本发明涉及一种电子式互感器与变电站主站系统通信安全的综合评估方法，属于电子式互感器技术领域。
背景技术：
随着智能变电站的迅猛发展，作为计量计费重要组成部分的电子式互感器大规模的推广应用成为一种趋势，其与智能变电站主站系统的通信安全不仅受到电磁环境、人为因素、家族缺陷等影响，也由来自于网络的恶意攻击等原因，因此，为保证电子式互感器运行安全可靠，必须要要深入开展电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全评估方法研究，以提升电子式互感器的采集数据精准性，为智能变电站运维提供可靠的数据源支撑。
电子式互感器是智能变电站系统中的主要设备之一，其采用电子测量技术与光纤传感技术实现了对电流信号和电压信号的测量，给保护、控制设备和其它的二次设备提供电网运行的电压电流数据。与传统的互感器相比较，电子式互感器具有体积小、绝缘简单、重量轻、电流互感器动态范围宽、电压互感器无谐振、无磁饱和、电流互感器二次输出能够开路等优点。但因电子式互感器使用一些光学器件与电子器件，而这些器件均为相对的易耗性元件，与传统电磁式互感器相比较，其采集电网数据的工作原理上有非常大的不同，可靠性也呈现出新的特点。目前实际挂网的电子式互感器，其运行时间均不是很长，多数具有一定故障率。针对出现的故障，目前尚无进行在线监测和故障诊断的有效解决手段。若出现故障，将直接影响二次设备功能的实现，因此，进行电子式互感器运行故障分析具有重要的现实意义。
国家电网对智能变电站的定义如下：采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
在iec61850通信协议基础上，智能化的一次设备和网络化的二次设备构建了三层构架的智能变电站，并实现了智能设备间的信息共享和互相操作。“一次设备智能化，二次设备网络化，符合iec61850标准”是智能变电站的重要特征。智能变电站内信息的处理和传输全部实现数字化，信息传递做到网络化，通信模型达到标准化，各种设备和功能共享统一的信息平台。较之常规变电站，智能变电站在系统稳定性、经济性以及维护便捷性方面均有明显的优势。
技术实现要素：
本发明的目的在于一种电子式互感器与变电站主站系统通信安全的综合评估方法，通过对潜在风险要素及损失赋值，确定权重，对电子式互感器与变电站主站系统间的通信安全进行评估，以此来了解和掌握电力系统信息安全存在的风险。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
电子式互感器与变电站主站系统通信安全的综合评估方法，包括以下步骤：
1)获取综合评估一级指标以及从属于一级指标的二级指标；
2)获取所有二级指标的分值；
3)计算所有一级指标和二级指标的权重；
4)计算电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全的综合评估值。
前述的步骤1)中，所述一级指标包括电磁环境指标、人为因素指标、家族缺陷指标和潜在隐患指标。
前述的电磁环境指标的二级指标包括：设备现场的电场强度、设备现场的磁场强度、设备现场的电晕噪声和现场的无线电干扰；所述人为因素指标的二级指标包括：年度信息被窃取率和年度设备维修成功率；所述家族缺陷指标的二级指标包括：同厂家批次退货率、同批次运行故障率、投运时间、产品设计缺陷和供应商产品成熟度；所述潜在隐患指标的二级指标包括：产品年度检修损坏总数、在线检测相差异常总数、在线检测角差异常总数和用户信誉指数。
前述的电磁环境指标的四个二级指标的分值均通过检测设备在现场获取。
前述的人为因素指标的二级指标的分值计算如下：
m21＝u/n×100％
其中，m21为年度信息被窃取率指标的分值，u是电子式互感器与智能变电站主站系统发生通信过程中年度被窃取的总信息量，n是电子式互感器与智能变电站主站系统发生通信过程的年度总通信数据量，u和n均从智能变电站系统主站获取；
m22＝g/b×100％
其中，m22为年度设备维修成功率指标的分值，g是电子式互感器与智能变电站主站系统发生通信过程中年度被成功维修的总次数；b是电子式互感器与智能变电站主站系统发生通信过程的年度报修总次数。
前述的家族缺陷指标的二级指标的分值计算如下：
其中，m31是同厂家批次退货率指标的分值，t退回是同一供应商同一批次不合格退货总量，t总是同一供应商同一批次供货总量，t退回和t总均从计量生产管理系统中读取；
其中，m32是同批次运行故障率指标的分值，t故障是同一供应商同一批次出现故障的电子式互感器总量；t运行是同一供应商同一批次在线运行的电子式互感器总量，t故障和t运行均从计量生产管理系统中读取；
