[发明专利]数据篡改攻击下电力信息物理系统电压控制策略

说明书

本发明提出的是一种数据篡改攻击下电力信息物理系统电压控制策略，包括如下步骤：1）判断系统状态：收集各节点电压数据，检测系统是否遭到攻击，利用事件触发阈值进行判断；2）设备关键值评估：进行节点电压测量与漏洞风险指标评估，通过风险指标阈值判断系统中各节点电压超过阈值，对关键区域的电压进行调节；3）调压器变比计算：根据目标函数计算调压器变比，通过有载调压器调节出现问题的节点电压。本发明根据调压模型提出基于OLTC以及事件触发机制的电压调节策略，在更宽的电压调节范围以及能够更及时触发的条件下，针对网络攻击造成的电力系统电压越限问题，给出更合理的方案，并进行算例仿真来证明所提方法的有效性。

技术领域

本发明涉及的是一种数据篡改攻击下电力信息物理系统电压控制策略，属于电网调压控制技术领域。

背景技术

随着现代电力系统的智能化，电力系统安全问题已经不仅局限于电网基础设施的安全问题，更加涉及网络信息安全问题。在电力信息物理系统中，电网的调度、控制、管理都高度依赖着信息与通信系统，信息系统出现问题或者网络攻击都会威胁到电力系统的安全稳定运行。由于日益频繁的网络攻击，信息安全问题已经成为了影响电力系统正常运作的关键问题所在。目前常见的信息安全问题主要包括对物理仪表的攻击、对主机及其所控傀儡机的恶意攻击、对网络通信协议的修改、对通信信号的干扰等等，这些攻击会导致保密文档被窃取、正常通信被中断，影响正常系统的工作；在电力系统中，这些攻击不仅会损害信息网络，还会造成电网设备无法正常工作，尤其是虚假数据注入和篡改攻击，会严重威胁电网的平稳运行，导致电力系统无法为用户提供电力服务，甚至会导致严重的经济损失。

电力信息物理系统的信息安全问题严重威胁着关键基础设施以及系统的运行状态，在网络攻击的影响下，电网结构会发生很大的变化，从而引起系统的不稳定。现有技术中对于电力系统和信息系统无论是方法还是理论都是将两者割裂开来的，无法将信息系统对电力系统的影响展现出来，不能够对两者之间的关联进行系统、深入的分析。对于电力工程领域的技术人员而言，对智能电网进行研究的关键，在于思考如何能够将先进的传感、通信、计算技术与电力系统相互融合，以此建立统一的控制模型并提出攻击应对方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电网控制技术在抵御信息系统攻击时缺乏有效手段的缺陷，提出一种针对电力信息物理系统遭受网络攻击的控制策略，尤其是针对篡改攻击造成的电压不稳定问题的电压控制策略，该策略有效结合现有的信息系统和电力系统理论，构建电力信息物理系统模型，并建立电力信息物理系统的信息传输模型表示物理电网与电力信息系统之间的耦合关系，并基于此模型提出新的电压调节策略。

本发明的技术解决方案：数据篡改攻击下电力信息物理系统电压控制策略，具体包括如下步骤：

1)判断系统状态：通过电力信息物理系统中的数据采集与监视控制系统，利用电源管理单元PMU收集各节点电压数据，检测系统是否遭到攻击，定义触发时间序列和事件生成器功能，利用事件触发阈值进行判断；

2)设备关键值评估：进行节点电压测量，采用通用漏洞评分系统CVSS来评估漏洞是否能够被成功利用，根据漏洞被利用成功概率来计算数据篡改恶意攻击成功的概率，遍历所有线路，计算被攻击后会对系统有影响的各PMU受到恶意攻击成功的概率以及重要度，利用计算得到的各区域风险指标的平均值得到风险指标阈值，通过风险指标阈值判断系统中各节点电压与该节点参考电压的差值是否超过设定的死区电压，若超过则对关键区域电压进行调节；

3)调压器变比计算：采用粒子群算法根据所给目标函数计算调压器变比，定义控制器接收的电压信息和电压的更改量，经过潮流计算得到满足系统正常运行且造成的损失最小的分接头值，通过求解整个配电系统的目标函数来确定每个装置的操作量，并通过有载调压器调节出现问题的节点电压。

与现有技术相比，本发明的优点在于：