CN115034694A - 一种电网脆弱性评估方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种电网脆弱性评估方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN115034694A CN202210960438.9A CN202210960438A CN115034694A CN 115034694 A CN115034694 A CN 115034694A CN 202210960438 A CN202210960438 A CN 202210960438A CN 115034694 A CN115034694 A CN 115034694A
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Abstract

本申请公开一种电网脆弱性评估方法、装置、电子设备及存储介质，包括：获取异构电力网络的数据；获取变电站对应的第一攻击代价和输电线对应的第二攻击代价；根据预设初始攻击代价阈值、第一攻击代价和第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；对组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度；根据预设任务阈值对攻击收益函数和任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果。本申请对有限代价下备选组合攻击策略集合进行模拟攻击和受益评估，计算出不同攻击目的下电网的目标代价预算，根据评估结果对实际电网进行规划，提高电力网络评估结果的鲁棒性和准确性。

Description

一种电网脆弱性评估方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及复杂网络分析技术领域，具体而言，涉及一种电网脆弱性评估方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着国家经济的持续快速发展，电网规模日益扩大和电网大规模互联是现代电力系统发展的一个趋势，电网已经成为国家最重要的基础设施之一，关系到社会的经济发展。但是由于电网的规模和复杂程度的持续增加为电网的安全运行带来了隐患，电网发生事故特别是大停电事故的概率正在逐渐增大。随着这些电网事故的不断发生，对现有电力系统进行风险评估具有非常重要的意义。
目前，通常将实际电网建模为无向无权的复杂网络模型，在无攻击代价下根据电源结构、电网结构、电网运行、通信耦合以及外部供给对电力网络进行识别和评价，仅从拓扑结构的角度分析网络的脆弱性，无法满足电力网络的实际电气需求，并且评估角度相对单一，获得的脆弱性评估结果的准确度较低。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种电网脆弱性评估方法、装置、电子设备及存储介质，旨在解决通过现有技术对电力网络进行脆弱性评估的准确度较低的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种电网脆弱性评估方法，包括：
获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；
根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；
根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；
对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度；
根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
本申请实施例基于电力网络的实际电气特征构建异构电力网络，根据异构电力网络的数据对变电站和输电线进行脆弱性进行分析，针对不同类型的节点设计了不同的特征，对不同节点被破坏的代价进行计算，可以更加贴近真实场景；融合业务重要度和供电流量以及电力网络的拓扑结构信息，对有限代价下备选组合攻击策略集合进行模拟攻击和受益评估，衡量有限攻击代价下攻击电网中的某些目标后的攻击受益情况，并计算出不同攻击目的下电网的目标代价预算，从而实现对电网的脆弱性进行多维度评估，提高了电力评估系统的准确性。
可选地，所述异构电力网络的数据还包括用电区域；所述获取异构电力网络的数据，包括：
获取所述用电区域负载对应的第一初始值；
根据所述第一初始值获取所述变电站负载对应的第二初始值；
根据预设容忍度、所述第一初始值和所述第二初始值获取所述变电站对应的最大负载；
获取所述变电站的初始工作效率。
本申请实施例对异构网络中的节点进行初始化，分别对用电区域负载对应第一初始值，变电站的当前负载、变电站最大负载以及变电站的工作效率进行初始化，为后续对异构电力网络进行攻击代价的计算、模拟攻击、以及级联失效判断提供数据依据，以获得更加准确的脆弱性评估结果。
可选地，所述根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价，包括：
获取所述变电站的业务重要度矩阵和所述变电站对应的业务矩阵；
根据所述业务重要度矩阵和所述业务矩阵，获得所述变电站对应的业务重要性；
根据节点阶数中心性获取所述变电站对应的结构重要性，获得第一结构重要性；
根据所述业务重要性与所述第一结构重要性的乘积，获得所述变电站对应的第一攻击代价；
根据边阶数中心性获取所述输电线对应的结构重要性，获得第二结构重要性；
根据所述第二结构重要性，获得所述输电线对应的第二攻击代价。
本申请实施例基于专家的经验知识计算变电站的业务重要度，根据节点阶数中心性计算变电站对应的第一结构重要性，通过业务重要度和第一结构重要性计算出变电站的第一攻击代价，以衡量变电站的重要程度，根据边阶数中心性计算输电线对应的第二结构重要性，并结合u计算出输电线的第二攻击代价，以衡量输电线的重要程度，针对不同类型的节点设计了不同的特征，对不同节点被破坏的代价进行计算，可以更加贴近真实场景。
可选地，所述对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度，包括：
若所述模拟攻击的攻击目标为所述变电站，则更新所述变电站的工作效率；
若所述模拟攻击的攻击目标为所述输电线，则所述输电线失效；
获取所述模拟攻击后所述变电站的工作负载，获得第一负载；
对所述第一负载与所述变电站对应的最大负载进行判断，获得判断结果；
根据所述判断结果对所述变电站进行级联失效判断，直至完成对每一所述组合攻击策略的每一个所述攻击目标的模拟攻击，获得所述攻击结果；
根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度。
本申请实施例融合业务重要度和供电流量以及电力网络的拓扑结构信息，对有限代价下备选组合攻击策略集合进行模拟攻击和受益评估，衡量有限攻击代价下攻击电网中的某些目标后的攻击受益情况，从而实现对电网的脆弱性的多维度评估，使得电网的脆弱性评估更加全面、科学、有针对性。
可选地，所述根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度，包括：
获取所述异构电力网络中正常供电区域的重要性数据，获得第一重要性数据；
获取所述模拟攻击后异构电力网络中正常供电区域的重要性数据，获得第二重要性数据；
根据所述第一重要性数据和所述第二重要性数据之差，获得第一攻击目的对应的第一攻击结果；其中，所述第一攻击目的以重要区域断电为攻击目的；
根据所述第一攻击结果，获得第一攻击收益函数和第一任务完成度。
