[发明专利]一种面向电力系统安全事件模拟验证的可视化分析方法及系统

说明书

本发明一种面向电力系统安全事件模拟验证的可视化分析方法及系统，针对电力工控系统安全事件模拟验证场景下多维异构信息的可视化呈现问题，提出了从数据、模型、知识多层级全方位的可视化方案。基于基础数据的可视化视图与分析人员的先验知识，构建网络域和物理域模型，能够深入洞察信息中的内在规律与逻辑关系；从攻防两个视角对获得的知识进行提炼归纳，量化抽象知识，有助于实现知识的传播理解。通过对原始信息、过程信息、分析结果信息的可视化展示，全面感知安全事件模拟验证过程中运行态势，提高安全分析能力和决策处置问题的效率。

技术领域

本发明涉及电力系统的安全防护模拟，具体为一种面向电力系统安全事件模拟验证的可视化分析方法及系统。

背景技术

电力工业控制系统是国家关键基础设施的重要组成部分，一旦遭受到破坏将会严重影响到国家和社会安全。随着信息技术的深入应用，电力工控系统信息物理域逐渐深度融合，各种网络破坏和攻击发展日新月异，使得电力工控系统存在着恶意攻击机理不明确和策略验证手段缺失的难题。目前，攻击模拟测试平台已被应用多个行业领域，通过攻击模拟、脆弱性分析、策略效果验证手段为电力工控系统安全防护提供实践指导和理论支撑。

同时电力工控系统中存在“信息过载”的问题，体现于信息冗余度高、信息关联度低，难以对海量数据信息进行分类、归并、提取，使得操作人员无法快速捕获关键信息，做出及时判断，如何对电网数据进行处理进而转化为有效的用户知识仍然缺乏成功的经验。为了加强分析人员对电力系统运行状态的理解，可视化分析技术被广泛应用于电网环境中，以数据驱动的形式，将电力系统中场景数据、时序数据、轨迹数据等符号化、形象化，直观展示数据的异常、演化、分布等动态特征。通过可视化分析技术能够全面及时地发现系统中可能存在的安全威胁，便于评估和保证电网关键基础设施的安全，有效提高电网的运行态势感知能力以及安全防御能力，保障电网安全稳定运行。

当前的可视化分析技术主要研究侧重于：(1)针对不同类型的数据的视图展示技术优化调整应用，实现特定数据的快速识别、定位。如：专利CN201610193922.8提出一种电力输变电设备故障数据的可视化分析方法，通过TreeMap图、时间序列频率图或变量相关性热力图实现了对输变电线路设备的故障数据进行全面的、多维的数据可视化分析目的，可以对整体故障数据进行直观、快速地了解。(2)在场景中应用如神经网络、决策树、支持向量机等数据挖掘技术对数据规则进行发现，对特征进行挖掘的具体实现过程进行可视化分析。如：专利CN201710725052.9提出一种对乘客出行特征的可视化方法，对数据清洗过程进行可视化聚类，对提取的不同数据特征采用不同的可视化组件进行数据时空模式挖掘，通过轨迹可视化分析、特征对比可视化分析等过程探明数据的特征分布情况。

当前的可视化技术在电力系统中的应用主要集中在实时监控以及一些物理稳定性分析方面，未对系统涉及的关键节点稳定性、脆弱性、攻击的传播路径及演化过程、风险评估及策略决策模型进行可视化分析；对于电力工控系统的安全研究，关注的不仅仅最终的运行量测信息，在安全运行过程中网络层、物理层各个层级的安全风险因素都会对系统态势产生影响。

综上所述，在电力系统的可视化方面，现有技术中仍然存在如下问题：

1)缺少对电网运行过程中各个功能模块进行信息觅食、模型分析、知识构建的可视化呈现与分析方法；2)可视化交互不足，缺乏对分析模型优化的能力，产生了可视化的冲突/冗余问题；3)安全分析知识抽象，缺乏具体的可视化表达传播形式，难以被广泛理解；4)现有的电力系统安全态势视图的利用率较低，尤其对复杂的态势形成的结果输出较为复杂，无法提供明确的决策指导，难以得到对系统的反馈调整。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种面向电力系统安全事件模拟验证的可视化分析方法及系统，设计合理，方便快速，能够实现可视化方案中多层级数据、模型和知识异质表征的可视化呈现，提高了模型精度和泛化能力。

本发明是通过以下技术方案来实现：