk(t)当电力节点k监视终端失效后，其转变为故障状态概率；bk为转变概率大小。
信息节点的控制功能与监视功能修复后，与其相耦合的电力节点也恢复正常运行。
在一实施例子中，故障隔离的过程为：
在故障处理阶段，为了阻止故障的进一步向邻居节点扩散，需要紧急隔离已经故障的信息节点与电力节点，退出运行，阻断其与周围节点的连接。故障隔离隔离过程可分为故障定位搜索过程与隔离动作过程。信息节点中，已被攻击至故障状态节点将会进一步攻击正常运行状态节点，如果***的定位搜索时间与隔离动作时间过长，则连锁故障的扩散范围就会进一步加大，因此就需要尽快定位故障区域，完成故障隔离过程。本发明中不考虑信息节点故障节点存在自愈情况，即某一节点被攻击成功后，在人为修复前，始终是故障状态。
信息节点故障发生后，***首先需要定位故障区域，搜索故障节点周围邻居节点，断开与故障节点连接，经过定位搜索时间与隔离动作时间后，实现信息节点的故障隔离。如节点i发生故障后，经过隔离动作，节点i与节点j之间就会呈现通讯不可达状态：
Cij(t)＝∞ (6)
式中，Cij(t)为t时刻信息节点i和j时间的路径开销。
信息节点被非法控制后，安全风险将会通过终端设备影响电力空间节点。当信息节点的控制终端设备被攻击者恶意控制后，其所控制的电力空间节点相关设备就会丧失稳定运行的能力，需要立刻从电网中退出运行。但是当控制功能失效后，无法实现电力CPS远方集中控制，对于发电机，变压器等比较重要的电力一次设备，通常有就地控制的保护装置，在就地控制保护装置的作用下，实现故障电力节点的自动隔离，从电网退出运行；对于没有安装就地控制保护装置的其他节点，当与其相连的周边线路断路器等保护装置功能正常时，保护装置动作，断开该节点与周围电力节点的连接，若周围线路断路器因集中控制功能失效拒动、误动，由工作人员前去现场操作，手动完成隔离。
当监控终端失效控制功能尚未失效时，与其相耦合电力节点不会立刻导致电力***的故障，但是会升高潜在的运行风险，需要电力***调度人员提高警惕。当该电力节点由正常状态转变为故障状态时，由电力CPS集中控制或就地控制保护装置完成自动隔离。
在一实施例子中，路由重优化的过程为：
在信息攻击威胁下，电力通信网传输路径上出现故障状态通信设备将会导致当前路径不可用，为了降低信息攻击对信息传输业务的影响，本发明对运行拓扑改变后的电力信息网进行路由重优化，重新规划信息流传输路径。
电力通信网中不同的节点对于电力CPS的重要度也不相同，如图4所示，在“部分一一对应”相依网络模型中，调度节点，地区调度节点，中继节点为自治节点，即在主供电失效情况下，可以脱离电网独立运行一段时间，实现与电网的“解耦”运行，增强了电力CPS运行可靠性。当调度节点发生故障后，***将其所承担的电力通信业务转移到地区调度节点继续完成，减少信息攻击对电力CPS的损坏程度，最大程度维持电力CPS的正常运行，增强电力CPS的韧性。同理，当某个地区调度节点收到信息攻击发生故障后，其所承担通信业务转移到调度节点或其他地区调度节点。
为了降低中继节点等其他节点隔离，链路中断等所造成的影响，需要对拓扑改变后的电力通信网进行信息传输路径的重优化，重新寻找业务传输最佳路径。使用Yen’s算法建立最短路径集，查找最短路径与备用线路，尽快完成信息攻击威胁下的电力通信网业务传输工作。
在一实施例子中，恢复的过程为：
采用层析分析法确定电力CPS的负荷综合权重。综合考虑负荷重要度与恢复代价，对指标进行归一化处理建立负荷综合权重为优化目标，以电力CPS在恢复过程中阶段负荷恢复一般原则为优化准则，包括恢复代价，操作可靠性，重要性和对后续电力CPS重构影响，如图5所示。
权重计算结果如表1，表2和表3所示：
表1综合负荷权重A计算结果
表2恢复代价B1计算结果
表3操作可靠性B2权重计算结果
本发明根据以上方法计算失效信息节点负荷，按照权重从大到小依次恢复信息节点和其所依附的物理节点，优先恢复重要负荷供电，提高受攻击后电力***供电质量。
本公开技术方案通过建立连锁故障跨空间传播模型。分析信息节点失效对电力节点的影响，改变信息节点与电力空间节点运行状态，阻止故障范围进一步扩大。开展路由重优化工作，转移故障节点的业务至非故障备用节点，重新规划信息传输最佳路径与备用路径，最大程度保持信息攻击威胁下通信可靠性。采用层次分析法，计算信息节点与电力节点的综合权重优先保证重要负荷供电，提高电力CPS的可靠性与灵活性。
所关注时间段为电力CPS在遭受信息攻击发生连锁故障后至恢复全过程。采取方案为快速定位搜索与隔离故障信息节点，改变耦合物理节点的运行状态，阻止故障范围的进一步扩大化，减少信息攻击对电力CPS的损坏。
在信息攻击威胁下，通信设备失效会使原有通信路径发生改变，开展电力信息网业务转移重优化工作，将故障节点承担业务转移至非故障备用节点，对拓扑改变后的的电力通信网重新规划信息传输最佳路径与备用路径。