本申请实施例在当前战争背景下，以重要区域断电作为电力网络的攻击目的，根据攻击后正常供电区域的重要性之和，与未攻击前的电力网络中正常供电区域的重要性的差值，计算获得出对应的第一攻击收益函数，从而可以有效衡量在第一攻击目的下攻击策略对重要目标带来的破坏影响，提高电力评估系统的鲁棒性和准确性。
可选地，所述根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度，包括：
根据预设攻击任务，获取每一所述组合攻击策略的第二任务完成度；
根据所述预设攻击任务，获取攻击任务用电区域供电的占比和误伤非任务用电区域供电的占比；
根据所述第二任务完成度、所述攻击任务用电区域供电的占比、所述误伤非任务用电区域供电的占比和误伤惩罚因子，获得第二攻击目的对应的第二攻击结果；其中，第二攻击目标以民用区域正常供电条件下的重要区域断电为攻击目的；
根据所述第二攻击结果，获得第二攻击收益函数。
本申请实施例针对两种不同的作战场景，设计了两种作战任务完成度，根据第二任务完成度、攻击任务用电区域供电的占比、误伤非任务用电区域供电的占比和误伤惩罚因子计算第二攻击收益函数，从而有效的评估民用区域最大正常供电条件下，军事区域断电为攻击目的的电网攻击效果。
可选地，所述预设任务阈值包括攻击收益阈值和任务完成度阈值；所述根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果，包括：
若所述攻击收益函数对应的数据满足所述攻击收益阈值，和/或所述任务完成度大于所述任务完成度阈值，则所述初始攻击代价阈值为破坏所述异构电力网络的目标代价预算；
若所述攻击收益函数对应的数据不满足所述攻击收益阈值，和/或所述任务完成度小于或等于所述任务完成度阈值，则根据预设单位增量增大所述初始攻击代价阈值，直至根据更新后的攻击代价获得的攻击收益函数对应的数据满足所述攻击收益阈值，和/或根据所述更新后的攻击代价获得的任务完成度大于所述任务完成度阈值，以获得攻击代价更新后破坏所述异构电力网络对应的目标代价预算。
本申请实施例根据预设任务阈值对攻击收益进行判断，以获得脆弱性评估结果，求解出不同攻击目的下的电力网络的目标攻击代价预算，该目标攻击代价预算能有效的反映该电力网络抗某个攻击目的的能力，使得电网的脆弱性评估更加全面，提高了电力评估系统的鲁棒性和准确性。
可选地，所述根据所述业务重要性与所述第一结构重要性的乘积，获得所述变电站对应的第一攻击代价，包括：
根据公式E i =I i* C 1 (v)获得所述第一攻击代价；
其中，E i 为所述第一攻击代价，I i 为变电站对应的所述业务重要性，C 1 (v)为所述第一结构重要性。
本申请实施例基于专家的经验知识计算变电站的业务重要度，根据节点阶数中心性计算变电站对应的第一结构重要性，通过业务重要度和第一结构重要性计算出变电站的第一攻击代价，以衡量变电站的重要程度，针对不同类型的节点设计了不同的特征，对不同节点被破坏的代价进行计算，可以更加贴近真实场景。
可选地，所述根据所述第二结构重要性，获得所述输电线对应的第二攻击代价，包括:
根据公式E e =u * C 2 (e)获得所述第二攻击代价；
其中，E e 为输电线对应的所述第二攻击代价，C 2 (e)为所述第二结构重要性，
Figure 292642DEST_PATH_IMAGE001
为常数，
Figure 737837DEST_PATH_IMAGE002
。
本申请实施例根据边阶数中心性计算输电线对应的第二结构重要性，并结合u计算出输电线的第二攻击代价，以衡量输电线的重要程度，针对不同类型的节点设计了不同的特征，对不同节点被破坏的代价进行计算，可以更加贴近真实场景。
可选地，所述方法还包括：
根据设定的攻击目的获得对应的一组攻击收益函数集；
根据所述预设任务阈值对所述收益函数集的每一个收益函数进行判断，获得每一攻击目的对应的脆弱性评估结果。
本申请实施例基于不同的军事目标和攻击目标，设计不同的攻击受益函数, 求解出不同攻击目的下的电力网络的目标攻击代价预算，从而得到电力网络的多边形抗毁能力图, 能有效的帮助决决策者定制攻击和防御策略，直观的帮助决策者掌握敌方和我方的电力网络在某个攻击目的下的抗毁能力，从而部署更多的军事攻击和防御力量。
第二方面，本申请实施例提供一种电网脆弱性评估装置，包括：
网络获取模块，用于获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；
代价计算模块，用于根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；
策略集合获取模块，用于根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；
收益计算模块，用于对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和和任务完成度；
评估模块，用于根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第一方面的方法。
本申请基于电力网络的实际电气特征构建异构电力网络，根据异构电力网络的数据对变电站和输电线进行脆弱性进行分析，对全局电力网络的结构进行整体分析，针对不同类型的节点，设计了不同的特征，对不同节点被破坏的代价进行计算，可以更加贴近真实场景；融合业务重要度和供电流量以及电力网络的拓扑结构信息，对有限代价下备选组合攻击策略集合进行模拟攻击和受益评估，衡量有限攻击代价下攻击电网中的某些目标后的攻击受益情况，并计算出不同攻击目的下电网的目标代价预算，从而实现对电网的脆弱性的多维度评估，使得电网的脆弱性评估更加全面、科学、有针对性，提高了电力评估系统的鲁棒性和准确性，并根据获得的脆弱性评估结果对实际电力网络进行规划和军事部署，从而提高电力网络的可靠性。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本申请实施例涉及的硬件运行环境的电子设备结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电网脆弱性评估方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的电网脆弱性评估装置结构示意图。
图中标记：101-处理器，102-通信总线，103-网络接口，104-用户接口，105-存储器，300-电网脆弱性评估装置，301-网络获取模块，302-代价计算模块，303-策略集合获取模块，304-收益计算模块，305-评估模块。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例的主要解决方案是：提出一种电网脆弱性评估方法、装置、设备及介质，通过获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度；根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
电网脆弱性分析的目的是为了辨识电网的脆弱因素进而加以保护，以提高电力系统鲁棒性，维持电网正常的运行，减少停电事故的发生。针对不同的电网系统，可以分析出不同的电网破坏策略，其中每种破坏策略的攻击代价都是不同的。破坏电网的最低代价越高，说明该电网的抗毁能力越强，不易被破坏，脆弱性越低。
目前，通常将实际电网建模为无向无权的复杂网络模型，在无攻击代价下根据电源结构、电网结构、电网运行、通信耦合以及外部供给对电力网络进行识别和评价，仅从拓扑结构的角度分析网络的脆弱性，无法满足电力网络的实际电气需求，并且评估角度相对单一，获得的脆弱性评估结果的准确度较低。