投运时间指标的分值m33为电子式互感器的投运时间，以0.5年为一个计数周期，不够0.5年按照0.5计算，从计量生产管理系统中读取；
产品设计缺陷指标的分值m34由各个供应商提供，从计量生产调度系统读取；
供应商产品成熟度指标m35表示如下：
其指标分值用θ来表示，θ是以一年为评估周期，电网企业对电子式互感器供应商的产品情况进行综合打分，以100分为基准，上一年度发生产品缺陷一次扣除10分，数据记录于计量生产管理系统。
前述的潜在隐患指标的二级指标的分值计算如下：
所述产品年度检修损坏总数指标的分值m41、在线检测相差异常总数指标的分值m42、在线检测角差异常总数指标的分值m43，定义为以一年为基准，同一批次的电子式互感器出现异常情况记录的条数，均通过计量生产管理系统中读取；
所述用户信誉指数指标m44表示如下：
其指标分值用σ来表示，σ是以一年为周期，电网企业对电子式互感器的检修损坏、人为破坏表计人为事故综合打分，以100分为基准，用户发生一次人为事故扣除10分，数据记录于计量生产管理系统。
前述的步骤3)中，权重计算包括以下步骤：
31)选取若干个专家，每一个专家对所述指标体系中的每一个一级指标，该一级指标下的二级指标的重要程度依据saatty1～9打分表，对每一个一级指标和二级指标，将所有专家给出的分值取平均值，得到各个一级指标和二级指标的重要程度分值；
32)对所有的一级指标按重要程度分值进行升序排序，对每个一级指标下的二级指标按重要程度分值进行升序排序；
33)通过二项系数法计算每个一级指标以及每个一级指标下的二级指标的权重，计算如下：
其中，i表示指标排序后的位置号，起始位置号为1，ωi表示位置号为i的指标对应的权重，n表示参与位置排序的指标数量，这里的指标包括一级指标和二级指标。
前述的步骤31)中，若多个一级指标或者一个一级指标下的多个二级指标重要程度分值相等，则邀请专家对重要程度分值相等的并列指标重新评估并计算，直至每一个一级指标下的二级指标的重要程度分值各不相同，以及所有的一级指标的重要程度分值各不相同。
前述的步骤4)中，综合评估值计算如下：
其中，f表示综合评估值，n表示一级指标数，wj表示第j个一级指标的权重，mj表示第j个一级指标的指标分值，
其中，mjl表示第j个一级指标下的第l个二级指标的指标分值，wjl表示第j个一级指标下的第l个二级指标的权重，jk表示第i个一级指标下的二级指标数。
本发明所达到的有益效果为：
本发明通过对潜在风险要素及损失赋值，确定权重，对电子式互感器与变电站主站系统间的通信安全进行评估，以此来了解和掌握电力系统信息安全存在的风险，一定程度上降低了风险发生可能性，为智能变电站精益化运维提供可靠的数据源支撑。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的电子式互感器与变电站主站系统通信安全的综合评估方法，包括以下步骤：
步骤1、分析电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全的影响因素，确定电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全综合评估指标。具体指标包括电磁环境指标m1、人为因素指标m2、家族缺陷指标m3和潜在隐患指标m4。各指标具体描述如下：
电磁环境指标m1包括设备现场的电场强度m11、设备现场的磁场强度m12、设备现场的电晕噪声m13和现场的无线电干扰m14，这些指标数据均可以通过检测设备在现场获取，并将这些指标数据作为该指标的分值。
人为因素指标m2包括年度信息被窃取率m21和年度设备维修成功率m22，采用如下公式计算指标分值：
m21＝u/n×100％(1)
其中，u是电子式互感器与智能变电站主站系统发生通信过程中年度被窃取的总信息量，单位为t；n是电子式互感器与智能变电站主站系统发生通信过程的年度总通信数据量，单位为t。u和n均可以从智能变电站系统主站获取。
m22＝g/b×100％(2)
其中，g是电子式互感器与智能变电站主站系统发生通信过程中年度被成功维修的总次数；b是电子式互感器与智能变电站主站系统发生通信过程的年度报修总次数。
家族缺陷指标m3包括同厂家批次退货率m31、同批次运行故障率m32、投运时间m33、产品设计缺陷m34和供应商产品成熟度m35，采用如下公式计算指标分值：
其中，t退回是同一供应商同一批次不合格退货总量；t总是同一供应商同一批次供货总量。t退回和t总均可从计量生产管理系统中读取。
其中，t故障是同一供应商同一批次出现故障的电子式互感器总量；t运行是同一供应商同一批次在线运行的电子式互感器总量。t故障和t运行均可从计量生产管理系统中读取。