采用层次分析法，综合考虑负荷重要度与供电恢复代价，计算信息节点与电力节点的综合权重，依次恢复信息节点和其耦合的电力节点，优先保证重要负荷供电，提高电力CPS的可靠性与灵活性。
以阻止连锁故障进一步扩散，程度一步加深，优先快速恢复重要供电负荷为优化目标。
约束条件包括通信网带宽约束条件、节点容量约束条件、信息流约束条件、业务转发最大跳数约束条件及电力空间运行约束条件。
优化目标：
式中，I为***中待恢复负荷节点的个数；ci表示负荷i是否投入运行，ci＝1表示投入运行，ci＝0表示未投入运行；wi为负荷i的综合权重(计算方法见图5)；PL,i(t)表示t时刻负荷i的有功功率。
约束条件：
最大可恢复供电负荷小于***发电机最大输出功率增量：
式中，ΔP∑G,max(t)为***t时刻发电机最大输出功率增量。
约束条件包括通信网带宽约束条件、节点容量约束条件业务转发最大跳数约束条件等信息流约束及电力空间运行约束条件。
带宽约束：
0≤Lm≤Bm
式中，Lm为第m条通信链路流量负载；Bm为第m条链路带宽。
节点容量约束：
信息节点在t时刻所发送或者接收的最大容量
式中，Ls,d(t)为t时刻由信息节点s流向信息节点d的业务流量负载；S为信息节点d邻居节点数目；D为信息节点s邻居节点数目；Rd(t)和Rs(t)分别为为信息节点d信息节点s的最大发送/接收流量。
业务转发最大跳数约束：
0≤HCn≤HCmax
式中，HCn为业务n的跳数；HCmax为***所采取协议规定的业务转发最大跳数。
电力空间运行约束：
式中，PG,j(t)为发电机j在t时刻出力；J为***发电机数目。
实施例二
本实施例的目的是提供一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。
实施例三
本实施例的目的是提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行上述方法的步骤。
实施例四
本实施例的目的是提供一种考虑跨空间连锁故障处理全过程的电力信息物理***紧急响应控制***，包括：
紧急响应控制***中的目标函数构建模块，被置为减小信息攻击所带来的损害，最快恢复重要负荷为优化目标。
约束条件设置模块，约束条件被置为电力通信网带宽约束条件、节点容量约束条件、信息流约束条件、业务转发最大跳数约束条件及电力空间运行约束条件等。
测量模块，被配置为根据目标函数以及约束条件，确定实现目标函数所需的网络测量值。
测量值包括：信息节点节点运行状态，即正常状态或故障状态；通信链路负载值；电力节点运行状态，即是否投入运行；负荷功率值；发电机出力值；变压器两侧功率值等。
控制模块，被配置为根据测量的电力CPS信息节点网络参数经过本发明所提出路由优化优化方法优化计算得到优化方案，即得到的对电力CPS信息节点与物理空间节点运行状态改变方案，将所得到的优化方案实施至电力CPS中，改变电力CPS节点运行状态，重优化电力通信网，减轻信息攻击对电力CPS造成的损害，提高电力CPS韧性。之后综合负荷重要度与恢复代价，给出信息节点权重，依次修复故障节点，优先恢复重要负荷供电。
上述方案指的是，对故障扩散进行建模与分析后，得到对电力信息物理***的实施方案，包括，信息节点节点隔离方案(步骤2)，路由重优化方案(步骤6)，电力空间节点隔离方案(步骤3，5)与后期恢复顺序方案(步骤7,8)。
以上实施例二、三和四的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本公开中的任一方法。
本领域技术人员应该明白，上述本公开的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本公开不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种电力信息物理***路由优化方法，其特征是，包括：
故障扩散阶段建模步骤：在电力信息物理***信息节点受攻击情况下，对故障扩散过程进行建模，具体的，基于研究信息监视功能失效与控制功能失效情况下电力节点的运行状态，建立电力信息物理***在信息攻击下故障扩散模型，包括：故障在信息节点扩散模型与故障跨空间扩散模型；
判断是监视功能失效还是控制功能失效的方法：根据信息节点中的终端设备来确定，某信息节点失效后，若其通过监视终端设备与电力节点耦合，则监视功能失效；若其通过控制终端设备与电力节点耦合，则控制功能失效；
对故障扩散过程进行建模时，对时间进行离散化，将信息节点状态分为正常与故障两种状态，描述故障传输过程，建立连锁故障传播模型；其中，每个信息节点都具有一定的防御功能，因此在分析信息节点的受攻击后的运行状态时，不仅要考虑攻击概率，还要考虑信息节点的被攻击难易程度；