早期的网络脆弱性研究将实际电网建模为无向无权的复杂网络模型，然而简化的电网拓扑模型仅仅从拓扑结构的角度分析网络的脆弱性是远远不够的，需考虑到实际电网的电气特性。真实电网中，不同的节点代表不同的真实电网元件，通常情况下，电网中往往存在发电站、变电站、用电区域三类节点。因此，在衡量真实电网脆弱性的时候需要考虑电网的异质特性。基于异质电力网络的脆弱性研究更加切合实际，具有更强的现实指导意义。
基于网络的异质性，建立一个真实复杂的网络模型显得尤为重要。然而目前电网脆弱性研究主要基于简化的拓扑结构，发现和辨识重要节点和脆弱线路。以节点和边为单位进行脆弱性分析基础上，对全局电网的结构进行整体分析。若某节点被破坏后，电网结构变化较大，说明该节点越重要，网络越脆弱。进一步，若电网中所有节点的脆弱性均较低，即大部分节点被破坏后网络结构不发生重大改变，说明该网络抗毁能力较高。因此，针对更加真实的异质电网的脆弱性评估是一个重要且有意义的研究方向。
为此，本申请提供一种解决方案，通过获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度；根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算，解决了通过现有技术对电力网络进行脆弱性评估的准确度较低的问题。
参照附图1，附图1为本申请实施例方案涉及的硬件运行环境的电子设备结构示意图，该电子设备可以包括：处理器101，例如中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通信总线102、用户接口104，网络接口103，存储器105。其中，通信总线102用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口104可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口104还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口103可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（WIreless-FIdelity，WI-FI）接口）。存储器105可选的可以是独立于前述处理器101的存储装置，存储器105可能是高速的随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），也可能是稳定的非易失性存储器（Non-VolatileMemory，NVM），例如至少一个磁盘存储器；处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器、网络处理器等，还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本领域技术人员可以理解，附图1中示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如附图1所示，作为一种存储介质的存储器105中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及电网脆弱性评估装置。
在附图1所示的电子设备中，网络接口103主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口104主要用于与用户进行数据交互；本申请电子设备中的处理器101、存储器105可以设置在电子设备中，电子设备通过处理器101调用存储器105中存储的电网脆弱性评估装置，并执行本申请实施例提供的电网脆弱性评估方法。
参照附图2，基于前述实施例的硬件设备，附图2为本申请实施例提供的一种电网脆弱性评估方法的流程示意图，如附图2所示，该方法包括：
步骤201：获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线。
在具体实施过程中，在电力网络没有附加信息的情况下，构建异构电力网络
Figure DEST_PATH_IMAGE003
的仿真模型，其中，异构电力网络的数据包括：每一个节点
Figure 874421DEST_PATH_IMAGE004
，节点类型集合为
Figure 277720DEST_PATH_IMAGE005
，节点之间的边
Figure 536663DEST_PATH_IMAGE006
代表电网中的输电线，节点的类型为
Figure 477943DEST_PATH_IMAGE007
，以便于后续挖掘异构电力网络中的重要节点。
步骤202：根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价。
在具体实施过程中，第一攻击代价由变电站的业务重要性和结构重要性确定，第二攻击代价由输电线的结构重要性确定。变电站越重要，该变电站的防御部署越高；输电线在网络中流量越大，该输电线被摧毁造成的损失越大，防御力度理应越高。作为攻击方，要破坏该变电站或者输电线所付出的代价相继增加，因此，本实施例基于变电站和输电线的攻击代价，来衡量电力网络的综合重要度。
步骤203：根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合。
在具体实施过程中，预设初始攻击代价阈值为预先设置的有限攻击代价，在有限攻击代价C下，电力网络中可攻击的组合攻击策略，构成备选组合攻击策略集合，每一个备选的组合攻击策略的攻击目标为变电站和输电线的集合，每一个组合攻击策略的攻击代价总和小于有限攻击代价C。
步骤204：对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度。
在具体实施过程中，变电站一旦被彻底摧毁，通常选择重建变电站，该变电站不再进行修复，因此，本申请实施例对异构电力网络进行模拟攻击。按照顺序对满足有限攻击代价C的组合攻击策略进行攻击，具体为：对每一个组合攻击策略的不同攻击目标同时进行攻击。一个变电站在受到攻击失效后，就会导致其他变电站发生级联超载情况，需要对所有变电站的工作效率进行分析，以完成对每一个攻击目标的级联判断。
在电力网络攻防过程中，作为攻击方往往有不同的攻击目的，而一个好的电网结构能同时抵御多种攻击，攻击收益函数为在有限攻击代价下，根据攻击目的攻击电网中的某些目标后的攻击受益情况，任务完成度为攻击目的的完成情况。
步骤205：根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
其中，目标代价预算为破坏该电力网络的目标攻击代价，用于衡量电力网络抗某个攻击目的的能力，某个攻击目的对应的目标代价预算越高，说明该电力网络不易受到此种攻击目的的破坏，该电网抗攻击的能力较高。
在本申请实施例中，基于电力网络的实际电气特征构建异构电力网络，根据异构电力网络的数据对变电站和输电线进行脆弱性进行分析，针对不同类型的节点设计了不同的特征，对不同节点被破坏的代价进行计算，可以更加贴近真实场景；融合业务重要度和供电流量以及电力网络的拓扑结构信息，对有限代价下备选组合攻击策略集合进行模拟攻击和受益评估，衡量有限攻击代价下攻击电网中的某些目标后的攻击受益情况，并计算出不同攻击目的下电网的目标代价预算，从而实现对电网的脆弱性进行多维度评估，提高了电力评估系统的准确性。
在一种可选的实施方式中，所述异构电力网络的数据还包括用电区域；所述获取异构电力网络的数据，包括：
获取所述用电区域负载对应的第一初始值；
根据所述第一初始值获取所述变电站负载对应的第二初始值；
根据预设容忍度、所述第一初始值和所述第二初始值获取所述变电站对应的最大负载；
获取所述变电站的初始工作效率。
在具体实施过程中，首先，随机初始化用电区域负载，获得第一初始值
Figure 214955DEST_PATH_IMAGE008
；
根据如下公式初始化变电站
Figure 676023DEST_PATH_IMAGE009