m33是电子式互感器的投运时间，一般以0.5年为一个计数周期，不够0.5年按照0.5计算，其数据可从计量生产管理系统中读取。
m34是产品本身的设计缺陷，是各个供应商提供的基本产品性能数据，可从计量生产调度系统读取该数据。
供应商产品成熟度表示如下：
其中，θ是以一年为评估周期，电网企业对电子式互感器供应商的产品情况进行综合打分，以100分为基准，上一年度发生产品缺陷一次扣除10分，数据记录于计量生产管理系统，采用θ作为供应商产品成熟度m35的指标分值。
潜在隐患指标m4主要包括产品年度检修损坏总数m41、在线检测相差异常总数m42、在线检测角差异常总数m43和用户信誉指数m44。
m41、m42和m43是一个运行的监测数据，其指标分值定义为：以一年为基准，同一批次的电子式互感器出现异常情况记录的条数，均可通过计量生产管理系统中读取。
用户信誉指数表示如下：
其中，σ是以一年为周期，电网企业对电子式互感器的检修损坏、人为破坏表计等人为事故综合打分，以100分为基准，用户发生一次人为事故扣除10分，数据记录于计量生产管理系统，采用σ作为用户信誉指数m44的指标分值。
步骤2、基于二项系数法，计算电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全综合评估指标的权重。具体步骤如下：
步骤2-1，依据步骤1，将电磁环境指标m1、人为因素指标m2、家族缺陷指标m3和潜在隐患指标m4作为一级指标，将每个一级指标下的各因素作为二级指标，构建电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全综合评估指标体系。
步骤2-2，选取若干个专家，每一个专家对上述指标体系中的每一个一级指标，该一级指标下的二级指标的重要程度依据saatty1～9打分表，对每一个指标(包括一级指标和二级指标)，将所有专家给出的分值取平均值，从而实现根据专家评估计算各个一级指标和二级指标的重要程度。
步骤2-3，若多个一级指标或者一个一级指标下的多个二级指标的重要程度分值相等，则邀请专家对重要程度分值相等的并列指标重新评估并计算，直至每一个一级指标下的二级指标的重要程度分值各不相同，以及所有的一级指标的重要程度分值各不相同。
步骤2-4，依据专家打分的大小，对所有的一级指标按重要程度分值进行升序排序，对每个一级指标下的二级指标按重要程度分值进行升序排序。
步骤2-5，通过二项系数法计算每个一级指标以及每个一级指标下的二级指标的主观权重ωi，采用如下公式计算：
其中，i表示指标(包括一级指标和二级指标)按步骤2-4排序后的位置号(起始位置号为1)，ωi表示位置号为i的指标对应的主观权重，n表示参与位置排序的指标数量。如本发明中电磁环境指标m1中有4个子指标，则n就为4，4个子指标的权值之和为1。
步骤3、对电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全进行综合评价，综合评估值f，计算如下：
其中，n表示一级指标数，本发明中n为4，wj表示第j个一级指标的权重，在步骤2中根据二项系数法求得，mj表示第j个一级指标的指标分值，
其中，mjl表示第j个一级指标下的第l个二级指标的指标分值，该指标分值依据步骤1的计算公式计算，wjl表示第j个一级指标下的第l个二级指标的权重，在步骤2中根据二项系数法求得，jk表示第j个一级指标下的二级指标数。
下面以江苏省某一个实际工程案例为例，采用本发明方法对电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全进行综合评估，以验证本发明方法的可行性和有益效果。
实施例中综合评估指标由现场的实际运行数据获取，采用二项系数法求取指标权重值。然后，在实际用户风险评估过程中，设定参考目标分为100分制，根据实际情况对综合评估的各项二级指标计算分值，将实际分值与该二级指标的权重进行相乘，并依次求和，计算得到二级指标所属的一级指标的指标分值；再在一级指标的层次上，将一级指标的分值与权重进行相乘，并依次求和，从而得到综合评估分数。计算过程参见表1。
表1电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全的综合评估分值
从表1中可以看出，在上述工程的综合评估结论中，维数权重较大的是人为因素和家族缺陷，属于电子式互感器与智能变电站主站系统通信安全中的重点风险；而潜在隐患和电测环境则是属于一般风险。在后续的工程推广应用中，针对以上定性结论，应积极采取一些相应措施，尽量将风险和影响因素降低到最低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。