[发明专利]考虑信息系统连接与传输的电力二次系统风险评估方法

权利要求书

1.考虑信息系统连接与传输的电力二次系统风险评估方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S1、对二次系统中的信息系统元件进行抽象，生成信息网络拓扑；并设置网络运行模拟次数N；

步骤S2、利用可靠性参数对相关元件进行状态抽样，去除信息网络拓扑中的故障部分，更新信息网络拓扑；

步骤S3、依据路由策略和数据包传输模型，模拟信息网络运行；如果网络运行次数达到N，进入步骤S4；否则返回步骤S2；

步骤S4、统计网络中上行任务与下行任务的完成情况，计算相关IED功能的失效概率；

步骤S5、根据IED功能的价值指标与失效概率，计算二次系统的风险指标；

所述的步骤S1中，对有关内容的说明和定义如下：

信息系统元件包括监控主机、交换机、智能电子设备(IED)和通信线路；其中IED分为动作型IED和量测型IED；

所述的将信息系统元件抽象生成信息网络拓扑，具体的：将监控主机、交换机和IED抽象为节点，通信线路抽象为边；其中，动作型IED和交换机之间的边由后者指向前者，量测型IED和交换机之间的边由前者指向后者，其余的边均为双向；边的方向代表信息传输的方向；

所述的步骤S2中，对有关内容的说明和定义如下：

相关元件的可靠性参数包括平均失效前时间(MTTF)、平均修复时间(MTTR)；采用蒙特卡洛方法对元件的状态进行抽样，0代表正常，1代表故障；将故障元件从网络拓扑中移除；对于边只需移除其本身；对于节点除了移除其本身还需移除与之相连的边；

所述的步骤S3中，对有关内容的说明和定义如下：

路由策略可根据实际需求进行制定；

关于信息网络的运行，有如下假设：

(1)每个节点在每个时间步长里既能向相邻节点传输数据包也能接收来自相邻节点的数据包；

(2)每个节点在每个时间步长里最多能处理C个数据包；

(3)每个节点基于先进先出(FIFO)原则按顺序传输数据包；

(4)每个节点处的数据包队列可以无限长；

(5)数据包到达目的节点时自动从网络中消失；

(6)监控主机能够生成数据包，其目的节点为动作型IED；量测型IED能够生成数据包，其目的节点为监控主机；

关于数据包传输模型，假设在时刻t有一数据包P需在t+1时刻传输到节点m，t为整数；其目的节点为D，则数据包P可表示为

P(t)＝P(S,D,m,k) (公式1)

其中，S为数据包P的有效信息，可用二进制码表示；D、m除表示节点外也表示相应节点的地址；k为该数据包自生成开始已经过的时间步长数；

每经过一个时间步长，S和D的内容可能产生误差，m和k则自动更新；具体地，从时刻t到t+1，有

S′＝S-int(θ-α_S)ΔS (公式2)

D′＝D-int(θ-α_D)ΔD (公式3)

k′＝k+1 (公式4)

其中，θ＝rand(0,1)为0～1之间的随机数；int为取整函数；α_S、α_D分别为相应误差产生的概率；ΔS、ΔD为误差量；公式2、3即为传输误差模型；

此外，数据包传输还可能出现延时，数学表达为

P(t+x)＝P(t),1≤x≤τ (公式5)

其中，τ为总计延时步长数；x为1～τ之间的整数；公式5即为传输延迟模型；实际中的延时现象是由信道拥塞导致的；在进行简单网络的模拟时，可通过公式6来生成τ：

τ＝-int(θ-β)ΔT (公式6)

其中，β为产生延时的概率；ΔT为事先设定的延时量；

模拟信息网络运行，首先清空网络中的信息包；初始时刻t＝0，在各监控主机节点处生成多个下行数据包，在各量测型IED节点处生成多个上行数据包；每经过一个时间步长，各数据包更新一次状态；每个数据包到达目的节点时所经历的时间步长由变量k记录；当所有数据包均到达目的节点时，当次模拟结束。