的当前负载，获得第二初始值：
Figure 105868DEST_PATH_IMAGE010
其中：
Figure 268865DEST_PATH_IMAGE011
为第二初始值，
Figure 809567DEST_PATH_IMAGE012
为节点
Figure 390721DEST_PATH_IMAGE013
的邻居节点集合，
Figure 725888DEST_PATH_IMAGE014
属于
Figure 641760DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 720575DEST_PATH_IMAGE015
为邻居节点集合的数量，
Figure 156235DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 662303DEST_PATH_IMAGE014
的负载。
初始化变电站的最大容忍度
Figure 68401DEST_PATH_IMAGE018
，并计算各个变电站最大负载
Figure 950906DEST_PATH_IMAGE019
：
Figure 241073DEST_PATH_IMAGE020
；
将变电站的工作效率初始化为
Figure 183622DEST_PATH_IMAGE021
。
本申请实施对异构网络中的节点进行初始化，分别对用电区域负载对应第一初始值，变电站的当前负载、变电站最大负载以及变电站的工作效率进行初始化，为后续对异构电力网络进行攻击代价的计算、模拟攻击、以及级联失效判断提供数据依据，以获得更加准确的脆弱性评估结果。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价，包括：
获取所述变电站的业务重要度矩阵和所述变电站对应的业务矩阵；
根据所述业务重要度矩阵和所述业务矩阵，获得所述变电站对应的业务重要性；
根据节点阶数中心性获取所述变电站对应的结构重要性，获得第一结构重要性；
根据所述业务重要性与所述第一结构重要性的乘积，获得所述变电站对应的第一攻击代价；
根据边阶数中心性获取所述输电线对应的结构重要性，获得第二结构重要性；
根据所述第二结构重要性，获得所述输电线对应的第二攻击代价。
所述根据所述业务重要性与所述第一结构重要性的乘积，获得所述变电站对应的第一攻击代价，包括：
根据公式E i =I i* C 1 (v)获得所述第一攻击代价；
其中，E i 为所述第一攻击代价，I i 为变电站对应的所述业务重要性，C 1 (v)为所述第一结构重要性。
所述根据所述第二结构重要性，获得所述输电线对应的第二攻击代价，包括:
根据公式E e =u * C 2 (e)获得所述第二攻击代价；
其中，E e 为输电线对应的所述第二攻击代价，C 2 (e)为所述第二结构重要性，
Figure 808507DEST_PATH_IMAGE001
为常数，
Figure 229124DEST_PATH_IMAGE002
。
在具体实施过程中，变电站越重要，该变电站的防御部署越高，输电线在网络中流量越大，该输电线被摧毁造成的损失越大，防御力度理应越高。作为攻击方，要破坏该变电站或者输电线所付出的代价相继增加。因此，基于上述两个假设，本申请实施例从电站业务和拓扑结构两个角度出发，计算变电站和输电线的攻击代价，以衡量电力网络的综合重要度。
第一，基于专家经验知识，计算变电站的业务重要度。由于不同变电站的规模和业务不同，其重要性和防护能力也有所区别，本申请实施例基于专家评分和模糊数学理论计算变电站的业务重要度，选取含K种业务的业务集，将这K种业务的业务重要度矩阵表示为：
Figure 639377DEST_PATH_IMAGE022
，业务重要度矩阵W为
Figure 487247DEST_PATH_IMAGE023
阶矩阵，变电站的业务可以但不限于：继电保护、安稳系统等。假设每个变电站i所承接的业务矩阵
Figure 599428DEST_PATH_IMAGE024
，此时变电站i的业务重要性为I i =S i W。
第二，计算变电站的业务重要。本申请实施例根据阶数中心性对异构电力网络中的节点进行识别，介数中心性能反映节点作为“桥梁”的重要程度，即某个节点在复杂网络最短路径上出现的次数越多, 则其影响范围越大, 其他节点的交流渠道与此节点也就越密切，因此节点也就越重要。因此，根据节点阶数中心性获取变电站对应的结构重要性的公式如下：
Figure 823736DEST_PATH_IMAGE025
其中，s和t为异构电力网络的节点，v为变电站，C 1 (v)为变电站对应的结构重要性，
Figure 88495DEST_PATH_IMAGE026
为节点s到节点t的路径，
Figure 559797DEST_PATH_IMAGE027
表示经过变电站v的
Figure 972324DEST_PATH_IMAGE028
的最短路径条数，
Figure 672426DEST_PATH_IMAGE029
表示
Figure 854009DEST_PATH_IMAGE026
的最短路径条数，节点介数中心性的本质是网络中包含节点v的所有最短路的条数占所有最短路条数的百分比。
上述公式刻画了节点s要到达异构电力网络中的所有其他节点t，对变电站v的依赖性大小，若所有的最短路径都要经过变电站v，此时v的介数中心性最大为1。
第三，计算变电站的第一攻击代价。本申请实施例根据变电站的业务重要性与结构重要性，衡量变电站的攻击代价，具体为：根据公式E i =I i* C 1 (v)计算第一攻击代价，E i 为第一攻击代价，I i 为业务重要性，C 1 (v)为第一结构重要性。
第四，计算输电线的结构重要性。在电力网络中，若一条输电线被破坏，以该输电线为“桥梁”的多条供电线路也遭到破坏，说明该输电线的重要，部署的防御资源越多。本申请实施例利用边介数中心性衡量电力网络中输电线作为“桥梁”的重要性，根据边阶数中心性获取输电线对应的结构重要性的公式如下：
Figure 499142DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 398964DEST_PATH_IMAGE031
代表节点类型为发电站，
Figure 902758DEST_PATH_IMAGE032
代表节点类型为用电区域，s为发电站，t为用电区域，e为输电线，
Figure 938847DEST_PATH_IMAGE026
为发电站s到用电区域t的路径，
Figure 751951DEST_PATH_IMAGE033
表示经过输电线e的
Figure 139070DEST_PATH_IMAGE026
的最短路径条数，
Figure 180976DEST_PATH_IMAGE034
表示
Figure 337151DEST_PATH_IMAGE028
的最短路径条数，
Figure 321156DEST_PATH_IMAGE035
。
在实际电力网络中，输电线的攻击代价远远小于变电站的攻击代价，因此，输电线e的攻击代价为：E e =u * C 2 (e)，E e 为输电线对应的第二攻击代价，C 2 (e)为第二结构重要性，
Figure 929992DEST_PATH_IMAGE036
为常数，
Figure 41167DEST_PATH_IMAGE002
，在本申请实施例中，认为破坏变电站的难度是破坏输电线难度的5倍，因此取
Figure 51849DEST_PATH_IMAGE037
。
在本申请实施例中，基于专家的经验知识计算变电站的业务重要度，根据节点阶数中心性计算变电站对应的第一结构重要性，通过业务重要度和第一结构重要性计算出变电站的第一攻击代价，以衡量变电站的重要程度，根据边阶数中心性计算输电线对应的第二结构重要性，并结合u计算出输电线的第二攻击代价，以衡量输电线的重要程度，针对不同类型的节点设计了不同的特征，对不同节点被破坏的代价进行计算，可以更加贴近真实场景。