故障处理步骤：基于所建故障扩散模型，查找故障信息节点，隔离已故障信息节点，对拓扑改变后的电力通信网进行路由重优化，转移已故障调度节点的业务至备用正常调度节点，维持信息传输工作；
故障隔离的过程为：不考虑信息节点的故障节点存在自愈情况，即某一信息节点被攻击成功后，在人为修复前，始终是故障状态；信息节点故障发生后，***首先需要定位故障区域，搜索故障信息节点周围邻居信息节点，断开与故障信息节点连接，经过定位搜索时间与隔离动作时间后，实现信息节点的故障隔离，如信息节点i发生故障后，经过隔离动作，信息节点i与信息节点j之间就会呈现通讯不可达状态：
Cij(t)＝∞
式中，Cij(t)为t时刻信息节点i和信息节点j时间的路径开销；
故障恢复步骤：计算失效信息节点负荷，按照权重从大到小依次恢复信息节点和其所依附的物理节点，具体地：采用层次分析法，综合考虑负荷重要度与供电恢复代价，计算信息节点与电力节点的综合权重，依次恢复信息节点和其耦合的电力节点。
2.如权利要求1所述的一种电力信息物理***路由优化方法，其特征是，故障扩散阶段建模步骤中，所建故障扩散模型用以描述故障在信息节点内扩散、从信息节点扩散到电力空间的过程。
3.如权利要求1所述的一种电力信息物理***路由优化方法，其特征是，基于所建故障扩散模型，还包括：查找故障信息节点，经过定位搜索时间与隔离动作时间后，将已故障信息节点进行隔离，断开与周围信息节点数据传输。
4.如权利要求1所述的一种电力信息物理***路由优化方法，其特征是，若失效的控制节点对应为发电机、变压器则就地保护装置启动，电力节点退出运行；否则进行隔离，或等待周围线路启动三段式保护，断开与周围电力节点连接。
5.如权利要求1所述的一种电力信息物理***路由优化方法，其特征是，对拓扑改变后的电力通信网进行路由重优化时，建立最短路径集，查找最短路径与备用线路，完成信息攻击威胁下的电力通信网业务传输。
6.如权利要求1所述的一种电力信息物理***路由优化方法，其特征是，当调度节点发生故障后，***将其所承担的电力通信业务转移到地区调度节点继续完成；
当某个地区调度节点收到信息攻击发生故障后，其所承担通信业务转移到调度节点或其他地区调度节点。
7.一种电力信息物理***路由优化***，用于实现如权利要求1-6任一项权利要求所述的方法，其特征是，包括：
故障扩散阶段建模模块：在电力信息物理***信息节点受攻击情况下，对故障扩散过程进行建模，具体的，基于研究信息监视功能失效与控制功能失效情况下电力节点的运行状态，建立电力信息物理***在信息攻击下故障扩散模型，包括：故障在信息节点扩散模型与故障跨空间扩散模型；
判断是监视功能失效还是控制功能失效的方法：根据信息节点中的终端设备来确定，某信息节点失效后，若其通过监视终端设备与电力节点耦合，则监视功能失效；若其通过控制终端设备与电力节点耦合，则控制功能失效；
对故障扩散过程进行建模时，对时间进行离散化，将信息节点状态分为正常与故障两种状态，描述故障传输过程，建立连锁故障传播模型；其中，每个信息节点都具有一定的防御功能，因此在分析信息节点的受攻击后的运行状态时，不仅要考虑攻击概率，还要考虑信息节点的被攻击难易程度；
故障处理模块：基于所建故障扩散模型，查找故障信息节点，隔离已故障信息节点，对拓扑改变后的电力通信网进行路由重优化，转移已故障调度节点的业务至备用正常调度节点，维持信息传输工作；
故障隔离的过程为：不考虑信息节点的故障节点存在自愈情况，即某一信息节点被攻击成功后，在人为修复前，始终是故障状态；信息节点故障发生后，***首先需要定位故障区域，搜索故障信息节点周围邻居信息节点，断开与故障信息节点连接，经过定位搜索时间与隔离动作时间后，实现信息节点的故障隔离，如信息节点i发生故障后，经过隔离动作，信息节点i与信息节点j之间就会呈现通讯不可达状态：
Cij(t)＝∞
式中，Cij(t)为t时刻信息节点i和信息节点j时间的路径开销；
故障恢复模块：计算失效信息节点负荷，按照权重从大到小依次恢复信息节点和其所依附的物理节点，具体地：采用层次分析法，综合考虑负荷重要度与供电恢复代价，计算信息节点与电力节点的综合权重，依次恢复信息节点和其耦合的电力节点。
8.一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1-6任一所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行上述权利要求1-6任一所述方法的步骤。
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