在一种可选的实施方式中，所述对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度，包括：
若所述模拟攻击的攻击目标为所述变电站，则更新所述变电站的工作效率；
若所述模拟攻击的攻击目标为所述输电线，则所述输电线失效；
获取所述模拟攻击后所述变电站的工作负载，获得第一负载；
对所述第一负载与所述变电站对应的最大负载进行判断，获得判断结果；
根据所述判断结果对所述变电站进行级联失效判断，直至完成对每一所述组合攻击策略的每一个所述攻击目标的模拟攻击，获得所述攻击结果；
根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和任务完成度。
在具体实施过程中，变电站一旦被彻底摧毁，需要重建变电站，该变电站不再进行修复。因此，本申请实施例对电力网络进行模拟攻击。
首先，提取出所有
Figure 206755DEST_PATH_IMAGE038
的变电站
Figure 302887DEST_PATH_IMAGE039
，以及所有与变电站有连接的边
Figure 686595DEST_PATH_IMAGE040
。在有限攻击代价
Figure 817362DEST_PATH_IMAGE042
的情况下，当前可攻击的所有备选组合攻击策略集为
Figure 146100DEST_PATH_IMAGE043
，其中，每个组合攻击策略
Figure 729528DEST_PATH_IMAGE044
表示对多个攻击目标
Figure 916927DEST_PATH_IMAGE045
同时进行攻击，记为
Figure 902200DEST_PATH_IMAGE046
，
Figure 398910DEST_PATH_IMAGE047
为
Figure 469634DEST_PATH_IMAGE048
的攻击代价，该攻击策略下的攻击目标为变电站和输电线的集合。
其次，按照顺序选择满足当前攻击代价
Figure 460724DEST_PATH_IMAGE042
的组合攻击策略
Figure 300504DEST_PATH_IMAGE049
，对该攻击策略
Figure 968114DEST_PATH_IMAGE050
中所有攻击目标
Figure 260555DEST_PATH_IMAGE045
进行模拟攻击。
若攻击对象为变电站，因为每次模拟攻击无法完全破坏该变电站，对变电站攻击和破坏变电站后，将变电站的工作效率记作
Figure 55336DEST_PATH_IMAGE051
，每次破坏量
Figure 749623DEST_PATH_IMAGE052
，每次攻击后变电站的工作效率更新为
Figure 588134DEST_PATH_IMAGE053
。
若攻击对象为输电线，则直接破坏了该输电线，直接从G中去除。
在变电站受到模拟攻击后，计算各变电站当前的第一负载
Figure 633451DEST_PATH_IMAGE054
，由于上述模拟攻击对变电站
Figure 28660DEST_PATH_IMAGE056
的破坏，
Figure 515136DEST_PATH_IMAGE057
的工作效率下降或相关的输电线被破坏，
Figure 804777DEST_PATH_IMAGE057
将无法满足其供电区域的所需功率，因此该供电区域需要从其他变电站调度电能，从而可能导致其他变电站超负载，而产生级联破坏。具体为：若
Figure 71810DEST_PATH_IMAGE058
，则当前变电站已超负荷，该变电站暂时失效，当一个变电站失效，会导致其他变电站发生级联超载情况，需要再对异构电力网络中的变电站进行级联失效判断，直到没有新的变电站发生级联失效，则此次完成对攻击策略
Figure 942814DEST_PATH_IMAGE059
的模拟攻击。
在电网攻防过程中，作为攻击方往往有不同的攻击目的，而一个好的电网结构能同时抵御多种攻击，根据每一个攻击目的对电力网络进行模拟攻击，获得每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和任务完成度。
在本申请实施例中，融合业务重要度和供电流量以及电力网络的拓扑结构信息，对有限代价下备选组合攻击策略集合进行模拟攻击和受益评估，衡量有限攻击代价下攻击电网中的某些目标后的攻击受益情况，从而实现对电网的脆弱性的多维度评估，使得电网的脆弱性评估更加全面、科学、有针对性。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度，包括：
获取所述异构电力网络中正常供电区域的重要性数据，获得第一重要性数据；
获取所述模拟攻击后异构电力网络中正常供电区域的重要性数据，获得第二重要性数据；
根据所述第一重要性数据和所述第二重要性数据之差，获得第一攻击目的对应的第一攻击结果；其中，所述第一攻击目的以重要区域断电为攻击目的；
根据所述第一攻击结果，获得第一攻击收益函数和第一任务完成度。
本申请实施例以重要区域断电为攻击目的。首先，从攻击者的角度出发，针对敌方电网的用电区域进行评估。通常情况下，我方会对敌方电力网络进行区域重要性划分。显而易见，军事和政府机关用电区域的重要性相对较高，而民用区和商业区的重要性相对较低。
根据军事领域专家的意见，获得k个类型的用电区域对军事行动的重要性矩阵
Figure 611693DEST_PATH_IMAGE060
，其次，根据相关情报，获得m个用电区域的用电规模
Figure 57587DEST_PATH_IMAGE061
。因此，针对j类型的用电区域i的重要性
Figure 546337DEST_PATH_IMAGE062
计算为：
Figure 486611DEST_PATH_IMAGE063
，
Figure 9996DEST_PATH_IMAGE064
为j类型用电区域的重要性矩阵，
Figure 361212DEST_PATH_IMAGE065
为用电区域i的规模，
Figure 602838DEST_PATH_IMAGE066
为j类型的用电区域i的重要性，该重要性反映了用电区域i对于某军事行动的重要性。
在模拟攻击一个满足当前攻击代价C的组合攻击策略
Figure 81223DEST_PATH_IMAGE067
后，根据攻击后正常供电区域
Figure 459115DEST_PATH_IMAGE068
的重要性之和，与未攻击前的电力网络中正常供电区域的重要性
Figure 246812DEST_PATH_IMAGE069
的差值，计算当前第一攻击目的对应的攻击策略
Figure 710154DEST_PATH_IMAGE044
的攻击受益函数
Figure 992231DEST_PATH_IMAGE070
，计算如下：
Figure 490208DEST_PATH_IMAGE071
其中，用电区域v属于攻击后的正常供电区域，
Figure 186156DEST_PATH_IMAGE072
为用电区域v的重要性，
Figure 402374DEST_PATH_IMAGE073
为未攻击前的电力网络中正常供电区域的重要性，可根据上述实施中j类型的用电区域i的重要性
Figure 222562DEST_PATH_IMAGE074
计算公式
Figure 575046DEST_PATH_IMAGE075
进行求解，本申请对此不再赘述，本申请实施例中的第一任务完成度为1。
本申请实施例在当前战争背景下，以重要区域断电作为电网攻击的目的，根据攻击后正常供电区域的重要性之和，与未攻击前的电力网络中正常供电区域的重要性的差值，计算获得对应的第一攻击收益函数，从而可以有效衡量在第一攻击目的下攻击策略
Figure 438966DEST_PATH_IMAGE076
对重要目标带来的破坏影响，提高电力评估系统的鲁棒性和准确性。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度，包括：
根据预设攻击任务，获取每一所述组合攻击策略的第二任务完成度；
根据所述预设攻击任务，获取攻击任务用电区域供电的占比和误伤非任务用电区域供电的占比；
根据所述第二任务完成度、所述攻击任务用电区域供电的占比、所述误伤非任务用电区域供电的占比和误伤惩罚因子，获得第二攻击目的对应的第二攻击结果；其中，第二攻击目标以民用区域正常供电条件下的重要区域断电为攻击目的；
根据所述第二攻击结果，获得第二攻击收益函数。
在现代战争中，国际人道主义法的目的是在不违背军事需求和公共秩序的条件下确保对人的尊重并减轻由战争所带来的痛苦。其基本原则之一是区分原则，即将平民与武装部队、战斗员与非战斗员、军事目标和民用目标加以区别对待的原则。因此，在以对方军事区域为攻击目标的战争中，理应减小战争对民用区域带来的损失。进一步来说，从攻击者的角度出发，每次行动都有相应的作战任务。
本申请实施例以民用区域正常供电条件下的重要区域断电为攻击目的，假设当前的预设攻击任务是精确破坏某几个军事区域的供电能力，此时将这几个军事区域作为目标区域，将目标区域作为作战任务集合，记作
Figure 876900DEST_PATH_IMAGE077
，其他非目标区域记作
Figure 500780DEST_PATH_IMAGE078
，对一个满足代价C的组合攻击策略
Figure 707770DEST_PATH_IMAGE079
进行模拟攻击和级联失效判断后，仍能正常供电的用电区域记作
Figure 8170DEST_PATH_IMAGE080
，
Figure 933401DEST_PATH_IMAGE081
为模拟攻击后不能正常供电的用电区域。
本申请实施例先定义该预设攻击任务对应的第二任务完成度，通常情况下，若实施当前攻击策略
Figure 95392DEST_PATH_IMAGE082
，目标区域
Figure 422468DEST_PATH_IMAGE083
中没有用电区域被破坏，此时第二任务完成度
Figure 706819DEST_PATH_IMAGE084
。
具体的，若攻击策略
Figure 40717DEST_PATH_IMAGE085
没有完全破坏所有的目标区域
Figure 68716DEST_PATH_IMAGE083
，只破坏了部分作战目标。此时，根据不同的作战场景，可以包括但不限于以下两种情况：
A作战场景需要100%破坏目标区域才算完成任务，若攻击后只破坏了部分目标区域，本次作战的任务失败，任务完成度为
Figure 187982DEST_PATH_IMAGE086
；若攻击后全部破坏了目标区域，本次作战的任务成功，任务完成度为
Figure 643234DEST_PATH_IMAGE087
。
B作战场景只需要破坏部分目标区域就能完成任务，此组合攻击策略的作战任务完成度
Figure 795254DEST_PATH_IMAGE088
，具体为:
Figure 548316DEST_PATH_IMAGE089
,
Figure 522088DEST_PATH_IMAGE090
为目标区域中用电区域的数目，
Figure 148241DEST_PATH_IMAGE091
为目标区域中正常供电的用电区域的数目。
因此，根据如下公式计算第二攻击目的对应的攻击策略
Figure 456732DEST_PATH_IMAGE044
的攻击受益函数：
Figure 826533DEST_PATH_IMAGE092
其中，
Figure 920391DEST_PATH_IMAGE093
为目标区域中正常供电的用电区域的重要性，
Figure 717446DEST_PATH_IMAGE094
为目标用电区域的重要性，
Figure 516162DEST_PATH_IMAGE095
为模拟攻击后不能正常供电的用电区域重要性，
Figure 424075DEST_PATH_IMAGE096
为非目标用电区域的重要性，R为惩罚因子，
Figure 372440DEST_PATH_IMAGE097
为第二攻击收益函数，此公式的前半部分为攻击任务用电区域供电的占比，后半部分为误伤非任务用电区域供电的占比，在具体实施过程中，可以根据实际情况选取惩罚因子的数值，本申请对此不做具体限定。
本申请实施例对两种不同的作战场景，设计了两种作战任务完成度，根据第二任务完成度、攻击任务用电区域供电的占比、误伤非任务用电区域供电的占比和误伤惩罚因子计算第二攻击收益函数，从而有效的评估民用区域最大正常供电条件下，军事区域断电为攻击目的的电网攻击效果。
在一种可选的实施方式中，根据设定的攻击目的获得对应的一组攻击收益函数集；
根据所述预设任务阈值对所述收益函数集的每一个收益函数进行判断，获得每一攻击目的对应的脆弱性评估结果。
所述预设任务阈值包括攻击收益阈值和任务完成度阈值；所述根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果，包括：
若所述攻击收益函数对应的数据满足所述攻击收益阈值，和/或所述任务完成度大于所述任务完成度阈值，则所述初始攻击代价阈值为破坏所述异构电力网络的目标代价预算；
若所述攻击收益函数对应的数据不满足所述攻击收益阈值，和/或所述任务完成度小于或等于所述任务完成度阈值，则根据预设单位增量增大所述初始攻击代价阈值，直至根据更新后的攻击代价获得的攻击收益函数对应的数据满足所述攻击收益阈值，和/或根据所述更新后的攻击代价获得的任务完成度大于所述任务完成度阈值，以获得攻击代价更新后破坏所述异构电力网络对应的目标代价预算。
在具体实施过程中，根据不同的攻击目的设计一组攻击收益函数集
Figure 340396DEST_PATH_IMAGE098
，对每个攻击收益函数
Figure 623478DEST_PATH_IMAGE099
，设置一个较小的攻击代价C i，根据上述实施例的步骤对第一备选攻击策略集
Figure 335082DEST_PATH_IMAGE100
中对应的所有组合攻击策略
Figure 403532DEST_PATH_IMAGE101
进行模拟攻击、级联失效与受益计算。
若所有
Figure 542390DEST_PATH_IMAGE102
的任务完成度为
Figure 47189DEST_PATH_IMAGE103
，和/或每个攻击收益函数对应的数据满足攻击收益阈值，说明在当前代价下，本次行动的任务可以完成，此时的攻击预算
Figure 562484DEST_PATH_IMAGE104
即为异构电力网络的目标代价预算。若所有
Figure 485441DEST_PATH_IMAGE105
的任务完成度为
Figure 795200DEST_PATH_IMAGE106
，和/或每个攻击收益函数对应的数据不满足攻击收益阈值，说明在当前代价下，本次行动的任务无法完成，需要增加攻击预算。
此时，增加攻击预算：
Figure 787295DEST_PATH_IMAGE107
后，重新选择增加攻击预算后对应的第二备选策略集
Figure 956547DEST_PATH_IMAGE108
，并根据上述实施例的步骤对第二备选攻击策略集
Figure 734010DEST_PATH_IMAGE109
中的所有组合攻击策略
Figure 214670DEST_PATH_IMAGE110
进行模拟攻击、级联失效与受益计算，直到对应的任务完成度
Figure 959641DEST_PATH_IMAGE111
，和/或每个攻击收益函数对应的数据满足攻击收益阈值，此时的
Figure 551159DEST_PATH_IMAGE112
为异构电力网络的目标代价预算，即最小攻击代价预算，本申请实施例中的任务完成度阈值为0，攻击收益阈值可以为50%、60%、70%，在具体实施过程中，可以根据实际情况选取合适的攻击收益阈值和任务完成度阈值，本申请对此不做具体限定。
若攻击代价预算越高，则在该电力网络中，敌方要完成某个军事任务的难度越大，电网的脆弱性较低，防御部署更为合理。若该电网的最小攻击代价较小，则只需要付出很小的代价，在该电力网络中就能完成某军事打击，该电力网络更容易被破坏。
本申请实施例以破坏电力网络中不同用电区域的供电为研究内容，基于不同的军事目标和攻击目标，设计不同的攻击受益函数
Figure 448708DEST_PATH_IMAGE113
，最后求解出不同攻击目的下的电力网络的最小攻击代价预算
Figure 287220DEST_PATH_IMAGE114
。该最小攻击代价预算能有效的反映该电力网络抗某个攻击目的的能力，某个攻击目的对应的最低代价
Figure 4640DEST_PATH_IMAGE115
越高，说明该电力网络不易受到此种攻击目的的攻击和破坏，该电力网络抗第i种攻击的能力较高，将多种攻击目的对应的最小攻击代价可视化，得到电网多边形抗毁能力图。
针对已知电力网络的多边形抗毁能力图，能有效的帮助决决策者定制攻击和防御策略，直观的帮助决策者掌握敌方和我方的电力网络在某个攻击目的下的抗毁能力，从而部署更多的军事攻击和防御力量。作为攻击方，针对敌方电力网络中的“薄弱处”进行攻击，能避免与敌方“硬碰硬”，造成攻击资源的浪费，从而高效地利用最小攻击预算得到最大的攻击受益。作为防守方，利用电力网络的多边形抗毁能力图能直观的展现我方电力网络更全面的抗毁能力，若比较重要防守目标容易因为级联失效而无法正常运转，需重新规划电力网络，增强重要防守目标的抗毁能力，使得电网的脆弱性评估更加全面、科学、有针对性，提高了电力评估系统的鲁棒性和准确性。
参照附图3，附图3为本申请实施例提供的电网脆弱性评估装置300结构示意图，该装置可以是电子设备上的模块、程序段或代码。应理解，该装置与上述附图2方法实施例对应，能够执行附图2方法实施例涉及的各个步骤，该装置具体的功能可以参见上文中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。如附图3所示，该装置包括：网络获取模块301、代价计算模块302、策略集合获取模块303、收益计算模块304和评估模块305；其中：
网络获取模块301，用于获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；
代价计算模块302，用于根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；
策略集合获取模块303，用于根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；
收益计算模块304，用于对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和和任务完成度；
评估模块305，用于根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
作为一种可选的实施方式，网络获取模块301具体用于：
获取所述用电区域负载对应的第一初始值；
根据所述第一初始值获取所述变电站负载对应的第二初始值；
根据预设容忍度、所述第一初始值和所述第二初始值获取所述变电站对应的最大负载；
获取所述变电站的初始工作效率。
作为一种可选的实施方式，代价计算模块302具体用于：
所述根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价，包括：
获取所述变电站的业务重要度矩阵和所述变电站对应的业务矩阵；
根据所述业务重要度矩阵和所述业务矩阵，获得所述变电站对应的业务重要性；
根据节点阶数中心性获取所述变电站对应的结构重要性，获得第一结构重要性；
根据所述业务重要性与所述第一结构重要性的乘积，获得所述变电站对应的第一攻击代价；
根据边阶数中心性获取所述输电线对应的结构重要性，获得第二结构重要性；
根据所述第二结构重要性，获得所述输电线对应的第二攻击代价。
作为一种可选的实施方式，收益计算模块304具体用于：
若所述模拟攻击的攻击目标为所述变电站，则更新所述变电站的工作效率；
若所述模拟攻击的攻击目标为所述输电线，则所述输电线失效；
获取所述模拟攻击后所述变电站的工作负载，获得第一负载；
对所述第一负载与所述变电站对应的最大负载进行判断，获得判断结果；
根据所述判断结果对所述变电站进行级联失效判断，直至完成对每一所述组合攻击策略的每一个所述攻击目标的模拟攻击，获得所述攻击结果；
根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度。
作为一种可选的实施方式，收益计算模块304具体用于：
获取所述异构电力网络中正常供电区域的重要性数据，获得第一重要性数据；
获取所述模拟攻击后异构电力网络中正常供电区域的重要性数据，获得第二重要性数据；
根据所述第一重要性数据和所述第二重要性数据之差，获得第一攻击目的对应的第一攻击结果；其中，所述第一攻击目的以重要区域断电为攻击目的；
根据所述第一攻击结果，获得第一攻击收益函数和第一任务完成度。
作为一种可选的实施方式，收益计算模块304具体用于：
根据预设攻击任务，获取每一所述组合攻击策略的第二任务完成度；
根据所述预设攻击任务，获取攻击任务用电区域供电的占比和误伤非任务用电区域供电的占比；
根据所述第二任务完成度、所述攻击任务用电区域供电的占比、所述误伤非任务用电区域供电的占比和误伤惩罚因子，获得第二攻击目的对应的第二攻击结果；其中，第二攻击目标以民用区域正常供电条件下的重要区域断电为攻击目的；
根据所述第二攻击结果，获得第二攻击收益函数。
作为一种可选的实施方式，评估模块305具体用于：
若所述攻击收益函数对应的数据满足所述攻击收益阈值，和/或所述任务完成度大于所述任务完成度阈值，则所述初始攻击代价阈值为破坏所述异构电力网络的目标代价预算；
若所述攻击收益函数对应的数据不满足所述攻击收益阈值，和/或所述任务完成度小于或等于所述任务完成度阈值，则根据预设单位增量增大所述初始攻击代价阈值，直至根据更新后的攻击代价获得的攻击收益函数对应的数据满足所述攻击收益阈值，和/或根据所述更新后的攻击代价获得的任务完成度大于所述任务完成度阈值，以获得攻击代价更新后破坏所述异构电力网络对应的目标代价预算。
作为一种可选的实施方式，代价计算模块302具体用于：
根据公式E i =I i* C 1 (v)获得所述第一攻击代价；
其中，E i 为所述第一攻击代价，I i 为变电站对应的所述业务重要性，C 1 (v)为所述第一结构重要性。
作为一种可选的实施方式，代价计算模块302具体用于：
根据公式E e =u * C 2 (e)获得所述第二攻击代价；
其中，E e 为输电线对应的所述第二攻击代价，C 2 (e)为所述第二结构重要性，
Figure 399849DEST_PATH_IMAGE001
为常数，
Figure 401172DEST_PATH_IMAGE002
。
作为一种可选的实施方式，该装置还包括多维度评估模块，具体用于：
根据设定的攻击目的获得对应的一组攻击收益函数集；
根据所述预设任务阈值对所述收益函数集的每一个收益函数进行判断，获得每一攻击目的对应的脆弱性评估结果。
综上所述，本申请基于电力网络的实际电气特征构建异构电力网络，根据异构电力网络的数据对变电站和输电线进行脆弱性进行分析，对全局电力网络的结构进行整体分析，针对不同类型的节点，设计了不同的特征，对不同节点被破坏的代价进行计算，可以更加贴近真实场景；融合业务重要度和供电流量以及电力网络的拓扑结构信息，对有限代价下备选组合攻击策略集合进行模拟攻击和受益评估，衡量有限攻击代价下攻击电网中的某些目标后的攻击受益情况，并计算出不同攻击目的下电网的目标代价预算，从而实现对电网的脆弱性的多维度评估，使得电网的脆弱性评估更加全面、科学、有针对性，提高了电力评估系统的鲁棒性和准确性，并根据获得的脆弱性评估结果对实际电力网络进行规划和军事部署，从而提高电力网络的可靠性。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度；根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
本实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度；根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电网脆弱性评估方法，其特征在于，包括：
获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；
根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；
根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；
对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度；
根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异构电力网络的数据还包括用电区域；所述获取异构电力网络的数据，包括：
获取所述用电区域负载对应的第一初始值；
根据所述第一初始值获取所述变电站负载对应的第二初始值；
根据预设容忍度、所述第一初始值和所述第二初始值获取所述变电站对应的最大负载；
获取所述变电站的初始工作效率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价，包括：
获取所述变电站的业务重要度矩阵和所述变电站对应的业务矩阵；
根据所述业务重要度矩阵和所述业务矩阵，获得所述变电站对应的业务重要性；
根据节点阶数中心性获取所述变电站对应的结构重要性，获得第一结构重要性；
根据所述业务重要性与所述第一结构重要性的乘积，获得所述变电站对应的第一攻击代价；
根据边阶数中心性获取所述输电线对应的结构重要性，获得第二结构重要性；
根据所述第二结构重要性，获得所述输电线对应的第二攻击代价。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和任务完成度，包括：
若所述模拟攻击的攻击目标为所述变电站，则更新所述变电站的工作效率；
若所述模拟攻击的攻击目标为所述输电线，则所述输电线失效；
获取所述模拟攻击后所述变电站的工作负载，获得第一负载；
对所述第一负载与所述变电站对应的最大负载进行判断，获得判断结果；
根据所述判断结果对所述变电站进行级联失效判断，直至完成对每一所述组合攻击策略的每一个所述攻击目标的模拟攻击，获得所述攻击结果；
根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度，包括：
获取所述异构电力网络中正常供电区域的重要性数据，获得第一重要性数据；
获取所述模拟攻击后异构电力网络中正常供电区域的重要性数据，获得第二重要性数据；
根据所述第一重要性数据和所述第二重要性数据之差，获得第一攻击目的对应的第一攻击结果；其中，所述第一攻击目的以重要区域断电为攻击目的；
根据所述第一攻击结果，获得第一攻击收益函数和第一任务完成度。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述攻击结果，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的所述攻击收益函数和所述任务完成度，包括：
根据预设攻击任务，获取每一所述组合攻击策略的第二任务完成度；
根据所述预设攻击任务，获取攻击任务用电区域供电的占比和误伤非任务用电区域供电的占比；
根据所述第二任务完成度、所述攻击任务用电区域供电的占比、所述误伤非任务用电区域供电的占比和误伤惩罚因子，获得第二攻击目的对应的第二攻击结果；其中，第二攻击目标以民用区域正常供电条件下的重要区域断电为攻击目的；
根据所述第二攻击结果，获得第二攻击收益函数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设任务阈值包括攻击收益阈值和任务完成度阈值；所述根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果，包括：
若所述攻击收益函数对应的数据满足所述攻击收益阈值，和/或所述任务完成度大于所述任务完成度阈值，则所述初始攻击代价阈值为破坏所述异构电力网络的目标代价预算；
若所述攻击收益函数对应的数据不满足所述攻击收益阈值，和/或所述任务完成度小于或等于所述任务完成度阈值，则根据预设单位增量增大所述初始攻击代价阈值，直至根据更新后的攻击代价获得的攻击收益函数对应的数据满足所述攻击收益阈值，和/或根据所述更新后的攻击代价获得的任务完成度大于所述任务完成度阈值，以获得攻击代价更新后破坏所述异构电力网络对应的目标代价预算。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述业务重要性与所述第一结构重要性的乘积，获得所述变电站对应的第一攻击代价，包括：
根据公式E i =I i* C 1 (v)获得所述第一攻击代价；
其中，E i 为所述第一攻击代价，I i 为变电站对应的所述业务重要性，C 1 (v)为所述第一结构重要性。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二结构重要性，获得所述输电线对应的第二攻击代价，包括:
根据公式E e =u * C 2 (e)获得所述第二攻击代价；
其中，E e 为输电线对应的所述第二攻击代价，C 2 (e)为所述第二结构重要性，
Figure 963028DEST_PATH_IMAGE001
为常数，
Figure 511821DEST_PATH_IMAGE002
。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据设定的攻击目的获得对应的一组攻击收益函数集；
根据所述预设任务阈值对所述收益函数集的每一个收益函数进行判断，获得每一攻击目的对应的脆弱性评估结果。
11.一种电网脆弱性评估装置，其特征在于，包括：
网络获取模块，用于获取异构电力网络的数据；其中，所述异构电力网络的数据包括变电站和输电线；
代价计算模块，用于根据所述异构电力网络的数据，获取所述变电站对应的第一攻击代价和所述输电线对应的第二攻击代价；
策略集合获取模块，用于根据预设初始攻击代价阈值、所述第一攻击代价和所述第二攻击代价，获取备选组合攻击策略集合；其中，所述备选组合攻击策略集合至少包括一个组合攻击策略，所述组合攻击策略的攻击目标为所述变电站和所述输电线的集合；
收益计算模块，用于对所述组合攻击策略的攻击目标进行模拟攻击和级联失效判断，获取每一攻击目的对应的组合攻击策略的攻击收益函数和和任务完成度；
评估模块，用于根据预设任务阈值对所述攻击收益函数和所述任务完成度进行判断，以获得脆弱性评估结果；其中，所述脆弱性评估结果为破坏所述异构电力网络的目标代价预算。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至10任一项所述的方法。
13.一种存储介质，其特征在于，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至10任一项所述的方法。
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